時間：2023-10-17 09:24:23
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實現(xiàn)智能電網(wǎng)的前提條件是實現(xiàn)通信技術(shù)的智能化，進一步實現(xiàn)各種不同信息相互之間的聯(lián)系，通過這樣的一個智能化通信系統(tǒng)可以建立一個高度的智能電網(wǎng)。也就是說集成度高、靈敏性好，雙向快速反應(yīng)的通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，缺少這樣的通信系統(tǒng)的支持，也就無從談起電網(wǎng)的智能化。因此要建設(shè)智能電網(wǎng)，我們首先就必須的建立這樣的通信系統(tǒng)。
1.2參數(shù)量測技術(shù)
在智能電網(wǎng)基本的組成部件中參數(shù)量測技術(shù)顯得尤為重要，智能電網(wǎng)中的各項數(shù)據(jù)信息可以通過先進的參數(shù)量測技術(shù)獲得，這些信息可以在智能電網(wǎng)的各方面使用。智能電網(wǎng)中使用的是智能固態(tài)表計，智能固態(tài)表計的好處與作用是可以使電力公司與用戶進行很好的雙向通信技術(shù)，提高包括功率因數(shù)、相位關(guān)系（WAMS）、電能質(zhì)量、表計損壞、設(shè)備狀況和故障的定位、線路負(fù)荷、變壓器和關(guān)鍵元件停電確認(rèn)、電能消費、預(yù)測和溫度等數(shù)據(jù)。
1.3高級的電力電子設(shè)備
目前的電能損耗比較嚴(yán)重，其中電力電子設(shè)備的使用是其中原因之一，落后的電力電子設(shè)備會損耗相當(dāng)多的電能。而要提高電能的有效利用率的措施之一便是對電力電子設(shè)備的改善。高級、先進的電力電子設(shè)備可以為用戶提供高質(zhì)量的電能，提高電能的利用率，能滿足各種不同的電力需求。高級、先進的電力電子設(shè)備設(shè)備技術(shù)，可以極大地提高輸配電系統(tǒng)的性能，提高功率密度和電力生產(chǎn)的效率。高級的電力電子設(shè)備有著重要的作用在發(fā)電和輸電以及配電、用電的過程中。
1.4先進的電力電子技術(shù)
有關(guān)研究顯示先進的電力電子技術(shù)的節(jié)能效果可達10%～40%，對電能的控制和變換不在采取傳統(tǒng)的方法，而是采取更先進的電力電子器件進行變換和控制。電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，為電能的控制和變換提供了硬件條件。目前對電力系統(tǒng)運行要求的不斷提高，導(dǎo)致電力電子技術(shù)大范圍的應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用等各個環(huán)節(jié)。當(dāng)前電力電子市場上出現(xiàn)了SVC為基礎(chǔ)的柔流輸電技術(shù)；高壓變頻電氣傳動技術(shù)；新型超高壓輸電技術(shù)；智能開關(guān)同步開斷技術(shù)和靜止無功發(fā)生器、動態(tài)電壓恢復(fù)器的電力技術(shù)等。
二、智能電網(wǎng)的展望
二、優(yōu)化當(dāng)前智能電網(wǎng)信息和通信技術(shù)
1完善信息管理技術(shù)
在智能電網(wǎng)中，其智能電網(wǎng)信息技術(shù)管理之中，主要是包括針對電網(wǎng)信息的采集、分析，以及針對電網(wǎng)信息的顯示、管理，可以有效確保信息采集的高準(zhǔn)確性。在管理中，可以通過分析智能電網(wǎng)信息客觀系統(tǒng),提升智能電網(wǎng)管理者的分析決策，從而有效提升信息管理水平。同時，對于智能電網(wǎng)信息的顯示方面，也應(yīng)該要具有個性化的服務(wù),以便能夠及時滿足對于各種不同用戶的多樣化需求，確保管理安全性。
2確保智能電網(wǎng)的安全運行
應(yīng)用無線局域網(wǎng)技術(shù)，提供身份驗證,將無線局域網(wǎng)技術(shù)和智能化的電網(wǎng)通信交融,確保電網(wǎng)通信安全，避免電網(wǎng)用戶遭受安全問題。智能電網(wǎng)中，在其通信方，應(yīng)構(gòu)建專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全防護隊伍，使工作人員可以積極的監(jiān)督管理網(wǎng)絡(luò)通信安全；并且，針對智能電網(wǎng)通信中，構(gòu)建智能化的網(wǎng)絡(luò)防控體系，可以提早掃除智能電網(wǎng)的安全侵略，確保當(dāng)前國家智能電網(wǎng)的運行安全。
3完善電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系
能夠在智能電網(wǎng)中，利用無線技術(shù)，確立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系，傳輸電網(wǎng)信息。規(guī)劃智能電網(wǎng),首先，應(yīng)該它根據(jù)智能電網(wǎng)信息的模塊功能以及特點，細(xì)分國家電網(wǎng)的信息操作以及電網(wǎng)構(gòu)成特征，將所得信息數(shù)據(jù)均用于智能電網(wǎng)的通信模塊中，有效發(fā)揮電網(wǎng)智能化中的信息技術(shù)優(yōu)勢。
0引言
當(dāng)今時代是物聯(lián)網(wǎng)的時代，人們跟家居設(shè)備的互動將會越來越準(zhǔn)確便捷，智能家居的一個巨大飛躍發(fā)展就是從有線網(wǎng)絡(luò)到無線通信。在智能家居中，無線通信技術(shù)的應(yīng)用不僅在第一個環(huán)節(jié)改變了家庭應(yīng)用的方式，在安裝過程中避免了開墻孔，很大的程度上簡化了產(chǎn)品設(shè)備的調(diào)度方式。智能家居系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性直接受到無線通信技術(shù)優(yōu)劣的影響。就目前來說，在智能家居的無線通信技術(shù)運用中WiFi、Z-Wave、藍牙(Bluetooth)、ZigBee、無線射頻等五種技術(shù)比較常見。下面把這5種技術(shù)優(yōu)缺點和用途進行介紹。
1理論概述
1.1無線通信技術(shù)無線通信(Wirelesscommunication)是指利用電磁波信號可以在任意空間中傳播并且進行信息交換的一種通信方式。GSM、Infrared(IR)、CDMA2000、Bluetooth、UMTS/3GPPw/HSDPA、RFID、ISM、ZigBee、WiMAXWi-Fi和UWB等是目前主流的無線通信技術(shù)。各種各樣的無線通信技術(shù)的適用頻段、調(diào)制方式、最大作用距離、數(shù)據(jù)率和應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)據(jù)率越高,作用距離就越短是以上幾種無線通信技術(shù)的作用距離與數(shù)據(jù)率最明顯的關(guān)系。1.2智能家居智能家居(homeautomation,smarthome)是指以住宅為平臺，利用安全防范技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、音視頻技術(shù)、自動控制技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的家庭日程事務(wù)與住宅設(shè)施的管理系統(tǒng)，提升家居舒適性、藝術(shù)性、安全性、便利性，并實現(xiàn)環(huán)保智能、節(jié)能的居住環(huán)境。
