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物联网技术第15章智能电网隆克平教授/院长，皇甫伟副教授北京科技大学计算机与通信工程学院北京科技大学《物联网技术》2水是生命之源知识回顾内容回顾第10-14章介绍了管理服务层数据库系统海量信息存储搜索引擎智能决策信息安全与隐私保护北京科技大学《物联网技术》3章节导入物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。本篇重点介绍物联网的应用，包括智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测，突出更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。北京科技大学《物联网技术》4本章将介绍物联网的典型应用领域——智能电网。本章内容《物联网技术》515.1智能电网的起源和发展15.3智能电网的未来前景15.2智能电网和物联网北京科技大学智能电网的起源与发展15.1北京科技大学《物联网技术》6内容提要电力系统和电力网络概览智能电网简介智能电网的发展与前景智能电网有哪些特征？国家发展智能电网的方向是什么？北京科技大学《物联网技术》7智能电网的起源和发展北京科技大学《物联网技术》8典型的电力系统组成部分电力系统和电力网络电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。电力网络为电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分（输电、变电和配电）。电力系统和电力网络的出现，使电能得到了广泛的应用，推动了社会生产各个领域的变革，开创了电力新时代。北京科技大学《物联网技术》9什么是智能电网智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。智能电网主要具备9大特征：电网自愈，用户交互，设备兼容，质量管理，系统安全，信息集成，管理优化，资产优化，市场协调。北京科技大学《物联网技术》10智能电网的特征北京科技大学《物联网概论》11美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统的构建是重中之重。欧洲的智能电网主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统的使用，电力电子技术的发展是关键。中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。欧美智能电网的特征北京科技大学《物联网概论》12美国智能电网特征欧美智能电网的特征北京科技大学《物联网概论》13欧洲智能电网特征智能电网最新进展北京科技大学《物联网概论》14美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统的构建是重中之重。欧洲的智能电网主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统的使用，电力电子技术的发展是关键。中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。智能电网与物联网15.2.北京科技大学《物联网概论》15内容提要新能源发展与利用输变电检测与监控配用电管理实时的电力调度电网安全智能电网中应用了那些物联网技术？有哪些典型应用？北京科技大学《物联网技术》16新能源发展与利用新能源下游应用分为并网发电、离网发电与可再生燃料等领域。北京科技大学《物联网概论》17并网发电北京科技大学《物联网概论》18离网应用北京科技大学《物联网概论》19输变电检测与控制北京科技大学《物联网概论》20长期以来我国电力系统采用定期检修方式。状态检修，即根据设备运行状态决定检修时机，可以克服定期维修的局限性，提高检修的针对性。在线监测技术（实时检测设备运行状态）是物联网在电网系统中的重要应用，是状态检修的基础。油色谱在线监测系统是集控制、测量分析技术于一体的精密设备。配用电管理北京科技大学《物联网概论》21配用电管理的目标是节省电能的无效开销。电能表是电能计量的法定计量器具，分为机械表和电子表两大类。用电子表代替机械表，载波通信是主流发展方向，也是节省开销的重要环节。配用电管理北京科技大学《物联网概论》22配用电管理北京科技大学《物联网概论》23智能电表应用实时电力调度北京科技大学《物联网概论》24实时电网调度自动化系统是一个总称，由于各个电网的具体情况不同，可以采用不同规格、不同档次、不同功能的电网调度自动化系统。智能调度是物联网技术的又一重要应用。理想的智能调度与现有的调度自动化相比有六大特点：数字化、集成化、网络化、标准化、市场化、智能化。电网安全北京科技大学《物联网概论》25传感器网络作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中有广阔的应用空间。传感器网络在安全监控领域的应用可以更高效的保护电网的安全。如在部署杆塔和防护线路解决线路故障问题的同时，通过在线路上配置传感设备检测线路的实时情况保证设备安全和电到位等。智能电网的未来前景15.3北京科技大学《物联网概论》26内容提要更加深入的环境感知更加全面的信息互通更加智能的电网建设智能电网的未来前景如何？北京科技大学《物联网技术》27智能电网的未来前景北京科技大学《物联网概论》28更加深入的环境感知：设备嵌入包含其信息的可识别智能芯片，并利用无线/有线技术，对各设备进行联网，从而实现全面的在线监控。更加全面的信息互通：物联网技术可将供电方、输配电管理方及电力用户有效连结，并通过互联网技术，实现电网系统中各参与者间的信息交换与共享，使分布式电网系统成为可能。智能电网的未来前景北京科技大学《物联网概论》29更加智能的电网建设：基于互联网技术而建设的智能电网体系，可实现从能源接入、输配电管理、安全监控、继电保护到用户计费计量的全过程智能化网络化控制。智能电网的未来前景北京科技大学《物联网概论》30示例–电动汽车•城市为充电汽车和充电设施制造企业提供验证环境，以测试其产品技术和设计的适应性；•电力公司需要得到政府部门的支持，制定符合监管要求的投资和建设计划；•制造企业和电力公司制定合理的成本结构，客观反映制造和使用成本并对最终用户有足够的吸引力，促进绿色消费。