引言

物联网(IoT) 会为我们带来一个更加智能的电网，在所有电力基础设施之间实现更多信息共享和网络接入，并把这些便利性带给千家万户。通过物联网，消费者、设备制造厂商和电力部门可寻找到许多新的方法来管理设备，最终达到节约资源的目的，并可利用智能电表、家庭网关、智能插座和网络家电来节省电费。

本文为您介绍世界上广泛使用的各种智能电网网络接入方法。例如，TI正在开发整套系统解决方案，把硬件（模拟和数字）和软件组合在一起，以克服构建更高智能、更高联网程度的智能型电网时所面临的一些挑战。

让电网基础设施、电表、家庭和楼宇通过网络紧密相连

思科2011年的报告称，到2020年，物联网（IoT）的联网设备数量有望达到500亿部，它们将向消费者、设备制造厂商和电力部门提供有价值的信息资源。在物联网内部，各行各业的设备将通过互联网和点对点连接以及一些封闭网络（例如：智能电网基础设施使用的网络）相互联网。

全世界的注意力都放在如何管理和节约能量与水资源上面，因此物联网也会让智能电网的受益范围扩展至电力部门的配电、自动化和用电监控方面。家庭和商用住宅的管理系统可帮助消费者监控其用电情况，然后根据需求调节用电行为。通过在用电低峰时段使用电器，并连接传感器对房间使用情况、光照条件等进行监控，这些系统可以自动地调节用电。但所有这些都需要一个更加智能、与网络连接更紧密的电网。

改变电网，面对当今挑战

简单来说，构建一个智能电网意味着在全球人口迅速增长的条件下，使用有限的发电能力来确保我们未来的能源供应。智能电网可降低损耗、提高效率、优化能源需求分配，同时让大规模可再生能源（例如：太阳能和风能）的获取成为可能。随着电力基础设施的老化，电网正面临严峻的挑战，具体包括：世界主要工业城市经常出现断电事故；在如印度等国家，超过30%的电能在传输途中损耗掉；在法国和澳大利亚，超过35%的饮用水被浪费掉。

我们需要调整和改变电网拓扑结构，从集中式改为分布式拓扑，这样可以通过一种动态的方式吸收各种能源。另外，还需要追踪实时能源消耗和能源供应需求：使用更多的远程传感设备，对能源数据进行测量、监控并发送这些信息，用于实现一种可自我修复的电网，增加总效率，并提高自我监控和决断的水平。网络智能电网可搭建起一个通信网络，把未来所有的各种能源相关设备都连接到一起。TI正在克服许多全球智能电网所面临的挑战，包括构建连接电网设备的系统解决方案，从传输与分配电力基础设施、电表、水表、气表和热力表，到家庭楼宇自动化，均包含在其中。

朝着物联网型智能电网迈出的关键第一步是智能电表的大规模部署。

节能、舒适和安全：智能电网和物联网对于消费者的意义

在美国，智能电表部署获得了早期发展促进资金，10个州的地区电力企业开始在市场上进行试点部署，向广大消费进行宣传教育，以鼓励智能电表的使用，更重要的是达到节能的现实目的。智能电网的好处之一是，维修小组可通过社区的通信系统提前查明断电故障。通过向用电家庭和办公楼询问情况，可迅速恢复重要电力基础设施供电，比传统的自行报告断电方法要快。需求响应系统的重要作用是，把智能家电与电能监控入口相连，让消费者可以推迟用电，避开用电高峰时段。

智能插座、家庭显示器、智能恒温器的使用（图5），让消费者可以选择想要监控的家用设备。只需把家电连接智能插座，然后加入家庭网络。通过ZigBee或者Wi-Fi，用户可以接入网络，通过家庭网关获得信息，或者使用智能电话或平板电脑通过云网络直接上网。相比使用智能技术的高端家电，消费者对于智能插座的接受要迅速得多，因为它们价格更低，并且可以改造使用现有家电。TI正通过把其互补计量方法、网络接入和处理器集成到一个易用、低功耗解决方案中，降低分电表的复杂程度。例如，TI的SimpleLink CC3000 Wi-Fi模组和MSP430微控制器，实现了一种简单的分电表应用设计，让嵌入式应用的Wi-Fi实现更简单，并在业内激发出了许多创新。

图5：实现智能家庭服务的智能电网接入

把楼宇和家庭的设备连接到一起，是下一步需要做的工作之一，这样才能实现智能电网给我们带来的所有好处。现在，许多创新解决方案和方便应用已经摆到消费者的面前。如英国或者日本，都强制部署了专用家庭能源网关、智能集线器或者能源管理系统，它们让消费者在极大程度上受益于智能电网和物联网。

结论

从电网基础设施到安装在家庭和楼宇内的智能电表，各种规定和标准在整个智能电网行业不断推动网络设备的采用。尽管向智能电表移植会增加复杂程度，但是投资回报也越来越明显（例如：更好的用户体验和更高的能效）。电网本身也在不断变化，朝着完全自动化配电站网络发展，并且网络数据集中器已经在部署之中。

物联网带来的网络接入和数据访问功能进一步增强了用户体验，提高了效率，允许用户进行更大程度的互动和控制。另外，通过故障诊断和社区电表的信息读取功能，物联网还为制造厂商和电力部门提供更丰富的数据，从而降低各种成本开销。最终，物联网将给我们带来一个联网程度、性价比和智能程度更高的智能型电网。

参考文献

●思科IBSG（2011年4月），《物联网》，链接：http://www.cisco.com/web/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FINAL.pdf

●Itron公司（2010年7月29日），《法国GRDF选择Itron公司部署智能计量表系统》（新闻稿），链接：http://investors.itron.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=493973

●派克研究公司（2011年3月24日），《2016年智能气表使用率将达11%》（新闻稿），链接：http://www.pikeresearch.com/newsroom/smart-gas-meter-penetration-to-reach-11-by-2016

●派克研究公司（2012年5月23日），《不增加的水需求是智能水表使用的关键推动力》（新闻稿），链接：http://www.pikeresearch.com/newsroom/rising-demand-for-water-to-be-a-key-driver-for-smart-water-meter-adoption

●Stefanov公司（2012年），《下一代智能计量表的实现》，链接： http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1279963

●van Dyck公司（2011年），《欧洲智能气表的发展》，《计量国际》（4）44-46页，链接：http://www.flonidan.dk/media/metering-4-2011_Article_Smart_Gasmetering_CVD.pdf

作者：Olivier Monnier

德州仪器 (TI) 全球智能电网市场营销总监