2主流無線通信技術(shù)在智能家居中應(yīng)用的優(yōu)缺點
2.1WiFi技術(shù)
優(yōu)點：WiFi技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在我們的日常生活中，它有著較高的傳輸速率，可以在射頻技術(shù)指導(dǎo)下實現(xiàn)個人電腦或者手機等終端設(shè)備無線方式的有效連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效傳輸?；赪iFi技術(shù)的智能家居產(chǎn)品是很常見的，其優(yōu)勢在于傳輸速率快，且產(chǎn)品成本低，在生活使用中最為流行。而且，對于用戶來說，最方便的智能家居組合就是基于WiFi技術(shù)，它可以直接購買設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。WiFi是一種以太網(wǎng)無線擴展，成本較低；它有著更高的傳輸速度，可以達到54Mbps；傳輸速度很快，甚至可以達到11Mbps。缺點：無線穩(wěn)定性弱、安全性非常低是WiFi技術(shù)最大的問題；其次，相對較高的功耗也是被廣為詬病的缺點；最后，就目前的技術(shù)來看，16個設(shè)備已經(jīng)是WiFi網(wǎng)絡(luò)的實際規(guī)模的極限，組網(wǎng)能力不高，而實際智能家居系統(tǒng)中的設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于16個，顯然生長空間受到了一定的限制。
2.2Z-wave技術(shù)
優(yōu)點：最初的時候，應(yīng)用于智能家居的無線控制就是Z-wave無線通信技術(shù)的技術(shù)設(shè)計初衷。與其他智能家庭無線通信技術(shù)相比，Z-wave無線通信技術(shù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，傳輸頻率低，保持在865.22-956MHz之間，所以無論是價格還是傳輸距離都有很大的優(yōu)勢。由控制節(jié)點進行分配的獨立的網(wǎng)絡(luò)地址存在于任意一個Z-wave網(wǎng)絡(luò)中，通信距離范圍之內(nèi)的所有節(jié)點都可以被控制。設(shè)備完成后進入網(wǎng)內(nèi)，用戶可以使用全功能遙控器，在全觸摸屏控制下使用輔助開關(guān)狀態(tài)，對家中所有連接的智能家居進入網(wǎng)電控制。Z-wave無線通信技術(shù)可以利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)對家庭中的電氣設(shè)備實現(xiàn)更有效的監(jiān)控和管理。缺點：Z-wave無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的無線節(jié)點不多，理論值為256，實際值可能只有150左右，樹網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時，一旦被頂壞的分支，所有的底部的設(shè)備可能就無法與網(wǎng)關(guān)進行通信。此外，Z-wave無線通信技術(shù)無加密技術(shù)，安全性很低。
2.3藍牙技術(shù)
優(yōu)點：藍牙通信技術(shù)作為一種典型的快速跳頻短包技術(shù)和分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以輕松實現(xiàn)一對多，點對點的通信連接，在一個2.4GH帶的環(huán)境中工作，常規(guī)建立數(shù)據(jù)傳輸率為1Mhps?，F(xiàn)在在智能家居中藍牙技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，通過藍牙技術(shù)監(jiān)控用戶家中的各種情況，這一監(jiān)測涉及兩部分，一是監(jiān)測家庭環(huán)境，利用遠(yuǎn)程對用戶家庭實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)陽光，濕度和溫度等，建立舒適的生活環(huán)境。二是監(jiān)測能源，在這種情況下，具體的能源是指用戶的水電，暖氣、煤氣等，監(jiān)測家庭能源開關(guān)，消除安全隱患；另一方面，藍牙技術(shù)可以實現(xiàn)自動計費服務(wù)。藍牙無線通信技術(shù)對用戶家庭電表、水表和煤氣表等充電設(shè)備的流量進行精度監(jiān)控，并計算出成本消耗。缺點：由于傳輸距離太短，所以組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)對于藍牙技術(shù)來說并不適用，在智能家居的應(yīng)用中有很明顯的限制。
2.4ZigBee技術(shù)
優(yōu)點：ZigBee技術(shù)在智能家居無線通信技術(shù)中是最常見的，它的性質(zhì)是一個短距離的雙向無線通信技術(shù)，具有高容量和低投資、低損耗等明顯的優(yōu)點，并具有自恢復(fù)和自組織網(wǎng)絡(luò)的功能。由于獨特的技術(shù)設(shè)計，ZigBee技術(shù)擁有較高的安全性：使用了比銀行卡加密系統(tǒng)嚴(yán)格12倍的AES（高級）加密系統(tǒng)，；其次，采用蜂窩結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，每個設(shè)備可以通過多個方向與網(wǎng)關(guān)通信，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；每個裝置還具有無線信號中繼功能，可以中繼傳輸?shù)綗o線通信信息到1000米遠(yuǎn)的距離。此外，65300的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容量理論，可以滿足家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋的需求，甚至只需要一個主機就可以實現(xiàn)智能大廈、智能小區(qū)等的普遍覆蓋；最后，ZigBee具備雙向通信能力，不僅可以發(fā)送命令到設(shè)備，該設(shè)備還可以把正在進行的狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)反饋回來。此外，ZigBee采用低功耗設(shè)計，可以使用全電池供電，理論上來說，電池的電量足夠使用2年以上。缺點：ZigBee技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用門檻較高，開發(fā)難度大，沒有技術(shù)實力的企業(yè)無法涉足，國外的智能家居系統(tǒng)都是在運用這個技術(shù)，目前國內(nèi)只有海爾、小米、紫光物聯(lián)、深圳聰明屋等少數(shù)企業(yè)把此技術(shù)運用到了智能家居。
2.5無線射頻技術(shù)
