国家电网物联网技术研究框架

前言

物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果，将能有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，使信息通信服务于电力系统运行，提高电力系统信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率。物联网技术应用于智能电网，将能有效地为电网中发电、输电、变电、配电、用电等环节提供重要技术支撑，为国家节能减排目标做出贡献。

　　面向智能电网应用的物联网研究将依托于信息通信领域的前沿成熟技术，针对电网运行的特点和实际需求，以及智能电网的建设和发展方向，建立物联网技术体系，在实现协同感知、实时监测、信息采集、故障诊断、辅助作业等功能的同时，具备可靠稳定、经济高效、规范标准、友好互动四个方面的基本特征。
可靠稳定是物联网在我国智能电网中应用的必要前提。可靠、稳定、安全、准确的采集感知、通信传输、处理决策环节，是抵御多重故障、外力破坏、信息攻击、防灾抗灾的基础。

　　经济高效是物联网技术在我国智能电网发电、输电、变电、配电、用电等环节大规模应用的基本要求。通过物联网对信息整合及共享，可以为电网安全生产、高效运营提供技术手段。利用物联网技术可以实现全网资源和资产全寿命周期管理，提高资产及投资利用率，提升电力企业的精益化管理水平。

　　规范标准是我国面向智能电网应用的物联网技术发展理念。物联网的标准规范应能够为电网发展提供长期的、广泛的先进技术支撑，充分利用电网资源向社会提供附加增值服务，适应技术进步和需求变化。

　　友好互动是面向智能电网应用的物联网技术的主要特征之一。一是面向智能电网应用的物联网技术能够依据多维状态信息，为智能电网提供辅助决策依据；二是在保证电网安全的条件下，物联网技术为智能电网提供双向的交互手段，激励电源侧、用户侧主动参与电网安全运行，实现发电及用电资源优化配置。 

1      总体研究思路
1.1   总体技术线路

物联网技术在智能电网中的应用，具有需求及应用场景多样化的特点，需根据在智能电网中的应用特点对现有物联网技术进行网络系统优化设计，包括网络布设、区域覆盖、网络结构、标准接口、服务中间件、系统安全等方面，以网架建设为基础，控制为手段，实现贯穿从发电、输电、变电、配电、用电到调度的各环节的智能化控制与管理。

在具体实现过程中，针对智能电网各环节的具体功能和业务需求，研究物联网架构中感知层、汇聚层、应用层体系，设计通信及组网方案、网络协议、编码、安全和接口规范等。

利用物联网产品电子代码（EPC）、射频识别技术（RFID）、微纳传感技术、全球定位技术等，实现对智能电网中电气设备、输电线路、辅助设施、工作人员的识别、监测与管理，其技术特点是能在多种场合下满足智能化电网各重要环节上信息获取的实时性、准确性、全面性的需求。依托于物联网透彻的信息感知、可靠的数据传输、健全的网络架构及海量信息的智能管理和多级数据的高效处理等技术，实现电网及电气设备运行参数的在线监测，对设备状态的预测、预防、调控，基于可靠监控信息建立输电线路的辅助决策和配电环节的智能决策，加强与用户间的双向互动，以及新的增值服务等。 

1.2  研究课题分类

1.3  总体目标

　　物联网技术在智能电网中的应用目标是：将物联网在传感技术方面的优势应用到电力系统中，在用户与电网公司之间形成实时、双向、互动的信息通信网络，从而提高电网系统输、变、配、用等环节的管理效率、运行效率和安全性，响应国家节能减排的号召，为实现低碳绿色经济做出贡献。 

 分阶段目标：

第一阶段（2010年-2011年）：研究试点阶段

　　研究物联网在智能电网各个环节的应用模式，提出电力物联网系统总体架构模型，开展电力物联网信息处理需求和中间件需求的调研，初步形成电力物联网系统的架构及其应用需求。

　　第二阶段（2012年-年）：全面建设阶段

　　研发多种多功能传感器，在新能源并网、智能电表、输电线路巡检、输配电自动化、用电双向互动服务平台等关键领域取得突破，初步实现智能电网的基本功能。 　

第三阶段（2016年-2020年）：引领提升阶段

在国网公司范围内全面建成智能电网的统一业务和管理平台，在物联网专用芯片、应用系统开发、标准体系、信息安全、无线宽带、软件平台、测试技术、实验技术等方面全力部署，全面解决发输变配用电环节的信息交互和信息管理，主要业务应用达到国际先进水平，有效提升电网系统的运行和管理效率。

2    物联网研究内容

2.1   总体构架研究

2.1.1  面向电网应用的物联网应用需求分析与应用模式研究 　

（1）国内外研究现状：

　　物联网应用于智能电网能有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率，实现低碳经济和绿色增长。智能电网的实施也将极大带动物联网技术产业发展。

近年来，在智能电网相关的清洁能源及接入、储能、特高压输电、大电网运行控制、灵活交流输电、数字化变电站与数字化电网、配电网自动化、状态检修与资产全寿命周期管理、自动抄表和自动测量、定制电力、通信、信息化等技术领域积极开展试点、示范工程建设以及智能电网标准化的研究和制定。2009年，国家电网公司先后启动了智能用电信息采集系统、智能变电站、配网自动化、智能用电、智能调度、风光储、上海世博会等智能电网示范工程。

目前，国网信通、中国电科院、国网电科院已积极开展物联网在智能电网输电、变电、配电、用电等环节应用研究。

（2）研究内容： 

　　根据我国智能电网发展要求，分析智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度和信息通信各个环节对物联网技术应用的需求；研究现有电力系统传感设备与物联网的关系及融合，研究并分析物联网在智能电网各个环节的应用模式、应用模型与数据模型；

　  （3）预期目标： 

提出智能电网发电、输电、变电、配电、用电、调度和信息通信各个环节对物联网技术应用的需求；提出物联网在智能电网各个环节的应用模式、应用模型与数据模型。

（4）实施安排：

2010年6月-2010年8月：智能电网物联网需求调研分析，完成需求分析报告；

2010年9月-2010年12月：研究物联网在智能电网各个环节的应用模式研究，完成物联网在智能电网的应用模型与数据模型的研究报告；

2.1.2  面向电网应用的物联网体系架构研究

（1）国内外研究现状：

在国内，物联网技术起步较早，几乎与国际同步，中科院在1999年就启动了物联网研究，在物联网通信技术、微型传感器、传感器终端机等方面取得重大进展，已初步形成从材料、技术、器件、系统到网络的产业链。在世界物联网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的重要参与国，在某些方面甚至是国际标准的主导国。随着电信网络特别是无线网络的扩展，传感技术的发展，我国推广物联网的条件逐步趋向成熟。
在电网领域，随着智能电网建设的深入开展，物联网技术在智能电网中也有一定应用，相关研究机构在输电线路在线监测、电气设备状态检修、资产全寿命周期管理、自动抄表与自动测量、水电站水文监测等领域开展了试点工程建设。  

（2）研究内容：

　　研究并提出物联网在智能电网应用中需要解决的关键技术；研究物联网和智能电网融合条件下的坚强智能电网信息通信网络体系架构；研究面向智能电网应用的物联网网络架构、技术架构。

 　　（3）预期目标： 

提出满足智能电网发展需求的电力物联网网络层次模型、技术体系以及信息通信网络体系架构的研究报告。

（4）实施安排：

2010年6月-2010年8月：开展电力物联网系统总体架构研究，提出电力物联网网络层次模型；

2010年9月-2010年12月：开展电力物联网技术架构研究，提出电力物联网的技术体系架构和关键技术；

2011年1月-2011年5月：研究物联网和智能电网融合条件下的坚强智能电网信息通信网络体系架构，提出智能电网和物联网融合条件下的电力信息通信网络体系架构的研究报告。

2.2   基本技术研究

（1）国内外研究现状：

目前，业界一般将物联网划分为感知层、网络层和应用层。分别负责完成对物理世界数据的信息采集、数据传输和数据处理及应用辅助决策。

层是利用传感技术和识别技术实现对智能电网各应用环节相关信息的采集。传感和识别技术的发展方向是低成本、低功耗、新型化、微型化、智能化、综合化。

传感器技术依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术，对基础技术和综合技术要求非常高。目前传感器整体在被检测量类型和精度、稳定性可靠性、低成本、低功耗方面还没有达到规模应用水平，是物联网发展的重要瓶颈之一，有待在材料、工艺、原理上继续研究，提高技术成熟度。