初期往往需要政府部门提供激励措施和环境；•政府和公共部门还需要与电力公司协作，明确充电设施与网络的责任主体和收益分配机制；•电动汽车使用的注册、计费和清算机制，需要跨行业（例如金融服务业）、跨地区的协作；•随着效果的不断显现和规模扩大，需要在政府协调下，建立资金保障机制，并获得监管部门的支持，促进相关产业的健康发展。北京科技大学《物联网概论》31智能电网的未来前景2020年2010年2015年•“两纵两横”特高压交流后续工程开工建设，跨区直流工程投产规模达到1290万千瓦，配电网建设加大投入，智能化试点工程按期建成，关键技术研究、设备研制和标准制定取得新进展•以特高压为核心的坚强国家电网初步形成，电网的信息化、自动化、互动化水平明显提升，满足大规模可再生能源接入和输送•智能电能表广泛应用，电动汽车充放电站布局基本满足需要•形成以“三华”特高压同步电网为受端，东北特高压、西北750千伏电网为送端，联接各大煤、水、核电、大型可再生能源基地的电网结构•特高压及跨区电网输送能力满足各大能源基地接入和负荷中心用电需求北京科技大学《物联网概论》32智能电网的未来前景电网规划新能源领域智能电网设备•支持和引导电源结构优化调整，逐步提高水电、核电、风电、太阳能等非化石能源的装机比重•与ABB和西门子签署了智能电网设备合作谅解备忘录•设立研究小组开展智能电网技术攻关•智能电网相关规划正在进一步制定中33北京科技大学《物联网概论》物联网技术第16章智能交通隆克平教授/院长，皇甫伟副教授北京科技大学计算机与通信工程学院北京科技大学《物联网技术》35水是生命之源知识回顾内容回顾第15章介绍了智能电网智能电网的起源和发展智能电网与物联网智能电网的未来前景北京科技大学《物联网技术》36章节导入物联网的应用，包括智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测，突出更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。北京科技大学《物联网技术》37本章将介绍物联网的典型应用领域——智能交通。本章内容《物联网技术》3816.1智能交通概述16.3智能交通应用16.2智能交通中的物联网技术北京科技大学智能交通概述16.1北京科技大学《物联网技术》39什么是智能交通？北京科技大学《物联网概论》40四通八达的高速公路系统什么是智能交通？北京科技大学《物联网概论》41交通堵塞时拥挤的车辆什么是智能交通？北京科技大学《物联网概论》42现代信息和通信技术在道路和车辆上的广泛应用带来了交通领域的巨大变革，并将孕育出新一代的智能交通系统。智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,ITS)通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。“智慧的地球”北京科技大学《物联网概论》43在IBM提出的智慧地球概念中，智慧的交通需要具备以下特征：环保的交通：大幅降低温室气体和其他各种污染物的排放量以及能源的消耗。便捷的交通：通过泛在移动通信提供最佳路线信息和一次性支付各种方式的交通费用等服务，改善旅客体验安全的交通：实时检测危险、事故并及时通知相关部门。“智慧的地球”北京科技大学《物联网概论》44高效的交通：实时进行跨网络交通数据分析和预测，优化交通调度和管理，最大化交通流量。可视的交通：将所有公共交通车辆和私家车整合到统一的数据管理，提供单个网络状态视图。可预测的交通：持续进行数据分析和建模，改善交通流量和基础设施规划。新一代智能交通技术特点北京科技大学《物联网概论》45新一代智能交通技术特点北京科技大学《物联网概论》46新一代智能交通具有四个鲜明特点：在系统建设方面，增强了系统集成和智能性与协作的灵活性；在公众服务方面，更加强调服务的内容和个性化，以及服务模式的人性化、智能化；在物联网大背景下，强调交通信息系统最大限度地与其他各类信息系统实现互联互通，进而催生全新的应用和服务方向；新一代智能交通技术特点北京科技大学《物联网概论》47新一代智能交通具有四个鲜明特点：从未来看，新一代智能交通系统是作为战略性新兴产业的物联网与智能交通两大领域的重要交集，相当多的产业都将受益，传感设备、网络通信、汽车电子、车载终端、动态信息服务、移动计算等技术应用领域都将获得飞跃式发展。智能交通中的物联网技术16.2北京科技大学《物联网技术》48内容提要无线通信计算技术感知技术视频车辆检测全球定位系统探测车辆和设备了解几种典型的智能交通的物联网技术北京科技大学《物联网技术》49智能交通的物联网技术北京科技大学《物联网概论》50无线通讯短距离无线通信可使用IEEE802.11系列协议来实现，其中美国智能交通协会以及美国交通部主推WAVE和DSRC两套标准。长距离无线通信方案通过基础设施网络实现，如WiMAX/GSM/3G。智能交通中的物联网技术北京科技大学《物联网概论》51智能交通中的物联网技术北京科技大学《物联网概论》52无线通讯如：目前车辆已经能够通过多种无线通信方式与卫星、移动通信设备、移动电话网络、道路基础设施、周围车辆等进行通信，并且利用广泛部署的WiFi、移动电话网络等途径接入互联网。智能交通中的物联网技术北京科技大学《物联网概论》53计算技术未来车辆将配备数量更少但功能更为强大的处理器。新的嵌入式系统平台将支持更加复杂的软件应用，包括基于模型的过程控制、人工智能和普适计算，其中人工智能技术的广泛应用将有望为智能交通系统带来质的飞跃。智能交通中的物联网技术北京科技大学《物联网概论》54感知技术交通基础设施中的传感器嵌入在道路或者道路周边设施例如建筑之中。车辆感知系统包括了部署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础设施的电子信标来进行识别通信，同时利用闭路电视技术和车牌号码自动识别技术对热点区域的可疑车辆进行持续监控。智能交通中的物联网技术北京科技大学《物联网概论》55全球定位系统GPS车载嵌入式GPS接收器能接收多个不同卫星的信号并计算车辆当前位置，定位误差一般是几米。由于GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野，因此该技术在城市中心区域