優(yōu)點：無線射頻技術(shù)是一種自動識別技術(shù)，基本系統(tǒng)主要包含衛(wèi)星天線、電子標(biāo)簽、閱讀器三大部分。電子標(biāo)簽上有可以被唯一識別的電子編碼。閱讀器通過無線射頻的照射獲取電子標(biāo)簽的電子編碼，并進行識別。衛(wèi)星天線就是收發(fā)無線射頻的媒介，負(fù)責(zé)電子標(biāo)簽與閱讀器之間的“交流”。無線射頻技術(shù)是一種近距離的無線通信技術(shù)，具有低成本、低數(shù)據(jù)速率、低功耗、低復(fù)雜度的特點。這種技術(shù)應(yīng)用于智能家居的的優(yōu)點是，利用點對點的射頻技術(shù)，實現(xiàn)對家電和燈光的控制，使一部分家居產(chǎn)品無需重新布線，設(shè)置安裝都很便捷，主要應(yīng)用于實現(xiàn)對特定電器或燈光的控制，成本較低。缺點：無線射頻技術(shù)的遙控距離一旦超過一定范圍，無線信號就會因為同頻信號的干擾而變?nèi)?。在智能家居的?yīng)用中，無線射頻技術(shù)的極限距離是30米（室內(nèi)），如果超過了這個距離，無線信號會減弱，同時易受同頻干擾，是無線射頻技術(shù)最明顯的缺點。另外，無線射頻技術(shù)裝置的家居系統(tǒng)功能比較弱，控制方式比較單一，受環(huán)境制約明顯，只適用于新裝修戶和已裝修戶。
3結(jié)語
在通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，萬物互聯(lián)是必然趨勢，在未來，人與人、人與物、物與物都會無處不在的互聯(lián)，任何人、任何物、任何時間、任何地點永遠(yuǎn)在線，隨時互動。物聯(lián)網(wǎng)時代的智能家居系統(tǒng)必須具備互聯(lián)互通，單純的遠(yuǎn)程控制一下燈光和電器已經(jīng)不能稱為實質(zhì)意義上的智能家居了，那樣只能叫做遙控。智能產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的今天，在智能家居中如何更有效地發(fā)揮無線通信的優(yōu)勢是智能家居研究的重點。
參考文獻：
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1智能電網(wǎng)概述
智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向，并通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通訊及自動控制系統(tǒng)的集成，保證市場交易的實時進行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實時互動。
智能電網(wǎng)可以通過電子終端將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成網(wǎng)絡(luò)互動和即時連接，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現(xiàn)電力、電訊、電視、智能家電控制和電池集成充電等的多用途開發(fā)，具體智能電網(wǎng)智能表現(xiàn)在：
①自愈。通過實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。
②安全可靠。很好地應(yīng)對自然災(zāi)害、外力破壞和計算機攻擊，保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全，自動恢復(fù)電網(wǎng)的運行。
③經(jīng)濟高效。優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利用率;在不同區(qū)域間進行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口;支持電力市場競爭的要求，實行動態(tài)的浮動電價制度，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)優(yōu)化運行。
④兼容。能夠開放性地兼容各種類型設(shè)備，包括集中大電源、分布式發(fā)電以及可再生能源，滿足電力與自然環(huán)境、社會經(jīng)濟和諧發(fā)展的要求。
⑤與用戶友好互動。實現(xiàn)與客戶的智能互動，以最佳的電能質(zhì)量和供電可靠性滿足客戶需求。系統(tǒng)運行與批發(fā)、零售電力市場實現(xiàn)無縫銜接，同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的安全運行水平。
2通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
信息和通信技術(shù)是智能電網(wǎng)的核心，決定了智能電網(wǎng)的未來。如我國已在在配電、用電領(lǐng)域，開發(fā)了BPL技術(shù)，應(yīng)用于自動抄表、配網(wǎng)管理、用戶雙向通信等方面，提高工作效率，減少人為差錯，加強用戶管理。此外，電網(wǎng)管理部門還可以根據(jù)回傳的用戶電能使用數(shù)據(jù)對全網(wǎng)電能進行合理調(diào)配，實現(xiàn)從電量采集及傳輸、統(tǒng)計查詢、線損分析、異常報警、報表生成等一系列遠(yuǎn)程監(jiān)控管理工作的全面自動化，進而達到智能控制的目的。
2.1通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用
建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護和控制都需要通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)通信系統(tǒng)建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。
在應(yīng)用中，電力系統(tǒng)本質(zhì)上是能量的傳遞過程，該過程由發(fā)電、輸電、配電及用電4個環(huán)節(jié)組成。調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)等電力專用通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)，用戶側(cè)利用載波方式進行小數(shù)據(jù)量傳輸（如抄表）已得到廣泛使用。能量管理（EMS）、廣域向量測量（WAMS）、電能量計費（TMR）、水調(diào)自動化（AWT）、配電網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS）等信息系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的正常運行提供了可靠的技術(shù)保障，如圖：1所示。
圖1：智能電網(wǎng)與通信系統(tǒng)的相互關(guān)系
智能電網(wǎng)的特征之一是與用戶良好的交互，自動抄表（AMR）或者自動測量（AMI）等智能表計及用戶側(cè)信息網(wǎng)關(guān)成為智能電網(wǎng)的重要領(lǐng)域之一。目前大多數(shù)AMR及AMI的解決方案中采用GPRS、RF等無線技術(shù)作為通信手段。從發(fā)電、輸電、配電的通信方式發(fā)展看，信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖潜Ｗo、控制、測量數(shù)據(jù)等綜合信息，智能電網(wǎng)的電力通信網(wǎng)絡(luò)將發(fā)展綜合信息網(wǎng)絡(luò)。從信息利用角度看，智能電網(wǎng)的監(jiān)控從傳統(tǒng)電網(wǎng)的基于局部信息向基于全局信息轉(zhuǎn)變，分散在各類信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等將通過綜合數(shù)據(jù)平臺的方式進行集成，方便不同業(yè)務(wù)關(guān)注人員對各類數(shù)據(jù)進行應(yīng)用，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的高級分析應(yīng)用功能。智能電網(wǎng)的信息及通信體系的架構(gòu)如圖2所示.