整体上来看，我国传感器产业处于初期发展阶段，基础传感器芯片研发生产薄弱、企业规模偏小、技术标准缺乏、创新体系不完善、应用领域不广、层次偏低、运营模式不成熟。因此，在发展过程中必须兼顾传感器、传感器网芯片、传感节点、操作系统、数据库软件、中间件、应用软件、系统集成、网络与内容服务、智能控制系统及设备等核心产业以及集成电路、网络与通信设备、软件等支撑产业的发展。

虽然欧美等国传感技术较我国先进，掌握有更多核心关键技术，但传感技术总体处于起步阶段，整体技术水平在功能、成本、可靠性方面尚有很大提升空间。传感器网络方面，无线传感器网络逐渐成为国际主流，其技术研发基本面向应用定制，在嵌入平台上进行技术和产品研究。

识别技术相对较为成熟，开始步入发展期。RFID、二维编码、定位、GIS等识别技术已经实现规模化应用，标准体系比较清晰。目前RFID编码技术进入到全球统一标识标准争夺的关键阶段。从全球产业格局来看，目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场。美、英、德、日、瑞典、瑞士、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品，RFID被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。目前，我国RFID企业总数虽然超过一百家，产业链虽已初步形成，但是缺乏关键核心技术，特别是在超高频RFID方面。

（2）研究内容： 

传感器技术的研发侧重以下方面：1）半导体硅、石英晶体、功能陶瓷、以及复合、薄膜、形状记忆合金材料等新材料新功能的新型传感器，2）MEMS等微型化传感器，3）能处理和存储信息的智能化传感器，4）多敏感元件综装在同一芯片上的多功能传感。

根据智能电网的实际需求，充分利用已有技术成果，在智能电网的发电、输电、变电、配电、用电环节研制基于电力物联网的专用传感器。

传感器网络方面，以面向电力行业的应用定制为主，在嵌入平台上进行技术和产品研究。开展传感器网络的处理器、存储器、电源、收发器、嵌入式硬件和软件、近距离无线通信芯片、新型电池等技术研究。

识别技术研发侧重于：1）（低功耗、低成本、高可靠性、远距离，调整语言）RFID芯片设计与制造，2）标签封装与印刷、造纸、包装结合，导电油墨印制的低成本标签天线、低成本封装技术，3）多功能、多接口、多制式的模块化、嵌入式RFID读写器设计与制造，4）多读写器协调与组网技术，5）嵌入式、智能化、可重组RFID系统集成软件。

（3）预期目标： 

全面提高面向智能电网的物联网信息感知能力，推动信息采集装备的智能化，引导智能感知装备制造技术的发展，完成适合电力系统的传感器节点的取电技术研究，研制并推出具有更多种类、更高级、可靠、灵活的、拥有自主知识产权的，智能电网系列专用智能感知装备（列出具体设备），满足我国面向智能电网的物联网应用的信息采集前端产品需求。

（4）实施安排： 

2010年6月-2010年7月：开展对电力物联网感知层的需求的调研，形成调研报告；

2010年4月-2011年8月：研制拥有自主知识产权的智能电网系列专用智能感知装备；其中：2010年7月-2010年10月：研制拥有自主知识产权的用电环节的感知及数据采集智能设备；2010年11月-2011年8月：研制拥有自主知识产权的输电、变电、配电环节的系列专用智能感知设备。

2011年8月-2012年12月：进行研究成果的试点和推广。

2.2.2  电力物联网通信关键技术研究

（1）国内外研究现状：

传感器网络的通信和组网技术是传感技术的重要组成部分。网络通信层相对于感知层和应用层技术较为成熟发达。

经过多年的发展，我国目前已建成三纵四横的主干网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的电力通信网络格局。完善的电力通信网络为物联网在电力生产与企业经营管理中的应用提供了坚强的信息传输保障。与此同时，经过多年的信息化建设，电网企业建成了ERP、办公自动化、营销管理、生产管理等涵盖企业生产、经营、管理各环节的信息系统，各电网公司对信息化建设的重视和投入，为物联网的应用提供了较好的切入点。 

在感知层，目前电力系统采用多种通信接入方式实现感知信息的采集、传输、处理及汇聚。对于电网的监控数据基本采用光纤通信方式，也有少量业务通过无线或电力线载波通信方式，如载波通信仍是保护信息传输的主要方式之一。在输电线路在线监测、电气设备状态监测方面，除利用光纤传递信息外，无线传感技术也得到一定的应用，如基于无线传感器网络的输电线路在线监测系统、无线数字测温系统等。在用电信息采集和智能用电方面，应用的通信技术较为广泛，主要包括窄带电力线通信、宽带电力线通信、短距离无线通信等。

物联网通信和网络技术涵盖低速低功耗无线接入、区域宽带接入、广域宽带接入技术以及Adhoc网络和下一代IP网络。国外公司和标准化组织主导了低速低功耗近距离，以及UWB和WiFi等区域范围宽带无线接入技术。以IEEE802.15.4为代表低功耗近距离技术正面向具体行业的业务需求研究新的物理层和MAC层技术。Adhoc网络以无线传感器网络为代表，技术研发基本面向应用定制，在嵌入平台上进行技术和产品研究，国外无线传感器网络标准研究刚开始起步，ISO/IEC JTC1传感器网络标准工作组2009年底成立，标准化研究内容未清晰。欧、美、日、韩等国都启动了下一代IP网络研究，ITU-T、ISO、ETSI和IETF也积极开展下一代互联网相关标准的研究工作。

在无线传感器网络方面，加州伯克利大学研发的Mote节点以及具备节点组网功能的专用操作系统TinyOS的开发为无线传感器网络的组建和其他方面的测试研究提供了基础。IEEE802.15.4 为无线传感器网络定义了物理层和媒体接入层的接入标准；ZigBee联盟制定和设计了实现传感器节点组网的ZigBee协议规范。国内在无线传感器网络领域的研究已经在许多研究所、企业和高校展开，中国科学院计算技术研究所在IPv6无线传感器网络节点和适合于IEEE802.15.4 标准并满足ZigBee规范的无线传感器网络方面作了很多工作，推出了自主开发的GAINS系列无线传感器网络节点，国家电网公司也曾立项支持无线传感器网络在电网信息采集中的应用研究。同时国内外研究机构也在进行基于其他物理层技术的无线传感器网络技术研究，如蓝牙、WiFi、超宽带（UWB）等。

（2）研究内容： 

研究智能电网无线传感器网络物理层、链路层以及网络层的技术方案；研究无线传感器网络在不同应用环境下的可靠性、自组网特性、信号穿透性以及组网技术；研究无线传感网络与电力线载波通信、光纤复合低压电缆以及其他电力通信的混合组网技术，开发应用系统，建立应用示范；研究无线传感器网络电磁干扰及电磁加固技术，提出无线传感器网络的技术规范及相关建议；研究面向智能电网应用的电力专用无线传感器网络专用芯片设计技术；研究M2M通信技术。

（3）预期目标： 

1）完成智能电网无线传感器网络物理层、链路层以及网络层技术方案的研究，提交无线传感器网络的技术规范及相关建议的研究报告；

2）完成电力物联网在不同应用环境下的可靠性、自组网特性、信号穿透性以及组网技术的研究，提出输电线路、变电站、小区无线信号传播模型和穿透特性的研究报告，提出无线传感器网络在不同应用场景下的组网方案，设计通信协议栈，完成无线传感器网络通用平台的开发； 

3）完成无线传感网络与宽带载波通信、光纤复合低压电缆的混合组网技术、接口规范、标准协议以及实用化应用技术的研究，提交研究报告；完成基于无线传感网络与宽带载波通信、光纤复合低压电缆混合组网的用电信息采集系统、智能用电服务系统、智能家电/智能家居系统的开发，建立应用示范；

4）研究无线传感器网络的电磁加固技术，提出无线传感器网络在强电磁干扰以及电磁封闭环境下的可靠通信技术解决方案，研制微型化、低功耗、自组网、智能化的无线传感器网络节点设备，建立应用示范；

5）开发面向智能电网应用的电力专用无线传感器网络专用芯片???包括短距离无线通信芯片、通道加密芯片、电力线载波通信芯片、智能家电通信与控制芯片、可信接入网关控制芯片等。

