任務(wù)一智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)的組建單元四認識物聯(lián)網(wǎng)典型行業(yè)應(yīng)用--智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)引導(dǎo)案例智能電網(wǎng)引導(dǎo)案例

分析智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)中使用了哪些物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，與傳統(tǒng)抄表技術(shù)相比的優(yōu)勢。討論智能電網(wǎng)1目標與任務(wù)任務(wù)評價知識準備任務(wù)實施234目錄PART.1目標與任務(wù)任務(wù)目標知識目標1、掌握智慧電網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用的基本概念2、掌握智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)的整體架構(gòu)3、掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念4、掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點能力目標1、能對智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分析2、能搭建智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)

素質(zhì)目標1、培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)2、培養(yǎng)描述工作問題、確定工作目標的能力3、培養(yǎng)書面表達觀點的能力4、培養(yǎng)團隊意思和團隊協(xié)作的能任務(wù)描述重慶市某老舊小區(qū)始建于上個世界九十年代，小區(qū)過去一直采用人工抄表的方式，現(xiàn)在響應(yīng)國家的號召，積極建設(shè)智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)。小區(qū)內(nèi)房屋年久失修，電力線路老舊，樹木較多且居住在這里的多是退休的老人；小區(qū)內(nèi)住戶較多，電力表分散在每家每戶，人工抄表甚是不易；小區(qū)離最近的電力局較遠，但是小區(qū)有光纖網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過；小區(qū)的基本情況下圖所示。

請根據(jù)該小區(qū)的實際情況搭建一個合適的智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)，并分析在該系統(tǒng)中使用了哪些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。PART.2知識準備4.1認識智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)

智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型行業(yè)應(yīng)用，它通過傳感器把各種設(shè)備、資產(chǎn)連接到一起，從而對信息進行整合分析，以此來降低成本，提高效率，提高整個電網(wǎng)的可靠性，使運行和管理達到最優(yōu)化。