圖2：智能電網(wǎng)信息及通信體系架構(gòu)
2.2通信技術(shù)(網(wǎng)絡(luò))在智能電網(wǎng)中應(yīng)用方案要點分析
網(wǎng)絡(luò)具有可靠性高、控制靈活、易于維護、擴展方便等眾多適合智能電網(wǎng)控制的優(yōu)點，可顯著簡化控制設(shè)備的連接方式，實現(xiàn)各種異構(gòu)控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)集成和信息共享。然而電力系統(tǒng)是分布式、實時系統(tǒng)，各種控制設(shè)備的信息差異很大，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信息將存在時延不確定、路徑不確定、數(shù)據(jù)包丟失、信息因果性喪失等問題?？蓮碾娏ο到y(tǒng)信息的傳輸特性，網(wǎng)絡(luò)對電網(wǎng)控制性能的影響、電網(wǎng)的通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的影響等方面入手，研究信息網(wǎng)絡(luò)在智能電網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵問題。
如果高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，它還可以監(jiān)測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統(tǒng)以及用戶進行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。
智能電網(wǎng)的集成通信系統(tǒng)架構(gòu)由兩部分組成：①主網(wǎng)或高電壓等級電力通信，包括智能電網(wǎng)的調(diào)度控制中心、管理平臺和發(fā)電輸電網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)。主要實現(xiàn)全自動化控制過程，強調(diào)高可靠、高帶寬及傳輸路由的相對可控，管理層面簡單，無人為干預(yù)，主要變電站形成多路由多方向互聯(lián)，保證N-M下的通信要求，用網(wǎng)絡(luò)的健壯性來滿足系統(tǒng)的高可靠性，這部分以下一代光網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)。②配網(wǎng)和用戶側(cè)通信，主要是高、中、低壓配電網(wǎng)，包括用戶電表和電器等通信系統(tǒng)。其通信形式多樣，有光纖通信、無線通信、電力線載波等。
有兩個方面的技術(shù)需要重點關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進行網(wǎng)絡(luò)化的通信；其二是統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備、以及應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu)進行通力的合作，才能實現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
從電力通信技術(shù)的發(fā)展角度看，在智能電網(wǎng)主網(wǎng)架方面，電力通信網(wǎng)絡(luò)將會延續(xù)大容量、高速率、分組化、智能化、寬帶化的通信發(fā)展趨勢，重點發(fā)展光纜通信，如光纖復(fù)合架空地線（OPGW）、Optical phase光纜（OPPC）、全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）等。建設(shè)下一代光網(wǎng)絡(luò)采用全IP扁平化集中控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多點對多點的布局，形成高速寬帶、網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的多重傳輸網(wǎng)絡(luò)，從而提高控制中心的可靠性。以光傳送網(wǎng)絡(luò)為代表，傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將進一步融合，增加網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)適應(yīng)性、優(yōu)先級控制和承運成本控制，提高基礎(chǔ)傳送網(wǎng)的利用效率。數(shù)據(jù)網(wǎng)則呈現(xiàn)向IPv6的演進，同時將電信級以太網(wǎng)應(yīng)用于基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)細(xì)節(jié)上，基于行為的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)將業(yè)務(wù)流量的統(tǒng)計性質(zhì)與用戶行為相結(jié)合，建造自適應(yīng)、高效、高服務(wù)質(zhì)量（QoS）的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。交換方面，軟交換是下一代交換網(wǎng)絡(luò)的控制功能實體，是下一代網(wǎng)絡(luò)呼叫與控制的核心，IMS作為全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，將滿足現(xiàn)有的終端客戶更新穎、更多樣化的多媒體業(yè)務(wù)需求。
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中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）02-00-03
0 引 言
智能家居是一種居住環(huán)境，其基礎(chǔ)是住宅，其目的是構(gòu)建高效的住宅與家庭日程管理系統(tǒng)，其手段是利用網(wǎng)絡(luò)、布線、音頻、自控、安全等一系列技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成。
作為一個新興產(chǎn)業(yè)，智能家居還未真正進入成長期，市場消費觀念還未形成，但隨著智能家居市場推廣普及的進一步落實，在消費者的觀念形成后，智能家居市場未來擁有無窮潛力，產(chǎn)業(yè)前途無量。正因為如此，越來越多的智能家居生產(chǎn)企業(yè)開始投入對行業(yè)市場的研究，特別是對企業(yè)成長環(huán)境和消費者需求變化的深入研究。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信技術(shù)迅速向智能家居滲透。居住環(huán)境信息獲取和傳輸技術(shù)需要運用適宜的現(xiàn)代通訊手段來實現(xiàn)。按通信技術(shù)傳輸介質(zhì)的不同可分為有線和無線兩種方式。有線通信方式具有系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點。但傳感器與執(zhí)行機構(gòu)數(shù)量多且分散，導(dǎo)致布線復(fù)雜、維護困難。無線通信以組網(wǎng)靈活、無需布線等優(yōu)點在智能家居中逐漸興起。智能家居中常見的有線方式有電力載波和以太網(wǎng)等，無線方式則包括ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、無線射頻技術(shù)等，本文對這些通信技術(shù)在智能家居領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了綜述。
1 有線通信方式
有線通信方式具有穩(wěn)定、安全和高速等優(yōu)點，但存在設(shè)備移動性差和布線繁瑣、布線成本高等不足。常用的有線通信方式有電力載波和以太網(wǎng)等。
1.1 電力載波通信
電力線載波（Power Line Carrier，PLC）是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力線載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。其最大特點是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線就能進行數(shù)據(jù)傳遞。