（4）实施安排： 

2010年6月-2010年9月：完成智能电网无线传感器网络物理层、链路层以及网络层技术方案的研究，提交无线传感器网络的技术规范及相关建议的研究报告；

2010年10月-2011年3月：完成电力物联网在不同应用环境下的可靠性、自组网特性、信号穿透性以及组网技术的研究，提出输电线路、变电站、小区无线信号传播模型和穿透特性的研究报告，提出无线传感器网络在不同应用场景下的组网方案，设计通信协议栈，完成无线传感器网络通用平台的开发；

2011年4月-2011年8月：完成无线传感网络与宽带载波通信、光纤复合低压电缆的混合组网技术、接口规范、标准协议以及实用化应用技术的研究，提交研究报告；完成基于无线传感网络与宽带载波通信、光纤复合低压电缆混合组网的用电信息采集系统、智能用电服务系统、智能家电/智能家居系统的开发，建立应用示范；

2011年9月-2011年12月：研究无线传感器网络的电磁加固技术，提出无线传感器网络在强电磁干扰以及电磁封闭环境下的可靠通信技术解决方案，研制微型化、低功耗、自组网、智能化的无线传感器网络节点设备，建立应用示范；

2012年1月-2012年12月：开发面向智能电网应用的短距离无线通信芯片、通道加密芯片、电力线载波通信芯片、智能家电通信与控制芯片、可信接入网关控制芯片等。

2.2.3  电力物联网信息处理技术研究

（1）国内外研究现状：

研究支持物联网海量复杂数据的数据存储共享、信息处理、数据挖掘、智能计算和智能服务平台及技术。重点包括跨平台的嵌入式操作系统、面向物联网计算的一体化软件体系结构与可重构技术，感知识别层的应用中间件和面向业务应用架构的中间件，物联网搜索引擎；海量复杂感知数据存储和并行处理关键技术、高性能计算资源虚拟化控制技术，海量复杂感知数据的知识发现和数据挖掘关键技术，海量复杂感知数据处理的语义集成和共享关键技术；“云计算”虚拟化、网格计算技术；整合和分析海量信息并提供智能服务的方法；综合信息集成与业务集成技术；物联网网络管理、实时控制与多媒体人机交互技术。

目前，业界一般将物联网划分为感知层、网络层、应用层。其中，感知层和网络层分别完成对物理世界的数据采集和传输，应用层则是指利用各种智能计算技术，对从感知层和网络层传输过来的海量数据和信息进行分析处理，从而实现对各类物体的智能化控制。

现在，国内外对物联网的研究尚处于起步阶段，但从事相关研究的专家学者们认为，物联网一旦形成规模化的应用，其接入的终端将呈现爆炸性增长，将产生海量的数据和信息，对于这些信息的存储、转换、计算、分析、检索等处理逻辑将非常复杂。

物流仓储行业的物联网当前应用都依赖于EPC global组织提出的EPC网络架构。EPC网络架构包括EPC（电子产品码）标签、RFID标签阅读器、ALE中间件（实现信息的过滤和采集）、EPCIS信息服务系统，以及信息发现服务（包括ONS和PML）等五大部分，其中ONS和PML属于信息处理技术范畴，ONS即对象命名服务,类似于互联网中的DNS，主要处理电子产品码与对应的EPCIS信息服务器地址的查询和映射管理；PML指的是实体标识语言(Physical Markup Language )，所有关于产品有用的信息都用PML来描述。

　　（2）研究内容：

结合电力行业物联网应用的特点，充分研究在物联网条件下的业务数据的规模和特征，并在此基础上开展电力物联网信息处理技术研究，包括信息的采集、存储、交换、搜索、分发和与现有系统的互操作技术。

研究云计算和云存储技术在电力物联网信息处理中的应用，研究电力物联网统一消息总线技术，并重点开展电力网物联网海量感知信息的高并发和分布式处理技术研究。

对电力物联网的决策支持需求进行研究，包括海量感知数据的可视化展现、多维数据分析和数据挖掘技术。 

（3）预期目标：

编制电力物联网信息处理需求调研报告，内容包括数据采集、存储、交换、搜索、分发等；形成典型的电力物联网海量感知数据存储和交换模型。

研究出云计算和云存储在电力物联网中的应用模式和典型技术方案。研发满足高并发和分布式处理需求的电力物联网信息处理平台。

提出面向海量感知数据的可视化模式、技术方法、多维分析及数据挖掘模型，为形成电力物联网知识库、辅助决策支持打下基础，从而达到对物理世界的操作和控制。

（4）实施安排：

2010.6-2011.12 开展对电力物联网信息处理需求的调研，并形成详细的调研报告；

2011.1-2011.12设计完成海量感知数据的存储和交换模型，提出辅助决策相关的技术方法和数据挖掘模型，并进行电力物联网信息处理平台的原型系统开发和验证；

2012.1-2012.12 逐步完善相关技术研发，并进行研究成果的试点和推广。

2.2.4  电力物联网可信接入网关及中间件技术研究

（1）国内外研究现状：

在智能电网中，物联网网关是连接末端感知网络与承载网络的桥梁，它的主要功能包括通信协议转换、应用协议实现和传感网管理三部分。
智能电网在其发、输、变、配、用等环节都会大量使用物联网实现感知监测，但各环节的布设环境与应用需求差异较大，感知网络的设计也会因地制宜并采用不同媒质和通信协议的接入网，因此网关的通信协议转换功能是沟通内网和外网的关键。另外，对于非完全分布式的传感网，网关还负责一定的传感网管理功能，如拓扑管理、时隙分配、时间同步与定位服务。智能电网是关系到国计民生的重大工程，其传感网网关的设计也和一般行业应用有着显著的差别。首先，智能电网中某些核心传感网应用对网关的可靠性和数据安全性有着很高的要求，可以采用冗余通信链路和双机热备份的设计提高可靠性，并使用安全性较高的数据加密方式进行通信，特别是在网关不能直接连接电网通信专网而需要电信公网中转的情况下。其次，智能电网的传感网应用覆盖面广，网关需要连接各种采用不同通信协议的传感网和接入网，这就需要网关的设计更好的模块化和标准化，以满足智能电网应用对互操作性的要求。再次，智能电网的某些应用中，网关和传感器节点会具有一定的移动性，这就需要网关支持传感器节点的漫游功能，而且接入网也需要支持网关的无缝切换(handover)。最后，智能电网异常情况监测和执行器节点控制应用对数据传输的实时性要求很高，传感网网关设计需要支持实时数据传输。

综上所述，智能电网的传感网网关需要实现通信协议转换、应用协议实现和传感网管理功能；并且传感网网关的设计需要针对智能电网的要求解决可靠性、安全性、互操作性、网关与节点的移动性以及实时性等关键技术问题。

面向智能电网应用的物联网是一个异构的网络系统。从前端感知设备到接入网关到承载网络，整个智能电网物联网平台由为数众多的、结构和功能差异极大的硬件设备构成，这种硬件的异构性加大了智能电网物联网设备软件开发难度，各类设备、各功能分系统间互联互通极其困难，严重阻碍了面向智能电网应用的物联网的发展。引入中间件技术，采用基于服务的软件系统架构可以屏蔽物联网平台的软硬件异构性，在技术上为智能电网物联网系统快速发展奠定基础。

目前，在智能电网应用中的物联网可信接入网关技术还是一个空白。

在中间件技术方面，按照IDC的分类方法，中间件可分为六类：终端仿真/屏幕转换、数据访问中间件、远程过程调用中间件、消息中间件、交易中间件、和对象中间件。微软、IBM、Sun、BEA和Oracle等软件巨擘占据主导地位，虽然国内中间件厂商和研究较多，但由于底层基础软件基本都是SAP或Oracle等国外技术，国际中间件技术研究水平提高难度大。系统集成方面，国内使用和代理国外产品的较多，自主研发的较少。欧盟早已看到了软件和中间件的重要性，从2005年开始资助了Hydra项目，研发中间件和“网络化嵌入式系统软件”。

