1、任务一 智能电网远程抄表系统的组建单元四 认识物联网典型行业应用-智能电网远程抄表系统引导案例智能电网引导案例 分析智能电网远程抄表系统中使用了哪些物联网相关技术，与传统抄表技术相比的优势。讨讨 论论智能电网1目标与任务目标与任务任务评价任务评价知识准备知识准备任务实施任务实施234目录目录PART.1目标与任务任务目标 知识目标知识目标1、掌握智慧电网行业应用的基本概念2、掌握智能电网远程抄表系统的整体架构3、掌握计算机网络的基本概念4、掌握无线传感器网络的特点 能力目标能力目标1、能对智能电网远程抄表系统结构进行分析 2、能搭建智能电网远程抄表系统 素质目标素质目标1、培养良好的工作作风
2、2、培养描述工作问题、确定工作目标的能力 3、培养书面表达观点的能力 4、培养团队意思和团队协作的能任务描述重庆市某老旧小区始建于上个世界九十年代，小区过去一直采用人工抄表的方式，现在响应国家的号召，积极建设智能电网远程抄表系统。小区内房屋年久失修，电力线路老旧，树木较多且居住在这里的多是退休的老人；小区内住户较多，电力表分散在每家每户，人工抄表甚是不易；小区离最近的电力局较远，但是小区有光纤网络经过；小区的基本情况下图所示。 请根据该小区的实际情况搭建一个合适的智能电网远程抄表系统，并分析在该系统中使用了哪些物联网技术。PART.2知识准备4.1 认识智能电网远程抄表系统 智能电网是物联网技
3、术的典型行业应用，它通过传感器把各种设备、资产连接到一起，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。 智能电网的基本组成4.1.1 4.1.1 系统发展状况系统发展状况4.1 认识智能电网远程抄表系统从上世纪90年代开始，国内各地电网公司陆续开展了智能电网远程抄表系统试点建设。经过多年工作推进，用户用电信息自动采集覆盖率逐年提高，应用范围和效果逐步扩大。但是多年来智能电网远程抄表系统仍是各网省、地市电力公司自行建设，受系统规划、运行管理及资金投入等各方面因素制约。现阶段建设根据电力公司系统等各层面、不同专业对于系统建设的应用与管理需求，并从
4、提升客户服务水平的角度出发拓展系统需求，同时充分考虑来自政府及相关企业对于系统建设的潜在需求，为系统建设应用提供基础。4.1.2 4.1.2 系统功能系统功能4.1 认识智能电网远程抄表系统智能电网远程抄表系统具有以下基本功能：（1）将电表上显示的数值正确识别出来，并将该数值正确传送到主控计算机；（2）主控计算机直接抄读现场用户电表读数，可进行批量或个别选择抄读，自动保存抄读的历史数据；（3）对抄收到的电表数据进行统计、计费、双地址储存，并形成详细的用电档案；（4）可进行现场或远程用电校对；（5）进行用电户用电量查询；（6）分时段抄表，实现分时计费，能解决按电网负载的峰谷时段采用的峰谷电价的方
5、式；（7）居民用户表管理：自动抄收用户电度量、欠费自动断电、电压合格率监测。典型智能电网远程抄表系统4.1.34.1.3 系统组成系统组成4.1 认识智能电网远程抄表系统一般包括三个子系统，无线远程抄表子系统、通信管理系统和用电分析管理子系统。（1）无线远程抄表子系统）无线远程抄表子系统（2）通信管理子系统）通信管理子系统（3）用电分析管理子系统）用电分析管理子系统主要包括远程抄表终端与抄表控制软件组成。由工控机、数传模块、远程抄表管理软件等组成。对用电客户进行管理，利用无线远程抄表数据，通过运筹优化技术和统计分析技术来及时发现问题。4.1.44.1.4 系统安全防范措施系统安全防范措施4.1
6、 认识智能电网远程抄表系统系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，稳定是指系统能够724小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。以下是常见的一些安全防范措施：（1）APN专网模式利用SIM卡的唯一性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。（2）对于特定用户，可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。4.2.1 4.2.1 计算机网络的概念计算机网络的概念4.2 认识计算机网络计算机网络就是计算机之间通过通信工具进行信