馬樂等（2013）[1]設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)體系的智能家居系統(tǒng)，以Internet和GSM為遠(yuǎn)程控制基礎(chǔ)，以RF無線射頻技術(shù)為近程控制手段，以PLC為通訊總線，解決家庭內(nèi)部點對點高速多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。羅玉平等（2014）[2]設(shè)計了基于電力線載波通信的智能家居控制系統(tǒng)，系統(tǒng)以STM32主控制器為核心，內(nèi)嵌Web服務(wù)器，結(jié)合GPRS網(wǎng)絡(luò)、電力載波通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制。宣航（2015）[3]開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于電力線載波通信技術(shù)，以TOP6410開發(fā)板為核心，以O(shè)FDM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)建了智能家居系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件平臺。
1.2 以太網(wǎng)
以太網(wǎng)（Ethernet）首次由羅伯特?梅特卡夫和施樂公司帕洛阿爾托研究中心的同事研制，如今已成為最流行的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)可以分為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)以及萬兆以太網(wǎng)。
南春輝等（2013）[4]設(shè)計了基于Web技術(shù)的嵌入式智能家居系統(tǒng)，通過構(gòu)建Web服務(wù)器對家居設(shè)備的工作狀態(tài)進行記錄和控制，內(nèi)部家居通過以太網(wǎng)相連，以Socket協(xié)議與服務(wù)器通信。陳瑋等（2015）[5]設(shè)計了基于Andriod平臺的智能家居系統(tǒng)，將云計算中心與路由器用以太網(wǎng)連接，使用內(nèi)外網(wǎng)通信方式，當(dāng)家庭寬帶不可用時仍能通過內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)對家居設(shè)備的控制。侯維巖等（2015）[6]設(shè)計并實現(xiàn)了智能家居網(wǎng)關(guān)及其Web控制軟件，提出了一種能夠同時兼容ZigBee、Bluetooth和以太網(wǎng)，并能方便操作的B/S智能家居控制系統(tǒng)。
1.3 RS-485總線
RS-485是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性，擴展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。
陶莉等（2007）[7]設(shè)計了基于RS-485總線的智能家居系統(tǒng)，采用RS-485總線的主從網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了以PC機為家庭網(wǎng)關(guān)的基于RS-485總線的智能家居系統(tǒng)。徐鋒等（2009）[8]設(shè)計了智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，以ARMLPC2364為核心，由MAX3088構(gòu)成RS-485接口，不僅可以節(jié)省開支，其省電節(jié)耗效果也十分明顯。劉Z（2010）[9]設(shè)計了基于PXA270-Linux的智能家居系統(tǒng)，通過運用RS-485總線接入各種傳感器模塊的思想，實現(xiàn)了家居安全報警、家用電器及照明系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。張小貝等（2012）[10]設(shè)計了基于嵌入式控制和RS-485的智能家居系統(tǒng)，具有良好的應(yīng)用性。張玲（2014）[11]設(shè)計了基于STM32的智能家居系統(tǒng)，各智能產(chǎn)品通過RS-485總線方式和控制器通訊，具有控制方式多樣靈活、模塊功能可擴展性強、設(shè)備操作簡單易行等優(yōu)點。
RS-485接口具有良好的抗干擾性，按其接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需兩根連線，長的傳輸距離和多站能力等使其成為首選的串行接口，但RS-485總線的主從和半雙工工作方式難以實現(xiàn)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換，且存在效率低、實時性差等問題。
2 無線通信方式
與有線通信方式相比，無線通信網(wǎng)絡(luò)是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)，具有可快速臨時組網(wǎng)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可動態(tài)變化、抗毀性強、無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等優(yōu)點。常用的無線通信方式有ZigBee、WiFi、GSM/GPRS、無線射頻技術(shù)等。
2.1 ZigBee技術(shù)
ZigBee類似于藍牙，是一種新生的短距離通信技術(shù)。與藍牙高昂的價格，組網(wǎng)復(fù)雜等特點不同，ZigBee成本低、功耗低，且組網(wǎng)方便，因此許多廠商都對其感興趣。ZigBee遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，工作在204 GHz的頻段上。
運用這種技術(shù)將智能家居中的各種電子設(shè)備組成一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)，從而快捷方便地對居住環(huán)境參數(shù)進行自動監(jiān)測，意義重大。辛海亮等（2013）[12]設(shè)計了一種基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)的總體方案，以Linux系統(tǒng)為核心，以ZigBee無線通信技術(shù)進行信號傳輸并以GPRS通信技術(shù)進行系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。高鵬等（2014）[13]設(shè)計了基于ARM和ZigBee的智能家居監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，在家庭內(nèi)部通過基于德州儀器CC2530無線收發(fā)芯片的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將家用電器與其他監(jiān)控設(shè)備連接在一起組成無線家庭網(wǎng)絡(luò)。龐泳等（2014）[14]設(shè)計了基于ZigBee的智能家居改進系統(tǒng)，通過改進的MAC協(xié)議與ZigBee數(shù)據(jù)幀結(jié)合，對網(wǎng)內(nèi)不同數(shù)據(jù)類型采取針對性處理措施，使系統(tǒng)具有較低的功耗和較高的安全性。季建華（2015）[15]設(shè)計并實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，同時又以JN5139芯片為核心設(shè)計了各ZigBee終端節(jié)點，采用星型網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)ZigBee無線組網(wǎng)。Chatura等（2016）[16]基于ZigBee設(shè)計了低復(fù)雜度展頻智能家居網(wǎng)絡(luò)體系，提升了共存能力，增強了多徑衰落影響下的魯棒性。Raafat等（2016）[17]基于ZigBee面向殘疾人設(shè)計了可配置的智能家居控制系統(tǒng)，結(jié)果表明，該系統(tǒng)可為殘疾人提供更好、更便捷的生活方式。孫正鳳等（2016）[18]設(shè)計了基于改進ZigBee路由算法的智能家居控制系統(tǒng)，仿真表明，當(dāng)節(jié)點數(shù)越多，改進的算法可減少30%的能耗，并且隨時間的增長，死亡節(jié)點數(shù)將降低10%，有效均衡了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