（2）研究内容：

根据面向智能电网应用的物联网异构型特点对中间件数据交互技术、运行平台技术、运行控制技术、中间件软件开发技术等展开研究，制定相应技术标准，并开发前端感知设备、接入网关、承载网络上的中间件软件系统，研究包括感知层与网络层之间的感知中间件与感知网关技术、网络层与应用层之间的应用中间件技术两大部分；研制智能电网的传感网网关；研究物联网计算的中间件平台研究；研究电力物联网中间件有限能量与资源管理技术；研究支持电力物联网可扩展性、移动性、和动态网络拓扑的中间件技术；研发感知数据智能收集、融合和管理技术；研究面向电力物联网应用QoS的管理和调度技术；研究面向电力物联网计算的软件体系结构与可重构技术，着重解决总体设计技术、系统集成技术以及集成支撑技术；研究面向电力物联网计算的中间件及语义信息处理平台技术；针对电力物联网不同应场景的需求和共性底层平台软件的特点，研究中间件编程模型，弥补硬件技术本身能力不足；研究面向电力服务体系的集成管理架构，基础服务构件、业务构件的服务封装和抽象，以及面向服务的业务流程建模与优化，实现电力物联网软件系统和SG-ERP系统或的无缝集成。研究、设计系列中间件产品及标准，以满足传感器网络在混合组网、异构环境下的高效运行，形成完整的传感器网络软件系统架构。研究开发RFID中间件、传感器中间件、传感网中间件等以屏蔽不同操作系统之间的环境和API差异。

（3）预期目标： 

实现基于服务的软件系统架构屏蔽物联网平台的软硬件异构性，在技术上为智能电网物联网系统快速发展奠定基础，实现电网上层管理系统和业务中间件对接；研制智能电网的传感网网关；建立支持快速应用开发、高效运行、有效集成和灵活部署的传感网中间件平台体系结构；针对不同的应用需求，实现多种传感网节点自定位、移动目标定位和跟踪技术、时钟同步技术；通过物联网系统故障的发现、容忍和隔离技术，提供电力物联网应用鲁棒性；提供不同中间件之间的协同机制；集成上述技术，研制中间件平台系统，形成相关标准，提供支持应用开发的相关工具。通过面向电力物联网计算的中间件及语义信息处理平台技术研究，在电力物联网环境下，建立一个可自我管理复杂系统的平台，使物联网中的各组件能够互相连接和操作，能够自动发现对方；基于服务的中间件软件平台对面向智能电网应用的物联网软硬件资源进行整合，最大程度上减少软硬件异构性对智能电网应用推广带来的阻碍，降低智能电网软件系统开发与运营维护成本。

（4）实施安排： 

2010年6月-2011年12月：开展对电力物联网中间件需求的调研，形成详细的调研报告。

2011年1月-2011年12月：对中间件数据交互技术、运行平台的搭建、运行控制技术提出解决方案，并制定相应的技术标准。

2012年1月-2012年6月：研制智能电网的传感网网关。

2012年7月-2012年12月：开发前端感知设备、接入网关、承载网络上的中间件软件系统并提出框架模型。

2.3   电网应用研究

2.3.1  风光储联合发电厂（站）气象监测技术研究

（1）国内外研究现状：

风光储联合发电厂(站)气象监测系统是以发电厂所处的微气象地理区域、风电场、光伏电站的地理环境为监测对象，以微功耗的数据采集器为核心设备，通过气象传感器进行风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、辐射、覆冰等气象要素的实时采集，依据《地面气象观测规范》等行业标准规范进行数据处理，并实现数据的实时传输。
国内目前正在推进风光储一体化示范项目，并着手制订风能、太阳能发电并网等相关标准规定。而气象监测技术则主要应用于传统能源发电厂及其它领域，在以风能、太阳能为主的清洁能源电厂中还少有涉及。

（2）研究内容： 

研究具有丰富传感器接口、高可靠性、宽温、抗强电磁干扰的适合发电厂应用环境的微功耗数据采集系统关键技术，实现对包括温度、湿度、风速、风向、日照时间、日照强度等发电厂环境状态监测综合采集。研究适合风光储联合发电厂(站)特殊应用环境下物联网节点间通信组网技术。研究在强电磁干扰环境下实现物联网节点间的可靠通信关键技术，研究综合利用有线通信和无线自组网技术的通信组网方案。基于物联网技术，以微功耗的数据采集器为核心设备，研究风光储联合发电厂(站)气象监测平台的架构，实现对发电厂及其周边气象环境参数的实时监测，通过专家分析系统对采集到的实时气象数据及变化状况进行存储、统计与分析，提供局部气象信息，指导发电生产安全稳定高效地进行。

（3）预期目标：

基于微功率数据采集关键技术，研究强电磁干扰环境下的微功耗的数据采集器，实现发电厂环境状态监测综合采集；基于物联网技术，以微功耗的数据采集器为核心设备，实现风光储联合发电厂相关气象数据监测系统的开发；通过专家分析系统对采集到的实时气象数据及变化状况进行存储、统计与分析，建立准确的风电、光电功率预测模型，为发电厂根据气象情况调整发电策略提供参考依据。

（4）实施安排： 

2010年6月-2010年9月，完成微功耗数据采集系统关键技术、物联网节点间通信组网技术的研究；

2010年10月-2010年12月，完成基于物联网技术的风光储联合发电厂气象监测系统功能和接口详细设计；

2011年1月-2011年6月前，完成系统开发测试工作；

2011年7月-2011年12月前，试点实施。

2.3.2  现场作业管理物联网技术研究

（1）国内外研究现状：

由于输电、变电、配电设备分布点多面广，且大部分曝露在室外，易受设备老化、天气及人为破坏等因素影响而引发故障。因此，在输、变、配电的整个过程中需要大量人力及精力进行巡检工作。为了提高电力巡检过程的自动化程度，发达国家已经在电力现场作业过程中使用手持终端等设备，不过其采集功能十分有限，不利于智能电网系统的自动化、智能化采集需求。

物联网技术在配电网现场作业监管方面有着重要的应用，主要包括：身份识别、电子标签与电子工作票、环境信息监测、远程监控等，可以确认对象状态，匹配工作程序和记录操作过程的功能，减少误操作风险和安全隐患，真正实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。基于RFID等传感技术的物联网系统在现场作业管理系统种的应用尚在研究过程中，可以有效保障电网安全。国外已经实验成功了智能机器人取代人工的智能巡检。目前国内的输、变、配巡检工作主要有以下几种方式：一是人工巡检，手写记录巡检结果；二是依靠人工与手持电子设备相结合，通过电子设备录入巡检结果；三是智能机器人取代人工巡检。完全依靠人工巡检和手写录入信息的巡检方式已不能满足智能电网发展的需求，正渐渐被其它两种方式所取代。人工与手持电子设备结合的巡检方式是目前最为普遍的巡检方式，并且巡检设备和手持电子设备的智能化水平正在飞速发展，如信息钮、信息螺栓、条形码、智能移动终端等巡检设备相继研发成功。

（2）研究内容：

开发一套基于感知RFID与无线传感器网络的适用于智能巡检过程的物联网系统，全方位监测环境和设备状况，并实现电网现场作业的管理功能；研究智能巡检协同感知RFID标签的恶劣环境适应能力及多标签射频识别技术；研制可同时支持无源标签、有源感知标签的手持智能设备，以及两类射频标签系统读取模式的兼容性；研究远程监控系统，可以核实现场操作对象和工作程序，使各项现场活动可控、在控，保障人身安全、设备安全、系统安全。建立基于传感器网络技术及RFID射频识别技术的输、变、配电设备巡检系统，利用RFID标签监督巡检人员确实到达现场，并按预定路线巡视，在到位基础上，辅助加入环境信息与状态监测传感器，全方位监测设备状况。 

（3）预期目标：

开发出适用于复杂电磁环境下的低功耗RFID标签、稳定可靠的无线通信模块；开发出基于协同感知RFID标签和无线通信模块的手持智能设备及管理系统；开发出输电、变电、配电智能巡检模块及系统；开发远程巡检监控系统；实现精确检测设备工作环境与状态，精准确认巡检人员并且采集电力设备的运行环境信息、工作状态信息，提高巡检工作质量的目标。

（4） 实施安排： 

2010年6月-2010年9月，完成智能巡检系统需求调研，现场作业系统和远程监控系统的技术方案设计及论证；

2010年9月-2011年3月，完成复杂电磁环境下的低功耗RFID标签开发和手持读卡器的开发和测试；

2011年4月-2011年7月：完成基于RFID和无线传感器网络的手持智能终端、管理平台的开发和测试；

2011年8月-2011年12月，现场试运行并进行优化设计，完成智能巡检试点实施、远程监控系统实施以及相关研究报告。

2.3.3  物联网技术在电网设备状态监测系统中的应用研究

　　（1）国内外研究现状 

输电线路是电力系统的重要组成部分，是电力系统的动脉，研究基于物联网的性能可靠，功能丰富的输电线路状态在线监测技术，及时发现和掌握输电线导线的温度、覆冰、气象环境等情况，从而提高输电线负载能力、防止电网事故的发生。