智能電網(wǎng)的基本組成4.1.1系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r4.1認識智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)從上世紀90年代開始，國內(nèi)各地電網(wǎng)公司陸續(xù)開展了智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)試點建設(shè)。經(jīng)過多年工作推進，用戶用電信息自動采集覆蓋率逐年提高，應(yīng)用范圍和效果逐步擴大。但是多年來智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)仍是各網(wǎng)省、地市電力公司自行建設(shè)，受系統(tǒng)規(guī)劃、運行管理及資金投入等各方面因素制約。現(xiàn)階段建設(shè)根據(jù)電力公司系統(tǒng)等各層面、不同專業(yè)對于系統(tǒng)建設(shè)的應(yīng)用與管理需求，并從提升客戶服務(wù)水平的角度出發(fā)拓展系統(tǒng)需求，同時充分考慮來自政府及相關(guān)企業(yè)對于系統(tǒng)建設(shè)的潛在需求，為系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)。4.1.2系統(tǒng)功能4.1認識智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)具有以下基本功能：（1）將電表上顯示的數(shù)值正確識別出來，并將該數(shù)值正確傳送到主控計算機；（2）主控計算機直接抄讀現(xiàn)場用戶電表讀數(shù)，可進行批量或個別選擇抄讀，自動保存抄讀的歷史數(shù)據(jù)；（3）對抄收到的電表數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、計費、雙地址儲存，并形成詳細的用電檔案；（4）可進行現(xiàn)場或遠程用電校對；（5）進行用電戶用電量查詢；（6）分時段抄表，實現(xiàn)分時計費，能解決按電網(wǎng)負載的峰谷時段采用的峰谷電價的方式；（7）居民用戶表管理：自動抄收用戶電度量、欠費自動斷電、電壓合格率監(jiān)測。典型智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)4.1.3系統(tǒng)組成4.1認識智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)一般包括三個子系統(tǒng)，無線遠程抄表子系統(tǒng)、通信管理系統(tǒng)和用電分析管理子系統(tǒng)。（1）無線遠程抄表子系統(tǒng)（2）通信管理子系統(tǒng)（3）用電分析管理子系統(tǒng)主要包括遠程抄表終端與抄表控制軟件組成。由工控機、數(shù)傳模塊、遠程抄表管理軟件等組成。對用電客戶進行管理，利用無線遠程抄表數(shù)據(jù)，通過運籌優(yōu)化技術(shù)和統(tǒng)計分析技術(shù)來及時發(fā)現(xiàn)問題。4.1.4系統(tǒng)安全防范措施4.1認識智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。以下是常見的一些安全防范措施：（1）APN專網(wǎng)模式利用SIM卡的唯一性，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍，可以有效避免非法入侵。（2）對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心給每個移動終端分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶ID和密碼的移動終端將無法登錄進入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進一步增強。4.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的概念4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)就是計算機之間通過通信工具進行信息共享和能力共享的網(wǎng)絡(luò)。按照計算機網(wǎng)絡(luò)信息傳輸介質(zhì)的不同，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為有線計算機網(wǎng)絡(luò)、無線計算網(wǎng)絡(luò)和混合計算機網(wǎng)絡(luò)（既使用了有線傳輸介質(zhì)又使用了無線傳輸介質(zhì)）。4.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)（1）計算機網(wǎng)絡(luò)的組成計算機網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)組成。1）硬件系統(tǒng)組成計算機間的通信系統(tǒng)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)模型一般如下圖所示，分為四部分。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型2）軟件系統(tǒng)組成要使計算機網(wǎng)絡(luò)運行起來，必須是計算機網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件相互配合。計算機網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)可分為底層和上層兩個層次。底層軟件包括網(wǎng)卡驅(qū)動程序和子網(wǎng)協(xié)議。底層軟件提供了允許網(wǎng)絡(luò)使用的基礎(chǔ)和功能，使用戶能夠使用網(wǎng)絡(luò)，而真正完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的是上層的應(yīng)用協(xié)議軟件。互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用廣泛的應(yīng)用層協(xié)議有虛擬終端訪問協(xié)議Telnet、文件傳輸協(xié)議FTP、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP等。4.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)3）通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)從邏輯上看，一個計算機網(wǎng)絡(luò)可分為通信和資源兩個子網(wǎng)。通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)的硬件設(shè)備包括網(wǎng)卡、網(wǎng)線、集線器、中繼器、路由器、交換機及廣域網(wǎng)中使用的專用通信處理機等，軟件主要是底層軟件。資源子網(wǎng)由實現(xiàn)資源共享的設(shè)備及相應(yīng)軟件構(gòu)成。資源子網(wǎng)的硬件設(shè)備由計算機及其它共享的硬件資源組成，軟件主要是上層軟件。4.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)（2）計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡(luò)的連接方式，包括物理拓撲結(jié)構(gòu)和邏輯拓撲結(jié)構(gòu)。物理拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)硬件的實際布局，邏輯拓撲結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)中信號實際的傳輸路徑。1）物理拓撲結(jié)構(gòu)①總線型拓撲結(jié)構(gòu)②環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)③星型拓撲結(jié)構(gòu)④星狀總線型拓撲結(jié)構(gòu)⑤網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)4.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)2）邏輯拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中信號并不是完全按照物理介質(zhì)路徑傳輸?shù)模前凑者壿嬐負浣Y(jié)構(gòu)。邏輯拓撲結(jié)構(gòu)使用“爭用”和“令牌傳遞”等特定的規(guī)則來控制何時允許網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備傳送數(shù)據(jù)。4.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)的典型接入技術(shù)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)公用電信網(wǎng)絡(luò)可以簡單地劃分為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。骨干網(wǎng)又可以叫核心網(wǎng)，它是由國家批準的，可以直接和國外連接的城市級高速互聯(lián)網(wǎng)。骨干網(wǎng)一般采用光纖，傳輸速度快。我國現(xiàn)在共擁有九大骨干網(wǎng)。接入網(wǎng)指的是骨干網(wǎng)到用戶終端設(shè)備之間的所有設(shè)備，長度一般為幾百米到幾公里，是整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。核心網(wǎng)和接入網(wǎng)核心網(wǎng)和接入網(wǎng)關(guān)系類比計算機網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)解決的就是如何將用戶可靠的接入核心網(wǎng)的問題，換句話說就是接入網(wǎng)的實現(xiàn)方式。4.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)的典型接入技術(shù)4.2認識計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)解決的就是如何將用戶可靠的接入核心網(wǎng)的問題，換句話說就是接入網(wǎng)的實現(xiàn)方式。（1）根據(jù)接入網(wǎng)所用傳輸介質(zhì)分類

計算機網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù)可分為有線接入技術(shù)和無線接入技術(shù)兩大類。有線接入技術(shù)又包括銅線接入、光纖接入以及光纖銅線混合接入；無線接入技術(shù)又包括固定終端無線接入和移動終端無線接入兩類。（2）按照技術(shù)類型分類類型非常多，常見的典型計算機網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)：1）ADSL技術(shù)2）無源光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)3）Wi-Fi技術(shù)4）GPRS技術(shù)5）3G/4G技術(shù)4.3.1有線傳輸技術(shù)的特點4.3認識有線傳輸技術(shù)有線傳輸，指的是必須要借助于一些有形的介質(zhì)來進行信號傳輸。無線傳輸,就是通信所利用的傳輸介質(zhì)是無形的，比如說電磁波。有線傳輸技術(shù)和無線傳輸技術(shù)各有優(yōu)點：（1）有線傳輸更穩(wěn)定、安全

