電力系統提供所有部門所需的能源,使用電器組件,使其成為現代生活的支柱。這些系統負責向各種負載--從家用電器到工業(yè)機械--提供能源,其方法是形成一個部件網絡,傳送、供應和部署電力。為負載提供的電源指定為一定電壓、頻率和相數。這些系統利用各種能源,如煤炭和柴油,并將來源能源轉化為電能。這種轉換后的能量隨后用于能源生產和傳輸。整個電力系統網絡可分為發(fā)電、輸電、分輸電和配電變電站。

在能源系統中應用物聯網可顯著提高效率。物聯網是一種交換數據的連接設備網絡.使用傳感器和執(zhí)行機構實時收集數據并將其存儲在云中,使數據能夠更快地相互作用,同時最大限度地提高存儲能力。當被應用到電力網絡時,iot技術將帶來敏捷系統、先進的數據管理和數據分析以及智能網格等進步。然而,將基于IT的解決方案集成到現有的網格中并不是一個簡單的問題。本文介紹了與在電力系統中部署iot相關的主要挑戰(zhàn),并討論了解決這些挑戰(zhàn)的幾種方法。

傳感網絡

無線傳感網絡利用許多傳感器節(jié)點收集環(huán)境監(jiān)測、軍事監(jiān)視和動物追蹤等情景下的數據。收集到的數據通過無線傳輸傳輸到服務器.在邊遠地區(qū)安裝的傳感器節(jié)點的能源供應有限,難以輕易更換或充電。為了最大限度地利用其正常運行時間并確保長的使用壽命,電力系統的傳感器應配備終身電源。這與其他電氣設備類別的要求有所不同,也是一個需要完成的繁瑣任務。

傳感器節(jié)點配備有有限的能量供應,當傳感器網絡部署在邊遠地區(qū)時,電池不容易被替換或充電。因此,對于電力系統中的無線傳感網絡,低功率的設計可以幫助最大限度地提高電池壽命,并且可以部署能量收集來實現傳感器的終生能量源。

連接性

連接性是任何IOT系統中的一個關鍵要素,因為連接方案是所有系統設備相互連接并能夠與云進行通信的管道?？煽康倪B接性是電力系統設計中的一個問題,特別是對于那些將部署在地理位置偏遠、覆蓋面不全的地區(qū)的系統。

范圍、帶寬和耗電量是決定網絡連接方案的主要決定因素,選擇最終將取決于特定網絡連接項目的需求。對于邊遠地區(qū)的電力系統運行,衛(wèi)星連接將是最佳選擇,而在提供充分網絡覆蓋的地點,可使用蜂窩或Wi-Fi。

電力管理

在一個給定的電力系統中,iot設備執(zhí)行一系列的功能,因此需要持續(xù)不斷的能源供應,以滿足系統各元素的需求。電力需求因活動而異.例如,傳輸和接收功能消耗了大量可用電源。有效的?電力管理 因此,如果要有效地執(zhí)行該系統,那么它是至關重要的。最常見的節(jié)能方法是在適當的時候將系統放入睡眠模式(調制解調器、輕睡眠或深度睡眠)。

網絡安全

毫無疑問是一個相互通信的連接設備網絡。由于在電力系統中收集的數據用于分析趨勢、提供建議和檢測潛在問題,因此這些數據對于確保電力系統正常運行至關重要。因此,電力數據是網絡攻擊的一個脆弱目標,特別是如果不采取適當的安全措施。漏洞點包括使用默認密碼、不安全通信和不安全的個人信息。如果保障措施不到位,即使自動化和人工智能的部署也會有問題。很多iot流量是未加密的,并且沒有足夠的安全支持來應對威脅。企業(yè)必須通過采取諸如封鎖鏈、防火墻和強有力的認證協議等措施,來嚴肅對待網絡通信系統安全問題。

復雜

iot或任何其他技術的指數增長必然會推高其復雜性。隨著每一家公司都在研究自己的方法來開發(fā)這樣復雜的解決方案,協議的數量也在不斷增加。此外,大規(guī)模實施綜合信息技術解決方案需要大量的財政投資,因為它涉及設備、網絡、支持和應用。

每一個工作區(qū)的成本取決于應用的類型。例如,開發(fā)一個工廠監(jiān)控應用程序將需要使用MQTT協議。如果同一應用程序需要一個具有API集成的強大用戶界面,那么可以使用TP協議。如果需要實時監(jiān)測傳感器數據以進行維護,則可能需要COAP協議。顯然,為如此復雜的應用程序設計一個架構是一個巨大的挑戰(zhàn)。

傳感器可靠性

傳感器在IOT系統中發(fā)揮著至關重要的作用,從環(huán)境中收集數據并將其傳送回服務器。電力系統中使用的傳感器必須準確可靠,以確保正確的數據分析。然而,大功率波動可能會損害這些傳感器,諸如受到沖擊、高溫、塵埃和其他污染物的影響等條件可能會縮短它們的壽命。工程師可以通過選擇適合在特定環(huán)境中工作的傳感器來防止問題的發(fā)生.這就要求考慮傳感器可能面臨的所有操作條件,指定一個適合于任務的傳感器,并相應地設計系統。

缺乏基礎設施和技能組合

由于生物技術網技術在醫(yī)學、教育、采礦和運輸等各部門都得到了使用,因此只有在滿足了所有先決條件,例如充分的電力供應和數據收集基礎設施之后,才能實施生物技術網系統。就電力系統而言,現有的基礎設施將需要額外的空間,以建立綜合通信技術項目的硬件,并為監(jiān)測工作進行必要的連接。必須實現這一目標的規(guī)模是巨大的,因為幾乎所有目前的基礎設施都是在考慮到電力系統組件的情況下建立的。

30.信息和通信技術仍然是一個相當新的概念,正在緩慢地進入主要技術部門。部署到現有的系統需要工程師具備必要的技能,并正確地了解現有的電力系統,而該系統正在被集成。維護這些復雜而昂貴的系統也需要有熟練的專業(yè)人員。

環(huán)境安全

如果自然災害或其他事件發(fā)生,導致電力系統崩潰,則可以利用國際通信技術網的端到端備份功能。設計具有電源和數據備份的iot系統一直是一個挑戰(zhàn)。由于額外的硬件在設計中消耗了空間,并涉及資源利用的經常性成本,公司往往忽略那些功能和數據不那么重要的系統。即使實現了電源備份機制,它也很容易發(fā)生故障,因為停電可能比災難事件本身持續(xù)的時間更長。

在這種情況下,數據分析和優(yōu)化算法可以幫助官員確定向受影響地區(qū)提供應急電源的替代途徑,提供更關鍵/更重要的系統。這些算法還可用于為沒有直接受災害影響但由于輸電線路受損而面臨停電的地區(qū)提供備用電力傳輸源。

但是,由于不同區(qū)域使用不同的iot系統架構,設計這些算法時面臨定制的挑戰(zhàn)。每次都必須從零開始設計算法和備份機制,這取決于條件和對更關鍵的系統元素的理解。