国内开展输电线路状态监测的应用比较早，但是监测内容少，数据量小，通信方式以无线公网为主。现在，监测内容逐步增多，数据量逐渐增大，并呈现向可视化方向

 变电站是电力系统的重要组成部分，是电网基础运行数据的采集源头和命令执行单元。研究变电设备状态监测传感技术，可以提高设备利用率，延长设备寿命，减少停电次数/停电时间，提高输电效率；另外，变电站电能计量装置关系着厂网电费结算，其准确度直接影响发电企业、电网企业的经济利益，亦需要对电能计量装置实施动态计量监测，保证关口计量准确性。

目前变电设备在线监测系统、互感器计量在线监测系统普遍采用现场总线及其它无线通信方式，安防系统采用光纤接入的通信方式，现场工程工作量极大、费时费力，另外，无线通信方式的大规模无序应用，将形成难以运维的变电站无线通信网络。

（2）研究内容

针对电力传输线安全运行的关键需要，研究基于物联网技术的分布式多信息一体化输电线传感装置，实现对包括输电线覆冰、绝缘子污秽状况、风偏、舞动、杆塔倾斜、山火/泥石流情况、金具温度在内的输电线路各种相关状态量的在线监测。针对物联网传输技术的特点，研究可靠、安全、高速的数据传输平台，实现各种输电线路状态数据的统一接入和统一管理。通过对输电线路上的各有效参数的监测及数据挖掘，研究并建立设备状态专家评估模型，实现状态监测评价、故障诊断及状态分析预测，并为输电线路的状态检修决策提供必要的依据。充分研究后台海量数据库中的各种状态数据，并结合各种新兴的数据可视化技术方法，研究具备电力行业特征的新型业务数据可视化展现模式。 

面向建设高效、可靠、智能化变电站的需要，研究基于多传感器集成、多信息采集、信息融合及抗强电磁干扰等关键技术的面向实际应用的变电站电气设备状态在线监测系统终端。实现对包括变压器油气、断路器动特性、微水、互感器、避雷器绝缘、互感器等的在线监测。基于物联网技术，研究可靠、安全、高速的数据传输平台，实现各种设备状态数据的统一接入和统一管理。通过对设备状态各有效参数的监测及数据挖掘，研究并建立设备状态专家评估模型，实现状态监测评价、故障诊断及状态分析预测，并为设备状态检修决策提供必要的依据。充分研究后台海量数据库中的各种状态数据，并结合各种新兴的数据可视化技术方法，研究具备电力行业特征的新型业务数据可视化展现模式。

　　（3）预期目标

1.基于物联网技术的电网设备状态监测系统体系架构研究报告；

2.研制可以对输电线路实现全覆盖的一体化传感装置；

3.研制对变电站内电气设备各种状态参数进行监测的系统终端；

4.构建基于一体化传感装置和电气设备状态监测终端的电网设备在线监测平台示范系统。

（4）实施安排

2010年8月前，完成系统架构设计、数据模型设计、平台标准规范制定；

2010年12月前，完成功能和接口详细设计；

2011年6月前，完成开发测试工作；

2011年12月前，试点实施。

2.3.4  面向电力设施防护及安全保电的物联网技术研究

（1）国内外研究现状：

目前国内应对电网的安全威胁主要采用人工巡线，雇佣当地居民做护线员，并少量实验采用直升机、无人机等现代化手段进行巡线。
在部分重要杆塔上也有采取技术手段防范盗窃、破坏事件的发生，但主要是采用视频、红外等技术的点对点通信模式，虚警率和可靠性还不尽如人意，需要进一步改进和完善。 

（2）研究内容：

研究多种传感器协同感知及组网技术，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知能力；针对高压输变电线路的环境对传感器进行环境适应性和电磁兼容性研究，重点提高传感器在恶劣自然环境下的存活率和抗强电磁场能力；研究输电线路、杆塔及设备的全方位防护及安全保电支撑平台技术。

　　（3）预期目标：

完成电力设施防护及安全保电支撑平台的研发；实现对高压骨干输电线路侵害行为的有效分类和区域定位，实现对高压骨干输电线路的全方位防护；应用多传感器数据融合技术，完成电力设施防护及安全保电支撑平台的系统验证，实现无虚警、无漏警的安全告警系统；

　　（4）实施安排： 

2010年6月-2010年9月：完成基于物联网技术的电力设施防护及安全保电系统技术论证、架构设计、平台功能设计；

2010年10月-2010年12月：完成系统接口、数据格式、安全加密、通信协议的详细设计；

2011年1月-2011年6月：完成传感器开发测试和平台界面开发工作；

2011年7月-2011年12月前：试点实施。

2.3.5  面向智能用电与用电信息采集的物联网技术研究

（1）国内外研究现状：

智能用电服务作为智能电网用电环节的关键部分，是实现电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段，加强用户与电网之间的信息集成共享和实时互动，实现用电的智能化、互动化，进一步改善电网运营方式和用户对电能的利用模式，提高终端用户用能效率。
美国、英国、意大利、法国、西班牙、澳大利亚等发达国家，以及印度等新兴发展中国家都在积极发展自动化表计系统或智能电表，相继大规模开展了用电信息采集相关系统建设，在电力用户用电信息的专业化应用和集成化应用方面均取得良好的应用效果。我国正在规模化进行用电信息采集系统建设，并通过试点工程验证智能用电服务的技术方案。智能用电服务试点工程主要基于光纤通信技术和电力线宽带网络技术构建，采用双向互动智能表计、用户智能交互终端等，建立用户与电网之间实时连接、互动开放的数字网络，满足电网双向互动营销的需求。

（2）研究内容： 

根据用户实际需求研究智能用电服务系统功能，并制定现阶段技术可行的典型设计；进行智能家庭传感装置、系统研究和基于智能用电传感局域网的家庭组网研究，为居民用户提供可靠电力供应的同时扩展智能家居体验；研究基于传感网的用电综合信息采集装置、系统和数据管理平台；研究无线传感网络与宽带载波通信的混合组网技术、接口规范、标准协议以及实用化应用技术（包括系统部署、产品电磁兼容设计等）。

（3）预期目标：

完成智能互动终端、机顶盒、智能插座等家庭智能传感装置、组网方案以及智能用电服务管理平台的研究，开发出相关设备和软件平台，实现家庭用电设备的智能化管理和能源的有效利用；完成混合组网模式下的用电信息采集系统典型设计，开发基于无线传感与电力线宽带混合组网模式的用电信息采集装置和系统。

（4）实施安排：

2010年6月-7月 智能用电服务系统功能设计和装置需求分析；

2010年8月-2011年5月 智能家庭传感器、用电信息采集装置、通信模块的开发和测试；

2011年6月-2011年12月 智能用电家庭、用电信息采集系统复合组网方案制定和验证。

2.3.6  基于物联网的电动汽车管理信息化技术研究

（1）国内外研究现状：

建立基于物联网的电动汽车信息平台的目的在于利用无线传感、感知标签、全球定位技术（GPS）、无线宽带移动通信技术实现对全市电动汽车、电池、充电站、人员及设备安全的在线监控、一体化集中管控、资源的优化配置以及设备的全寿命管理。
电动汽车产业在国际上刚刚兴起，针对电动汽车及其充电系统特点的信息管理系统正处在开发和建设初期。

（2）研究内容： 

研究物联网技术在电动汽车运行状态、电池类型状态监测方面的关键技术、设备定制、实施方案；研究基于物联网的电动汽车、充电站等相关对象统一管理、分析、调度、展示信息化管理平台；对于平台范围内的电动汽车、充电站、相关工作对象实现图形数据和台帐属性数据的统一管理和加解密处理，通过GIS图形化方式提供友好直观的展示；面向大量终端的数据快速处理和压力均衡处理，满足大范围内同时处理电动汽车、充电站、相关工作对象实时监测信息的并发处理需求；安置在电动汽车、充电站、相关工作对象能通过短距离无线通信实现自身传感器自组网和网内信息分析；平台通过综合分析来自电动汽车、充电站、相关工作对象物联网的监测信息，综合分析判别，为电动汽车根据当前位置、当前能量状态、自身电池设备型号等信息分析匹配最合适的充电站进行能力补充。