因為依托于有形的介質(zhì)，才使得有線傳輸信息更為穩(wěn)定可靠，不容易受到外界的干擾。（2）無線傳輸更便捷無線傳輸不容易受到信息傳輸介質(zhì)的限制，可擺脫地域的限制。有線傳輸技術(shù)通常應(yīng)用在對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、通信安全性要求較高的場合，如高度涉密的科研院所辦公網(wǎng)絡(luò)、軍事通信網(wǎng)絡(luò)等，而無線傳輸技術(shù)則主要應(yīng)用于有線網(wǎng)絡(luò)布設(shè)不便的場合，如輸油管道實時監(jiān)控、野外科考、公共區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋等領(lǐng)域。4.3.2典型的有線傳輸介質(zhì)4.3認識有線傳輸技術(shù)有線傳輸技術(shù)按照傳輸介質(zhì)的不同，大致可以劃分為雙絞線電纜傳輸、同軸電纜傳輸和光纖傳輸。（1）雙絞線電纜傳輸（a）非屏蔽雙絞線（b）屏蔽雙絞線（2）同軸電纜傳輸（a）基帶同軸電纜（b）帶寬同軸電纜

（3）光纖傳輸（a）單模光纖（b）多模光纖4.3.3計算機網(wǎng)絡(luò)參考模型4.3認識有線傳輸技術(shù)多個國際標準組織致力于提出了一系列模型、協(xié)議，其中：最具代表性的是國際標準化組織（ISO，InternationalStandardsOrganization）推出的國際標準化組織開放式系統(tǒng)互連參考模型（ISO/OSIRM）。有效的解決了出自不同制造廠家或不同年代的、具有不同復(fù)雜程度的、不同操作系統(tǒng)的計算機之間的互聯(lián)、信息交換和資源共享。ISO/OSI模型

4.4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念4.4認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的靜止或者移動的傳感器節(jié)點以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點是無線傳感網(wǎng)絡(luò)里面基本的組成部分。傳感器節(jié)點主要包括的是數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制模塊、無線通信模塊以及供電模塊等，因此無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點集傳感與驅(qū)動控制、計算存儲及通信于一體。傳感器點結(jié)構(gòu)圖

4.4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念4.4認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點分為傳感節(jié)點、路由節(jié)點、中心節(jié)點三類。無線傳感器絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.4.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念4.4認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點：1）傳感器節(jié)點數(shù)量多、體積小、分布廣2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織能力3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力4）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署容易并且成本低5）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息傳輸具備高可靠性6）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)4.4.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)4.4認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)一般可以將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分為兩類，即基礎(chǔ)支撐技術(shù)和應(yīng)用支撐技術(shù)。（1）基礎(chǔ)支撐技術(shù)基礎(chǔ)支撐技術(shù)有包括通信協(xié)議、定位技術(shù)、時鐘同步技術(shù)、能量管理技術(shù)等。（2）應(yīng)用支撐技術(shù)應(yīng)用支撐技術(shù)包括數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、目標識別技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、安全技術(shù)等。PART.3任務(wù)實施任務(wù)實施系統(tǒng)搭建：智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)的搭建

重慶市某老舊小區(qū)始建于上個世界九十年代，小區(qū)過去一直采用人工抄表的方式，現(xiàn)在響應(yīng)國家的號召，積極建設(shè)智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)。小區(qū)內(nèi)房屋年久失修，電力線路老舊，樹木較多且居住在這里的多是退休的老人；小區(qū)內(nèi)住戶較多，電力表分散在每家每戶，人工抄表甚是不易；小區(qū)離最近的電力局較遠，但是小區(qū)有光纖網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過。請根據(jù)該小區(qū)的實際情況搭建一個合適的智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)，并分析在該系統(tǒng)中使用了那些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。（1）任務(wù)內(nèi)容要求：查閱智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)相關(guān)資料，包含系統(tǒng)應(yīng)用場景、主要功能；根據(jù)智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)要求，列出其系統(tǒng)搭建的考慮因素；結(jié)合實際情況，分析該小區(qū)智能電網(wǎng)遠程抄表系統(tǒng)搭建的困難之處、解決辦法；依據(jù)相關(guān)要求，