7、息共享和能力共享的网络。按照计算机网络信息传输介质的不同，可以将计算机网络分为有线计算机网络、无线计算网络和混合计算机网络（既使用了有线传输介质又使用了无线传输介质）。4.2.2 4.2.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构4.2 认识计算机网络（1）计算机网络的组成）计算机网络的组成计算机网络由网络硬件系统和网络软件系统组成。1 1）硬件系统组成）硬件系统组成计算机间的通信系统是数据通信系统，结构模型一般如下图所示，分为四部分。数据通信系统结构模型2）软件系统组成）软件系统组成要使计算机网络运行起来，必须是计算机网络硬件和软件相互配合。计算机网络的软件系统可分为底层和上层两个层次
8、。底层软件包括网卡驱动程序和子网协议。底层软件提供了允许网络使用的基础和功能，使用户能够使用网络，而真正完成网络服务功能的是上层的应用协议软件。互联网络中应用广泛的应用层协议有虚拟终端访问协议Telnet、文件传输协议FTP、简单邮件传输协议SMTP、简单网络管理协议SNMP等。4.2.2 4.2.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构4.2 认识计算机网络3）通信子网和资源子网）通信子网和资源子网从逻辑上看，一个计算机网络可分为通信和资源两个子网。通信子网和资源子网通信子网的硬件设备包括网卡、网线、集线器、中继器、路由器、交换机及广域网中使用的专用通信处理机等，软件主要是底层软件。
9、资源子网由实现资源共享的设备及相应软件构成。资源子网的硬件设备由计算机及其它共享的硬件资源组成，软件主要是上层软件。4.2.2 4.2.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构4.2 认识计算机网络（2）计算机网络）计算机网络拓扑结构拓扑结构指网络的连接方式，包括物理拓扑结构和逻辑拓扑结构。物理拓扑结构是指网络硬件的实际布局，逻辑拓扑结构是网络中信号实际的传输路径。1）物理拓扑结构）物理拓扑结构总线型拓扑结构环型拓扑结构星型拓扑结构星状总线型拓扑结构网状型拓扑结构4.2.2 4.2.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构4.2 认识计算机网络2）逻辑拓扑结构）逻辑拓扑结构网络
10、中信号并不是完全按照物理介质路径传输的，而是按照逻辑拓扑结构。逻辑拓扑结构使用“争用”和“令牌传递”等特定的规则来控制何时允许网络中的设备传送数据。4.2.3 4.2.3 计算机网络的计算机网络的典型接入技术典型接入技术4.2 认识计算机网络公用电信网络可以简单地划分为骨干网和接入网。骨干网又可以叫核心网，它是由国家批准的，可以直接和国外连接的城市级高速互联网。骨干网一般采用光纤，传输速度快。我国现在共拥有九大骨干网。接入网指的是骨干网到用户终端设备之间的所有设备，长度一般为几百米到几公里，是整个网络的瓶颈。核心网和接入网核心网和接入网关系类比计算机网络的接入技术解决的就是如何将用户可靠的接入
11、核心网的问题，换句话说就是接入网的实现方式。4.2.3 4.2.3 计算机网络的计算机网络的典型接入技术典型接入技术4.2 认识计算机网络计算机网络的接入技术解决的就是如何将用户可靠的接入核心网的问题，换句话说就是接入网的实现方式。（1）根据接入网所用传输介质分类 计算机网络的接入技术可分为有线接入技术和无线接入技术两大类。有线接入技术又包括铜线接入、光纤接入以及光纤铜线混合接入；无线接入技术又包括固定终端无线接入和移动终端无线接入两类。（2）按照技术类型分类类型非常多，常见的典型计算机网络接入技术：1）ADSL技术2）无源光纤网络（PON）技术3）Wi-Fi技术4）GPRS技术5）3G/4G
12、技术4.3.1 4.3.1 有线传输有线传输技术技术的特点的特点4.3 认识有线传输技术有线传输，指的是必须要借助于一些有形的介质来进行信号传输。有线传输，指的是必须要借助于一些有形的介质来进行信号传输。无线传输无线传输, 就是通信所利用的传输介质是无形的，比如说电磁波。就是通信所利用的传输介质是无形的，比如说电磁波。有线传输技术和无线传输技术各有优点：（1）有线传输更稳定、安全）有线传输更稳定、安全 因为依托于有形的介质，才使得有线传输信息更为稳定可靠，不容易受到外界的干扰。（2）无线传输更便捷）无线传输更便捷无线传输不容易受到信息传输介质的限制，可摆脱地域的限制。有线传输技术通常应用在对网