（3）预期目标： 

实现对电动汽车???态监测、电池状态监测、充电站、作业人员及设备的在线监控技术，对于电动汽车周边各种物联网信息进行综合管理和智能化、图形化展示及各种相关信息进行综合分析，用3S+C（遥感、全球定位、地理信息系统、通信技术）技术实现对网、省两级范围内的电动汽车相关设备资源的动态调配和合理分配，为建设节能、高效的电动汽车产业链提供保障的技术。实现智能移动终端上的数据融合以及多对象的智能调度。

　　（4）实施安排：

2010年5月-6月 研究物联网技术在电动汽车运行状态、电池类型状态监测方面的关键技术、设备定制、实施方案。

2010年7月-2011年6月  电动汽车信息管理平台和车载智能终端的开发。

2011年7月-2011年12月 提出基于GPMS导航系统的机车智能调度系统规划模型及方案。

2.3.7  物联网在电力资产管理中应用研究

（1）国内外研究现状：

电力企业是资产密集型，技术密集型企业。目前，电力企业对资产的管理仍然是粗放式为主，这种粗放式管理存在很多问题，如资产价值管理与实物管理脱节、设备寿命短、更新换代快，技改投入大，维护成本高，每年电力企业投入大量人力物力进行资产清查，以改善帐、卡不符的问题。电力企业为改善资产管理已开展大量工作，如国家电网公司正在开展的资产全寿命管理等，但由于电网规模的扩大，尤其是智能电网的建设，发、输、变、配、用电设备数量及异动量迅速增多且运行情况更加复杂，加大了集约化、精益化资产全寿命管理实施的难度，亟需有效、可靠的技术手段。同时随着智能电网建设的深入，各业务系统从不同维度对电力资产数据提出了不同的需求，因此需要通过对电力资产统一编码、统一模型、统一接口等诸多方面的研究，以满足日益增长的业务系统建设需求。利用物联网技术能够实现自动识别目标对象并获取数据，可以为实现电力资产全寿命周期管理、提高运转效率、提升管理水平供技术支撑。

　　（2）研究内容： 

结合公司资产全寿命管理的研究成果，提出基于物联网的智能电力资产管理解决方案。主要研究电力资产全寿命管理的各功能模块，包括：

1）实时监控：采用RFID以及多种传感器采集技术实现设备资产的智能收集，实现实时监控、及时报警。研究电力资产编码规范；提供灵活丰富的接口设计，实现与各业务应用的资产数据的双向同步服务；

2）资产手动/自动盘点：利用机房部署的RFID传感器实现资产的智能自动盘点；并结合手持式RFID接收装置完成人工定期资产盘点功能。实时发现资产变更情况，及时报警；

3）巡检管理：通过对资产与人员手持接收装置的相互感知，实现资产巡检管理功能；

4）出入管理：综合门禁、RFID数据采集，实时监视人员的移动线路，对特定区域的违规进入提供报警。
通过以上主要方向的研究，完成电力资产全寿命管理，实现资产盘点、自动化巡检、资源智能调配等资产管理功能。

　　（3）预期目标：

过本项目的研究，深入了解目前国内外物联网在电力资产管理中的应用现状。同时结合公司信息化建设的研究现状，从采集管理、资源管理、人员管理和安全管理等方面设计公司电力资产管理功能，提交物联网在电力资产管理中的应用研究报告。在此基础上，研究资产管理中心与公司SGERP体系下各业务应用间的关系，设计并实现公司信息化一级集中模式下的统一资产数据库。

　　（4）实施安排：
2010年1月-2010年6月：完成国内外物联网技术和公司目前信息化建设需求的调研，并形成详细的调研报告；
2010年7月-2010年12月：在调研的基础上，编写物联网在电力资产管理中的应用报告；
2011年1月-2011年12月：深化电力资产管理中心中的模型标准化研究，设计并实现与SGERP体系中的业务应用的数据共享与同步功能，同时逐步完善相关技术研发，并进行研究成果的试点和推广。

2.3.8   物联网在绿色机房智能管理中应用研究

（1）国内外研究现状：

目前国内外各大IT公司在绿色机房实现过程所采取的方法包括将机房建设在高纬度地区，利用冷空气为设备降温，减少制冷设备能源能耗，同时通过对空调风道优化等方式提高能源利用效率。

物联网技术的引入有利于在绿色机房建设中实现全方位的能效优化。通过在机房设备附近安装各种物理环境和工作状况传感器，可综合掌握设备所处状态，有针对性地对环境进行优化，达到减少非必要能源消耗的目的。

（2）研究内容： 

机房采集系统：提供灵活的采集配置工具，通过RFID等技术进行机房设备的联网，实现各种被管设备的数据采集。满足对机房设备能耗相关数据采集的支持，如：安防（门禁等）、环境温度、湿度、水浸、风量、风速、气体（CO、CO2等）、声音、震动、压力、运动、污染物、烟感、视频。

能耗分析：借助能耗计算标准，综合配电、IT、空调、UPS等设备的能耗数据，实现能耗的计算和自动控制功能。研究国内外能耗计算标准，提出符合公司特点的能耗计算和评价规范。

IT资源池监视与调度系统：为下一代数据中心资源整合提供支撑，通过实时监视掌握资源池使用状态，并研究与主流虚拟化管理系统的联动，实现存储、技术资源的智能调度与调配。

综合监控：采用三维虚拟现实技术，以机房监控为主线，实现机房电力、环境、安防、制冷的可视化监视。并提供设备自动和手动控制操作功能。
智能化设备维护感知及全寿命管理：

全方位感知网络、运维服务、信息安全、桌面终端的物理状态、运行参数、入侵检测，发现隐患进行告警，并通过自动、手动方式进行资产盘点的自动化。利用智能巡检终端对机房设备进行全寿命管理。

（3）预期目标： 

针对机房环境和设备特点开发出适用的传感器装置，选择可靠稳定而不会对机房设备产生干扰的通信方式，开发出绿色机房智能管理平台，实现对机房物理环境、设备运行状况、设备电源等实时监控，在参数异常时发出报警信息，辅助管理机房设备并确保其在理想环境参数下运行。管理平台将根据分析采集的传感器数据实时调整制冷设备等，达到减少能源消耗的目的。

（4）实施安排： 

2010年6月-7月 对机房物理环境进行调研，并对各项环境指标进行综合评估；

2010年8月-2011年6月  开发机房传感设备和管理平台，并通过实际测试选择合理地通信技术和组网方案；

2011年7月-12月  绿色机房智能管理系统试运行并完成试运行和测试报告。

2.3.9   电力物联网综合展示平台

（1）国内外研究现状：

智能电网作为物联网应用的最主要应用场景之一，受到业界广泛关注。智能电网的实现，首先依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，物联网作为“智能信息感知末梢”，可成为推动智能电网发展的重要技术手段，也将进一步促进物联网技术的发展并推动其向应用实用化迈进，促进其行业应用，形成新型产业链。

目前物联网在电力系统重点研究领域包括：基于物联网的智能用电信息采集；基于物联网的智能用电服务；智能电网输电线路可视化在线监测平台；基于物联网的智能巡检；基于物联网的新能源汽车辅助信息管理系统；智能用能服务以及家庭传感局域网通用平台；绿色智能机房管理；电力光纤到户，支撑三网融合等。

目前仍缺乏一个系统的电力物联网综合展示平台，将现有电力系统各环节所使用的物联网技术进行系统的展示。电力物联网综合展示平台应以物联网在电网输电、变电、配电、用电等环节应用的为主线，以实景方式展示先进的物联网技术应用方案，建成后的定位为传感网先进技术的展示中心和电力物联网系统解决方案的推广中心。