應(yīng)用ZigBee技術(shù)可通過無線傳輸方式實現(xiàn)每個節(jié)點家居環(huán)境控制器與管控計算機的組網(wǎng)及靈活的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，提高了智能家居系統(tǒng)的靈活性和可靠性，并大幅降低了成本。
2.2 無線WiFi技術(shù)
WiFi （Wireless Fidelity）網(wǎng)絡(luò)符合IEEE/802.11b協(xié)議，由AP（Access Point）和無線網(wǎng)卡組成，組網(wǎng)方式較為簡單，具有無線接入、高速傳輸以及傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點。
董思喬等（2015）[19]設(shè)計了基于WiFi構(gòu)建的智能家居控制系統(tǒng)，采用PC機和智能手機作為基本硬件平臺，輔以WiFi插座和WiFi智能傳感器來實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)。應(yīng)聞達等（2015）[20]提出了家庭網(wǎng)絡(luò)中智能家居設(shè)備無限快速連接技術(shù)，經(jīng)測試，無線連接所需時間為10～20 s，連接成功率幾乎為100%，明顯優(yōu)于基于多播或廣播的WiFi一鍵配置技術(shù)。喬季軍等（2015）[21]設(shè)計了融合ZigBee和WiFi無線技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，研究了采集數(shù)據(jù)的程序開發(fā)、單片機系統(tǒng)的底層編程和數(shù)據(jù)傳輸校驗等軟件程序。Wang等（2016）[22]設(shè)計并實現(xiàn)了基于iOS的智能家居聲控系y，手機通過路由器的WiFi信號向終端發(fā)送指令。賈陽靜等（2016）[23]設(shè)計了基于Android和WiFi通信的智能家居系統(tǒng)，采用具有Android操作系統(tǒng)的智能手機或平板電腦作為家居控制終端，通過無線路由器搭建智能家居系統(tǒng)平臺。
智能家居充分利用現(xiàn)有普及的WiFi網(wǎng)絡(luò)資源，極大地擴展了信號的覆蓋面積，組網(wǎng)成本大大下降，加之其固有的傳輸速度快的優(yōu)點，在消費者中具有較大普及潛力。
2.3 GPRS/GSM通信技術(shù)
GPRS（通用分組無線服務(wù)）是一種收費的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其傳輸距離遠(yuǎn)、穩(wěn)定性較好、傳輸速度快，一般用于遠(yuǎn)距離實時通信。
Zhang等（2013）[24]設(shè)計了由SMS控制的智能家居系統(tǒng)，通過手機短信發(fā)送一系列指令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控家居系統(tǒng)。劉練等（2014）[25]設(shè)計并實現(xiàn)了基于App的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器將污染氣體及PM2.5濃度信息通過GPRS傳送到后臺服務(wù)器。武一等（2014）[26]設(shè)計了基于GSM和ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)用戶手機對智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實驗表明，該系統(tǒng)具有功耗低、可靠性高、易擴展、使用方便等優(yōu)點。曹夢龍等（2014）[27]設(shè)計并實現(xiàn)了基于Internet和GSM的智能家居網(wǎng)關(guān)，系統(tǒng)重要的報警信息可以通過手機模組以短信的形式及時發(fā)送至用戶的手機上。R.Gnanavel等（2016）[28]針對老年人設(shè)計了無線傳感網(wǎng)絡(luò)智能家居系統(tǒng)，其中，GSM用于緊急情況下向就近醫(yī)院發(fā)送短信。
GPRS/GSM通信方式適合遠(yuǎn)距離且不具備有線網(wǎng)絡(luò)情況下的數(shù)據(jù)傳輸，采用包交換的優(yōu)點是在有效數(shù)據(jù)需要傳送時才會占用頻寬，還可以以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量計價，對用戶而言，這是比較合理的計費方式。
2.4 RF無線射頻技術(shù)
無線射頻是20世紀(jì)90年代興起的一種非接觸式自動識別技術(shù)，其識別系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀卡器、上位機組成，通過射頻信號識別標(biāo)簽并獲取信息。
劉杰等（2012）[29]實現(xiàn)了利用433 MHz射頻通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，測試結(jié)果表明，使用433 MHz射頻技術(shù)可以很好地解決傳輸能力和頻帶資源分配問題。曾艷等（2014）[30]設(shè)計并實現(xiàn)了智能家居RF通信模塊的問題，測試表明，該無線通信模塊能夠滿足低成本、低功耗和遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)囊?。曾明如等?015）[31]設(shè)計了基于ARM和nRF905組網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)，系統(tǒng)對射頻數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進行了設(shè)計，給出了室內(nèi)多個微控制器的組網(wǎng)方案，萬能遙控器通過射頻信號實現(xiàn)對家電的近距離控制。曾明如等（2015）[32]設(shè)計了基于ARM和RF無線技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，控制信息以射頻信號的形式發(fā)送到無線通訊節(jié)點或智能插座，試驗結(jié)果表明，各家電能夠響應(yīng)相應(yīng)的控制要求。葛陽等（2015）[33]設(shè)計并實現(xiàn)了智能家居433 MHz射頻通信協(xié)議棧，并詳細(xì)討論了協(xié)議棧的工作原理。
3 常用通信技術(shù)比較
上述7種作為智能家居系統(tǒng)常用的通信方式各有特點，在不同的應(yīng)用場景可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，揚長避短，也可以將這7種通信方式進行組合，實現(xiàn)高效、遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康摹３Ｒ姷氖菍⑦m合近距離的通信方式和適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腉PRS/GSM相結(jié)合。
有線通信具有高可靠性、速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。但布線繁瑣、成本較高。無線通信方式具有設(shè)備移動性好，不需或只需少量布線的優(yōu)點，但存在易受環(huán)境影響和延遲較大的不足。
從發(fā)展角度看，無線通信將是智能家居系統(tǒng)重要的研究方向。各種通信方式的性能比較見表1所列。
4 結(jié) 語
本文介紹了幾種智能家居系統(tǒng)信息傳輸方式，包括有線及無線傳輸方式，比較了他們的優(yōu)缺點，并提出了未來發(fā)展的趨勢。信息傳輸是智能家居系統(tǒng)不可缺少的組成部分，合理選擇信息傳輸方式對整個智能家居系統(tǒng)起著重要作用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢。結(jié)合后的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可實現(xiàn)優(yōu)勢互補，既能充分發(fā)揮各種技術(shù)的突出優(yōu)勢，又能最大程度發(fā)揮整體效應(yīng)。無線網(wǎng)絡(luò)是未來的發(fā)展重點。