13、络质量、通信安全性要求较高的场合，如高度涉密的科研院所办公网络、军事通信网络等，而无线传输技术则主要应用于有线网络布设不便的场合，如输油管道实时监控、野外科考、公共区域网络覆盖等领域。4.3.2 4.3.2 典型的有线传输介质典型的有线传输介质4.3 认识有线传输技术有线传输技术按照传输介质的不同，大致可以划分为双绞线电缆传输、同轴电缆传输和光纤传输。（1）双绞线电缆传输（a）非屏蔽双绞线 （b）屏蔽双绞线（2）同轴电缆传输（a）基带同轴电缆 （b）带宽同轴电缆 （3）光纤传输（a）单模光纤 （b）多模光纤4.3.34.3.3 计算机网络参考模型计算机网络参考模型4.3 认识有线传输技术多个国
14、际标准组织致力于提出了一系列模型、协议，其中：最具代表性的是国际标准化组织（ISO，International Standards Organization）推出的国际标准化组织开放式系统互连参考模型（ISO/OSI RM）。有效的解决了出自不同制造厂家或不同年代的、具有不同复杂程度的、不同操作系统的计算机之间的互联、信息交换和资源共享。ISO/OSI模型 4.4.14.4.1 无线传感网络的概念无线传感网络的概念4.4 认识无线传感网络无线传感器网络是由大量的静止或者移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络。传感器节点是无线传感网络里面基本的组成部分。传感器节点主要包括的是数据采集
15、模块、数据处理模块、控制模块、无线通信模块以及供电模块等，因此无线传感网络中的节点集传感与驱动控制、计算存储及通信于一体。传感器点结构图 4.4.14.4.1 无线传感网络的概念无线传感网络的概念4.4 认识无线传感网络传感器节点分为传感节点、路由节点、中心节点三类。无线传感器络系统结构图 4.4.14.4.1 无线传感网络的概念无线传感网络的概念4.4 认识无线传感网络无线传感器网络特点：1）传感器节点数量多、体积小、分布广2）无线传感器网络具有自组织能力3）无线传感器网络具备适应复杂环境的能力4）无线传感器网络部署容易并且成本低5）无线传感器网络信息传输具备高可靠性6）无线传感器网络是以数
16、据为中心的网络4.4.24.4.2 无线传感网络的关键技术无线传感网络的关键技术4.4 认识无线传感网络一般可以将无线传感器网络的关键技术分为两类，即基础支撑技术和应用支撑技术。（1）基础支撑技术）基础支撑技术基础支撑技术有包括通信协议、定位技术、时钟同步技术、能量管理技术等。（2）应用支撑技术）应用支撑技术应用支撑技术包括数据存储技术、目标识别技术、数据融合技术、安全技术等。PART.3任务实施任务实施系统搭建：智能电网远程抄表系统的搭建 重庆市某老旧小区始建于上个世界九十年代，小区过去一直采用人工抄表的方式，现在响应国家的号召，积极建设智能电网远程抄表系统。小区内房屋年久失修，电力线路老旧
17、，树木较多且居住在这里的多是退休的老人；小区内住户较多，电力表分散在每家每户，人工抄表甚是不易；小区离最近的电力局较远，但是小区有光纤网络经过。请根据该小区的实际情况搭建一个合适的智能电网远程抄表系统，并分析在该系统中使用了那些物联网技术。（1 1）任务内容要求）任务内容要求： 查阅智能电网远程抄表系统相关资料，包含系统应用场景、主要功能； 根据智能电网远程抄表系统要求，列出其系统搭建的考虑因素； 结合实际情况，分析该小区智能电网远程抄表系统搭建的困难之处、解决办法； 依据相关要求，为该小区搭建合适的智能电网远程抄表系统、绘制出系统拓扑图、并在提供的交互式动画中进行系统连接。（2 2）任务提交资料：）任务提交资料： 任务计划报告：包括但不限于任务目标、任务内容、分工计划。 智能电网远程抄表系统组建的技术文档，包括但不限于技术分析、硬件拓扑图。 智能电网远程抄表系统搭建的过程性资料。 能证明每个组员参与本任务的实证资料（参与任务相关记录、图片、音视频等）。PART.4任务评价任务评价课后作业小组成员制定行动方案，分工合作完善智能电网远程抄表系统实训报告。