　　（2）研究内容： 

建立统一的、面向服务的智能电网传感网络应用系统一体化信息共享平台，研究一体化的空间数据、智能电网传感网络数据组织、信息共享、数据加密；研究建立在数据共享平台，研究优化图形浏览和分析的服务引擎，提供高效的平台可视化功能；研究多种异构传感网络数据的规整和存储，研究多种智能电网传感网络信息的综合分析，研究多源/多类型/异构数据一体化组织和管理；在相关数据一体化组织和管理的基础上，研究统一的数据传输、存储技术，提高电网运行和传感网数据的安全；研究电网运行和传感网数据快速检索和综合分析服务实现；研究建立智能用电展示，包括智能用电方面的展示主要包含基于电力光纤到户（OPLC）的多网融合系统、智能用电服务系统和用电信息采集系统；研究建立输电线路可视化在线监测系统展示，输电线路可视化在线监测系统主要利用先进的输电线路和杆塔感知技术、图像编码和传输技术、三维空间地理信息技术GIS、宽带通信技术组成输电线路物联网网络，实现对输电线路的各种状态，如覆冰、污秽、温度、舞动、微气象等的多方位可视化实时监控和故障预警；研究建立杆塔安全防护展示，包括在杆塔及周围部署红外、振动等多种防护杆塔攀爬及非工作人员侵入的传感器，组成立体的杆塔及电力设备防入侵系统。向未经允许接近杆塔人员发出警告，并实时监控现场情况，向关联系统和值班人员发出报警信息；研究建立电动汽车信息管理系统展示，展示利用多种传感技术、感知标签、全球定位系统（GPS）以及宽带通信网络，实现的电动汽车、车载充电电池、充电站的智能感知、联动及高效互动，充电资源的优化配置，电动汽车、充电电池、充电站设备的全寿命管理。

（3）预期目标： 

开发出电力物联网综合展示平台，实现多种传感数据、电网基础数据综合管理和分析，并提供友好标准数据接口，便于与各种生产管理、ERP等系统进行数据共享，建立统一的、面向服务的传感信息共享与应用服务体系。建立电力物联网综合展示平台，最终展示内容包括智能用电、输电线路可视化在线监测、杆塔安全防护、电动汽车信息管理系统等内容。通过无线传感器、通信设备实景展示和展板的形式直观展现先进物联网技术在智能电网中的应用。

（4）实施安排：

2010年6月-2010年7月：完成电力物联网综合展示平台总体规划和展区设计，提交设计报告；

2010年8月-2011年12月；完成电力物联网综合展示平台设备购置与展区布置；

2010年1月-2011年4月：完成智能用电和输电线路可视化在线监测系统展示平台搭建和调试；

2010年5月-2011年8月：完成杆塔安全防护和电动汽车信息管理系统展示平台搭建和调试；

2011年9月-2011年12月：完成展示平台联合调试与整体演示。

2.4   物联网安全防护体系研究

（1）国内外研究现状：

物联网是指通过智能传感装置实现全面有效的信息感知和获取，经由无线或有线网络进行可靠信息传输，并对感知和获取的信息进行智能处理，实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。电力物联网融合利用了无线传感器网络技术、RFID技术、GPRS/TD-SCADA等无线通信技术、光纤通信/PLC等有线通信技术，将在智能电网的发电、输电、变电、配电、用电、调度等各环节得到广泛应用。

物联网具有节点资源有限、网内信息处理、终端部署区域开放及大量采用无线通信技术等特点，其安全性实现难度较大。近年来，国内外众多科研机构进行了物联网安全研究和实践，其中：国际上， ZigBee联盟、卡耐基梅隆大学和加州大学伯克利分校等机构在无线传感器网络安全性研究方面开展了大量工作。ZigBee联盟在2005年提出了一种基于“信任中心”的安全机制，并已将其写入到ZigBee的通信标准ZigBee协议1.0中。2002年，卡耐基梅隆大学的艾德里安教授提出了一种针对无线传感器网络单播和组播的安全协议（SPINS），这一协议在学术界获得较高的评价。2004年，加州大学伯克利分校的卡略夫教授提出了TinySec协议。TinySec协议主要是考虑到传感器节点的低能耗特点，通过适当降低安全防护性能，进而保证传感器节点的寿命。2007年，卡耐基梅隆大学的艾德里安实验室基于TinySec提出了MiniSec协议，取得了部分针对无线传感器网络安全性和节点功耗的研究成果，但该协议仍处于理论研究阶段。在我国，清华大学、上海交通大学、重庆邮电大学等机构也积极开展了无线传感器网络安全性研究和标准的制定工作。随着我国物联网战略的提出,中国移动研究院、中国电力科学研究院等国家基础行业科研机构也加入了物联网应用和安全防护研究中,结合本行业应用特点开展了物联网安全防护实践，上述单位均认为物联网安全可分解为物联网机器/感知节点的本地安全、感知网络的传输与信息安全、核心网络的传输与信息安全、物联网业务处理的安全等问题。

然而,目前无线传感器网络和物联网安全研究还处在起步阶段,至今还未见完整的安全解决方案,也没有成功的应用案例。电网是关系国际民生的基础，任何技术的应用在电网中的应用，必须要有安全作保障。因此开展电力物联网的安全防护方案研究是必要和迫切的。

（2）研究内容： 

物联网安全防护体系研究的主要内容是：结合面向智能电网应用的物联网体系架构，研究分析物联网在智能电网各环节的业务应用，明确信息安全风险与需求，构建电力物联网安全体系架构，建立安全、可信、受限的电力物联网。

具体研究内容体现在如下几个方面：

（1）研究分析物联网在智能电网各环节的应用，综合考虑智能电网中物联网系统的业务需求和特征、通信方式、组网方式等，研究分析智能电网中各环节物联网系统安全需求。（2）研究分析电力物联网安全防护要求。在安全风险和需求分析的基础上，提出涵盖物联网感知层、信息传输层和应用服务层的安全防护要求。（3）研究提出电力物联网感知层安全增强协议。分析国内外无线传感器网络安全解决方案，结合智能电网下物联网的应用特点，分析提出安全性高、开销低的安全增强协议，为构建安全可信的电力物联网奠定基础。（4）研究提出电力物联网总体安全防护方案。结合智能电网下物联网的应用特点，根据安全防护要求，提出涵盖物联网感知层、信息传输层和应用服务层的总体安全防护方案。（5）研究提出电力物联网典型应用安全防护方案。在智能电网的背景下，结合发、输、变、配、用各环节物联网的典型应用，研究提出典型安全防护方案。（6）研发适合在电力物联网中应用的低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片，研发用于实现电力物联网与企业信息网、生产控制网安全互联的网关产品。（7）研究电力物联网安全监测技术，实现对安全隐患、安全攻击和运行异常的及时发现。（8）研究电力物联网安全性测评技术，提出智能电网下物联网安全测评方法、标准、用例集，搭建安全试评环境、开发安全试评工具。（9）提出公司物联网安全标准规范体系，编制2-3项电力物联网安全标准规范。

（3）预期目标： 

本研究课题预期实现以下目标：

（1）完成电力物联网安全研究报告，分析电力物联网安全风险和安全需求，提出明确的电力物联网安全防护要求；

（2）形成电力物联网安全防护总体方案和典型应用方案；

（3）提出电力物联网感知层安全增强协议，指导安全可信物联网终端产品的研发；

（4）开发低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片和电力物联网安全互联网关；

（5）完成电力物联网安全监测体系研究，攻克关键技术；

（6）形成电力物联网安全性测评研究报告；

（7）提出电力物联网安全标准体系框架，完成2-3个关键标准的起草。

（4）实施安排： 

2009年10月-2010年10月：完成国内外电力物联网安全研究现状分析，分析评估电力物联网安全风险与信息安全需求，提出明确的电力物联网安全要求，形成电力物联网安全研究报告；

2010年11月-2011年10月：提出电力物联网安全防护总体方案和典型应用方案；

2010年8月-2012年12月：研究开发电力物联网感知层安全增强协议；

2011年1月-2012年12月：研究开发电力物联网安全监测体系，电力物联网安全测评体系；

2010年10月-2012年12月：开发低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片和电力物联网安全互联网关；

2011年10月-2012年12月：进行研究成果的试点和推广。

2.5   标准体系研究

（1）国内外研究现状：

由于传感网络涉及技术领域宽广，目前国际上还没有比较完备的传感器网络标准规范。ITU和ISO/IEC两个国际标准化组织都正在积极争取传感网络的标准化主导权，其中ITU-T目标明确地指向面向未来的泛在传感器网络的标准化，ISO/IEC JTC1委员会在2007年底专门成立了无线传感器网络标准化工作组。
中国无线传感器网络标准化工作组成立于2007年12月，在国标委、中国电子技术标准化研究所等的领导下，推进国家传感器网络标准，同时代表中国参与JTC1的标准化制定工作。