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在高速公路來往行駛的車輛中，要想保證車輛可以更加安全的行駛，就需要對行車秩序加以嚴(yán)格的規(guī)范，進行高效的監(jiān)控是十分必要的，這種監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用可以讓人們養(yǎng)成遵章守法的好習(xí)慣，保持道路的暢通性，另外，在有些地區(qū)中，經(jīng)常會發(fā)生各種氣象災(zāi)害，加強監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)Ω咚俟返能囕v行駛情況做到時刻的監(jiān)控，從而進行宏觀調(diào)控。本文的最終目的就是為了能夠讓車輛在高速公路上得到正常的行駛，避免事故的發(fā)生，希望在本文的論述下，人們能夠?qū)χ悄鼙O(jiān)控通信技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用更加了解。
1 高速公路智能監(jiān)控通信技術(shù)的概念
首先這種技術(shù)主要是由兩部分組成的，一部分是中心站，一部分是分站，一般中心站都設(shè)置在高速公路的管理中心中，集中接收各方發(fā)來的信息，分站的主要工作任務(wù)則是要在各個站點接收信息，一個分站一般都要配有一個報警電話以及數(shù)據(jù)通路，還有監(jiān)控端口，當(dāng)高速公路上發(fā)生事故時，就可以在第一時間向分站撥打電話進行求救，并且將信息直接上傳到中心站中，這樣事故就能得到激素的處理，此外，中心站能夠利用視頻監(jiān)控的功能隨時掌握現(xiàn)場分站的工作情況。
監(jiān)控通信技術(shù)主要是遠(yuǎn)距離通信，所以是利用光纖進行傳輸?shù)模诠╇婋娫捶矫嬷饕捎玫氖翘柲苄铍姵?，為了保證太陽能蓄電池的蓄電能力，在不必要的時候可以請求將電源切斷，讓系統(tǒng)處在一種睡眠的狀態(tài)中，將耗電量降到最低。監(jiān)控通信系統(tǒng)主要采用的工作狀態(tài)是分時工作，四路分站同時進行通話的設(shè)置可以達到系統(tǒng)所設(shè)定的要求，并且在系統(tǒng)容量方面也得到了極大的降低。在建設(shè)規(guī)模方面，主要是通過系統(tǒng)容量進行設(shè)定的，為了讓傳輸距離變得更遠(yuǎn)，可以采用光器件提高傳輸距離。
2 高速公路智能監(jiān)控中的視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)
在高速公路中進行視頻監(jiān)控是一種十分有效的手段，這種手段還具有直觀性的特點，在當(dāng)前的社會生活中已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用。在高速公路的重要路段上，一般都會安裝這樣的監(jiān)控系統(tǒng)，進行24h的監(jiān)控，并且以錄像的形式傳輸給監(jiān)控室，一些重要的圖像或者事件也能通過人工的手段進行控制與抓拍，以便在后續(xù)的圖像管理中得到更加便利的查找。
在高速公路上，監(jiān)視系統(tǒng)采用的是分布式的構(gòu)成方式，下面還有許多子系統(tǒng)，以收費站為例，會將收費站來往的車輛隨時的進行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有車輛出現(xiàn)違章或者經(jīng)過特殊處理的車輛，就會抓拍下來，除了收費站以外，在立交橋與隧道等位置上也安裝了視頻監(jiān)控的功能，為了實現(xiàn)更加動態(tài)的圖像監(jiān)控提供了極大的便利。
對于超車道的黃牌車自動檢測過程中，主要采用了食品檢測的方式，另外在行車道上采用的檢測方式為雷達檢測，還有一些車輛非法占用了應(yīng)急車道，也能通過視頻檢測的方式采集到相關(guān)的信息。使用高清的攝像機將全景錄下來存儲在設(shè)備中，再由管理中心集中對管理軟件進行管理，實現(xiàn)了將全景錄像與抓拍圖片的相互聯(lián)系。
3 智能全監(jiān)控通信的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 高速公路智能監(jiān)控
在智能交通監(jiān)控系統(tǒng)中，一般情況下都會應(yīng)用閃光燈，這種閃光燈并不具備較大的額定功率，但是相應(yīng)的卻就具有瞬間放電的功能，并且功率還會非常大，在對這一系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，就必須要要保證瞬間功率高出系統(tǒng)的瞬間功率，這樣閃光燈才能正常的在系統(tǒng)中進行工作。
3.2 視頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、控制、存儲設(shè)備相結(jié)合
在高速公路實施智能監(jiān)控的過程中，大多數(shù)的監(jiān)控都呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，并且監(jiān)控的數(shù)量也很多，所以如何進行有效的視頻存儲是一個重點，在智能監(jiān)控系統(tǒng)中占有重要的地位。在高速公路上的收費站視頻與服務(wù)區(qū)中的視頻都應(yīng)該處在控制室以及相應(yīng)的服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)，采用視頻編碼器的方式對視頻進行編碼，同時對當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進行監(jiān)控，將信號傳輸?shù)娇刂浦行闹小Ｔ诟咚俟肥召M站上獲取的視頻要存儲在本地設(shè)備中。
4 高速公路智能監(jiān)控通信技術(shù)的主要系統(tǒng)
4.1 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)
在高速公路的智能監(jiān)控中，數(shù)據(jù)是整個交通管理中的基本元素，也是各個系統(tǒng)的紐帶。這種系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)來確定信息采集的周期，通過并行監(jiān)視的模式來讀取分中心的車輛檢測器、收費站、緊急電話、限速標(biāo)志設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，它為整個交通系統(tǒng)提供了便利，可以為道路電視監(jiān)控、調(diào)度指揮、車流量檢測提供通信服務(wù)。
4.2 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
這種系統(tǒng)會利用當(dāng)今較為先進的視頻技術(shù)，將收費亭、收費車道、廣場的道路訊息進行收集，在將收集到的這些數(shù)字處理之后，通過信息傳輸系統(tǒng)將其傳送到管理中心，對高速公路上的各種情況進行實時觀察，可以幫助管理人員做出相應(yīng)的管理措施。
高速公路的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為兩部分，分別是收費監(jiān)控和道路監(jiān)控。其中收費系統(tǒng)主要是對收費亭和收費廣場的收費情況，對收費車輛的車型和收費人員的操作流程進行監(jiān)控。道路監(jiān)控主要針對高速公路上的高架橋、互通立交等重要露點實行監(jiān)控，掌握高速公路的交通狀況，及時發(fā)現(xiàn)交通阻塞路段、違章車輛，對其給予及時引導(dǎo)，最大限度地保證了高速公路安全暢通。
4.3 交通監(jiān)控系統(tǒng)
交通監(jiān)控系統(tǒng)主要是收集路段上的外場設(shè)備數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)和高速公路的交通信息等，把收集回來的信息通過TGIS在地圖上顯示，對信息、高速公路養(yǎng)護和管制等疊加在路線網(wǎng)絡(luò)中，并且對此進行事故處理、協(xié)調(diào)和誘導(dǎo)等。為了使這種功能充分發(fā)揮，增強調(diào)度的自動化程度，還在系統(tǒng)中增添了事件處理功能，這種功能可以將交通事故、天氣狀況記錄下來。