目前智能电网国际标准化进程正积极推动并初见成效。2009年5月18日，美国商务部和能源部联合公布了美国智能电网建设的第一批标准 “Initial Smart Grid Interoperability Standards Framework, Release 1.0”，共16种标准规格。此标准涵盖了智能电网建设的主要方面，美国能源部将这些标准规格定位为初始版，随着智能电网建设的开展还会进一步加以完善并追加其他规格。美国电气电子工程师协会(IEEE)正在制定另一套智能电网的标准和互通原则（IEEE P2030），2009年6月3日召开了首届P2030会议，旨在通过开放标准进程，为定义智能电网的互操作性提供知识基础，协助电力系统设备间协同工作及智能电网的最终应用。

我国也正在积极进行智能电网标准的制定工作，2009年6月底，国家电网公司开始制定智能电网标准体系，具体任务是结合国际标准体系的研究进展，对国内现有的相关标准进行梳理和分析，推动国内智能电网标准体系的提出。

（2）研究内容： 

物联网在智能电网中应用的标准体系研究立足于我国电力系统现有标准，积极跟踪物联网和智能电网国际国内标准的制定工作，建立规范化指导性的物联网和智能电网技术融合的标准体系，推动相关标准制定的顺利进行。通过对输、变、配、用四个环节多个验证系统的研究，推动输电网各阶段数据安全管理方法、变电站和馈线中的设备控制、电费实时通知方法、家庭自动化、智能电表与基础网的数据交换、智能电表与住宅内设备的通信控制等智能电网相关标准的研究与制定，推动面向智能电网的物联网技术从战略研究到运转设计的转变，为相关产品的产业化推广奠定基础。

（3）预期目标：

物联网在智能电网中应用的标准体系研究，将结合智能电网的应用需求，紧密跟踪标准制定工作，严格规范传感器网络在通信接口标准、传感器接口标准、协议栈软件接口标准、处理类中间件接口标准等，为标准制定提供系统级互联互通测试环境，对标准制定工作起到极大的推动作用。

（4）实施安排： 

2010年6月-12月 跟踪国际国内物联网和智能电网方面的标准制定，梳理已有标准。

2011年1月-12月 建立规范化指导性的物联网和智能电网技术融合的标准体系，提出物联网和智能电网技术结合的标准需求。

2.6   物联网测试与仿真技术研究

（1）国内外研究现状：

物联网作为一项新兴技术，其系统理论、框架、技术措施在逐步的研究与制订中，也尚未见成熟的标准、方法和实践经验见诸于公开的研究成果中。物联网发展涉及很多关键共性技术，直接影响物联网所面向的电网应用的开展，对于网络服务质量、运行维护、安全保障都起着非常重要的作用。虽然现在虽然有大量无线传输标准和测试、检测设备，但是针对物联网系统、关键技术、标准、设备、芯片的测试、检测、评估的标准和设备仍是空白。随着国际、国家标准制定、产业应用等工作的快速推进，亟需建立统一的系统、成熟的电力物联网试验、测试体系及其环境，难以保证传感器网络在电网运行的安全性、稳定性、可靠性；缺少针对传感器网络的电力仿真试验平台，缺乏对传感器网络的传感器、模块、设备、系统等现有产品在在不同电压等级的电网环境下运行的测试评估平台与评估方法，无法完成研发试验、型式试验、验收试验、生产试验等环节。拟搭建面向电网应用的传感器网络综合测试平台与评估验证环境，开展面向电网的传感器网络的研究、测试、仿真工作，构建电力传感器网络的试验环境，为面向电网的传感器网络系统提供测试手段与验证依据，为电力物联网应用厂商提供解决方案和技术支撑，缩短产品开发周期，提高产品开发效率。对推动我国物联网/传感网络技术开发与应用具有非常重要的现实意义。

（2）研究内容：

研究建立适合于输电、变电环节的无线传感器网络测试仿真网络，根据应用场景、无线传感器网络节点部署位置，动态调整仿真网络环境，实现拓扑可变性、自适应性。可以通过对节点通/断电，达到动态控制网络拓扑的目的。通过控制终端设置标准网络中的节点组成各类拓扑之后，受测节点加入网络后可以进行连通性测试和网络、电气性能测试。

2）配电、用电测试实验环境建设

建立典型配用电环境，评估验证一整套由智能电表、智能家电、智能交互终端、用电信息采集系统、多种传感器终端和通信装置组成的配电和智能用电环境。各种装置、系统的验证评估建立在模拟典型配用电网络基础上.智能电网配用电测试环境搭建完毕后，可以模拟多种典型的电网拓扑结构，测试不同通信技术性能指标，评估包含多种通信方式的复合组网通信系统，为选择满足多种业务需求的通信组网技术、制定典型的通信解决方案提供依据。

3）无线传感器网络组网性能测试

如无线传感器网络互联互通测试、网络稳定性测试、路由协议开销测试、网络自愈能力测试、网络拓扑对网络性能的影响测试、路由协议功能测试、单向链路测试；端到端时延和时延抖动测试、吞吐量测试多优先级业务混合测试等。

4）无线传感器网络对设备电气性能的影响
研究及测试无线传感器网络对继电保护、远动终端RTU、智能电表、采集器、智能家居、智能插座等设备电气性能的影响。

5）电力设备对无线传感器网络的影响

开关操作引起的电磁辐射问题、SF6间隙击穿放电以及真空间隙击穿放电产生的高频辐射分量、局部放电产生的电磁干扰对传感器数据传输引起的影响。

6）无线传感器网络电磁电气特性测试

电磁兼容性测量、无线电骚扰测量、抗干扰度测量、无线电骚扰限值测量、浪涌抗扰度测量、电气性能测量、辐射骚扰测量、器件性能测量等。

7）信号屏蔽与穿透

研究高频无线信号穿透性，可以得出在配用电环境下，无线传感器网络的信号在哪些场景下是无法穿透的，需要利用多跳节点进行中继，绕过障碍区域。

（3）预期目标：

建立适合于输电、变电环节的无线传感器网络标准网络平台；建立适合于配电、用电测试实验仿真平台；对无线传感器网络组网性能进行测试；研究并测试无线传感器网络对设备电气性能的影响；研究并测试电力设备对无线传感器网络的影响；研究并测试无线传感器网络电磁电气特性；研究并测试无线传感器网络信号屏蔽与穿透。提出满足智能电网各应用环节需求的物联网测试、评估体系及其标准；形成电力物联网安全性测评标准草案；。最终搭建面向电网应用的传感器网络综合测试平台，开展面向电网的无线传感器网络的研究、测试、仿真工作。

（4）实施安排：

2010年6月-2010年12月：研究适合于输电、变电、配电、用电环节的无线传感器网络标准网络仿真平台，完成相应报告；

2011年1月-2011年12月：完成适合于输电、变电、配电、用电环节的无线传感器网络标准网络仿真平台搭建和调试；完成无线传感器网络组网性能测试方案和验证；

2012年1月-2011年3月：研究并测试无线传感器网络对设备电气性能的影响，完成相应研究报告、指定测试方法；

2012年4月-2012年7月：研究并测试电力设备对无线传感器网络的影响，完成相应研究报告、指定测试方法；

2012年8月-2012年10月：研究并测试无线传感器网络电磁电气特性；研究并测试无线传感器网络信号屏蔽与穿透,完成相应研究报告、指定测试方法；

2012年11月-2012年12月研究电力物联网的测试、检测标准，并完成相应标准提案。

3    实施计划

物联网技术在智能电网中的应用目标是：将物联网在传感技术方面的优势应用到电力系统中，在用户与电网公司之间形成实时、双向、互动的信息通信网络，从而提高电网系统输、变、配、用等环节的管理效率、运行效率和安全性，响应国家节能减排的号召，为实现低碳绿色经济做出贡献。

分阶段目标：

第一阶段（2010年-2011年）：研究试点阶段

研究物联网在智能电网各个环节的应用模式，提出电力物联网系统总体架构模型，开展电力物联网信息处理需求和中间件需求的调研，初步形成电力物联网系统的架构及其应用需求。

第二阶段（2012年-年）：全面建设阶段

研发多种多功能传感器，在新能源并网、智能电表、输电线路巡检、输配电自动化、用电双向互动服务平台等关键领域取得突破，初步实现智能电网的基本功能。

第三阶段（2016年-2020年）：引领提升阶段

在国网公司范围内全面建成智能电网的统一业务和管理平台，在物联网专用芯片、应用系统开发、标准体系、信息安全、无线宽带、软件平台、测试技术、实验技术等方面全力部署，全面解决发输变配用电环节的信息交互和信息管理，主要业务应用达到国际先进水平，有效提升电网系统的运行和管理效率。