其實，交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的就是對交通進行一個誘導(dǎo)。交通誘導(dǎo)好比是一個訊息發(fā)送的端口，它通過設(shè)置固定的指示牌、可變情報板、信息等設(shè)備，發(fā)送出及時有效的信息，為車主提供最有效的交通訊息，讓車輛在道路上可以舒適、暢通地行使。
在高速公路交通誘導(dǎo)方案里，又分為自動和半自動誘導(dǎo)兩種。假如是自動誘導(dǎo)，就會根據(jù)情況自動在交通擁堵的地方誘導(dǎo)信息。假如是半自動誘導(dǎo)，系統(tǒng)就要啟動中心的聯(lián)動系統(tǒng)，經(jīng)過工作人員分析后，確定好誘導(dǎo)方案，通過外場提示給監(jiān)控中心的值班員，對交通進行誘導(dǎo)。
結(jié)束語
綜上所述，我國高速公路智能全監(jiān)控是推動高速公路管理自動化和智能化發(fā)展的重要措施。高速公路的交通具有運輸流量大、長途車輛多、危險品車輛比例高的特點，所以，這些都對道路通行能力和服務(wù)具有極大考驗。系統(tǒng)在高速公路監(jiān)控中的實際運用，對高速公路管理技術(shù)手段、降低成本和提升服務(wù)水平都有著重要意義。
參考文獻
1 近場通信(NFC)技術(shù)
近場通信(Near FieldCommunication，NFC)，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術(shù)整合演變而來，通過在單一芯片上集成感應(yīng)式讀卡器，感應(yīng)式卡片和點對點通信的功能，利用移動終端實現(xiàn)移動支付、電子票務(wù)、門禁、移動身份識別、防偽等應(yīng)用。
NFC采用13.56MHz作為近距離通信頻率標(biāo)準(zhǔn)，兼容ISO 14443，ISO 15693、Felica等射頻標(biāo)準(zhǔn)。其典型操作距離只有幾厘米，運行距離范圍在20cm內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸速度可以選擇106Kb/s、H212Kb/s或者424Kb/s，將來可提高至1Mb左右。NFC信息傳遞是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式實現(xiàn)的。
2 電信智能卡
智能卡的名稱來源于英文名詞“Smart Card”，是IC卡(集成電路卡)的一種，智能卡包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器EEPROM、隨機存儲器RAM和固化在只讀存儲器ROM中的卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS(Chip OpcratingSystem)?？ㄖ袛?shù)據(jù)分為外部讀取和內(nèi)部處理部分，能夠確?？ㄖ袛?shù)據(jù)安全可靠。
根據(jù)應(yīng)用的行業(yè)來劃分，智能卡又可以劃分為：電信智能卡，金融智能卡、身份證智能卡、門禁智能卡等。目前我國電信行業(yè)總發(fā)卡量已超過20多億張，占我同IC卡發(fā)行總量的75％左右。2006年中國聯(lián)通電信智能卡發(fā)行量超過了1.27億張，中同移動發(fā)行量約4億張。
電信智能卡最初的定位僅僅是承擔(dān)手機登錄網(wǎng)絡(luò)時的鑒權(quán)認(rèn)證，通常稱為SIM卡或UIM卡。隨著移動通信技術(shù)和增值業(yè)務(wù)技術(shù)的發(fā)展，電信智能卡已經(jīng)發(fā)展成為了運營商快速開展增值業(yè)務(wù)的強大平臺。
近場通信技術(shù)及應(yīng)用
1 近場通信技術(shù)研究進展
從目前情況看，近場通信相關(guān)的主要技術(shù)方案包括以下幾種。
雙界面卡
雙界面卡是基于卡片的解決方案，由一個微處理器芯片和一個與微處理器相連的天線線圈組成，集接觸式與非接觸式接口為一體，兩種接口共享同一個微處理器、操作系統(tǒng)和EEPROM。非接觸界面由讀寫器產(chǎn)生的電磁場提供能量，通過射頻方式實現(xiàn)能量供應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸。接觸界面完全兼容接觸式卡片應(yīng)用系統(tǒng)和讀寫機具，
通過雙界面卡方案實現(xiàn)的移動增值服務(wù)，只限于卡模擬方式，例如電子錢包卡、電子票、門禁卡等應(yīng)用。目前實現(xiàn)方式包括定制手機、低成本天線組件兩種方案。
NFC
NFC是基于手機終端的技術(shù)解決方案，將NFC控制芯片、非接觸式應(yīng)用芯片(SmartMx)、射頻天線集成到手機上。
NFC方案可以實現(xiàn)卡模擬、閱讀器模擬、點對點通信三種應(yīng)用模式，例如支付類應(yīng)用、票務(wù)應(yīng)用、防偽、廣告、數(shù)據(jù)同步等，
eNFC
eNFC是手機和智能卡相融合的實現(xiàn)方式，將非接觸式IC卡應(yīng)用放在(U)SIM卡中，NFC芯片通過單線通信協(xié)議與(U)SIM卡通信，更加符合機卡分離的技術(shù)特點。原有的移動通信應(yīng)用與非接觸式IC卡等增值應(yīng)用由統(tǒng)。的單芯片管理，使得移動運營商可更加安全、簡便、有力的對(U)SIM卡以及其中的增值應(yīng)用進行發(fā)行、管理和控制，因此受到多數(shù)運營商的青睞。
2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化
NFC由Philips、Sony兩家公司提出后，在2003年12月8日通過ISO/IEC(International Organization forStandardization/InternationalElectrotechnical Commission)機構(gòu)的審核而成為國際標(biāo)準(zhǔn)，井在2004年]月18日由ECMA(European ComputerManufacturers Association)認(rèn)定為歐洲標(biāo)準(zhǔn)。目前已通過的標(biāo)準(zhǔn)編列有ISO/IEC 18092(NFCIP-1)、ECMA-340、ECMA-352、ECMA-356、ECMA-362、ISO/IEC 21481(NFCIP-2)。
為了推動NFC技術(shù)的發(fā)展和普及，飛利浦、索尼和諾基亞創(chuàng)建了一個非營利性的行業(yè)協(xié)會――NFC論壇，旨在促進NFC技術(shù)的實施和標(biāo)準(zhǔn)化，確保設(shè)備和服務(wù)之間協(xié)同合作。日前，NFC論壇在全球擁有超過100多個成員，其中包括我國的復(fù)旦微電子和清華同方微電子。
2006年8月，NFC論壇正式對外四份關(guān)于NFC的技術(shù)文件，使NFC有了更清晰具體的實現(xiàn)方向，同時也使NFC技術(shù)與手機的結(jié)合取得重要進展。這些文件包括數(shù)據(jù)交格式(NFC DataExchange Format，NDEF)、記錄類型定義(NFC Record Type Definition，RTD)，以及與RTD相關(guān)的文件與網(wǎng)絡(luò)資源的基本技術(shù)規(guī)格(NFC Text RTDTechnical Specification、NFC URIRTD Technical Specification)。
目前仍有NFC的一些標(biāo)準(zhǔn)沒有被確定，自2006年 11月USB組織對SIM卡和手機基帶間的高速接口進行投票以來，手機中SIM卡與NFC芯片連接的接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)拖延了相當(dāng)長的時間。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在專注于NFC接口方面的工作，目前仍在進行中。
3 應(yīng)用模式及國內(nèi)外案例
近場通信業(yè)務(wù)支持卡模擬、閱讀器模擬，點對點通信三種應(yīng)用模式。
卡模擬：銀行卡，積分卡、各類儲值卡、身份識別、門禁、行業(yè)卡等應(yīng)用；
閱讀器模式：進行讀取標(biāo)簽廣告、防偽等應(yīng)用；
點對點通信模式：提供兩個NFC設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸、游戲等服務(wù)。
近幾年時間里，國內(nèi)外進行了很多有關(guān)NFC技術(shù)應(yīng)用的試驗，為技術(shù)改進和應(yīng)用推廣奠定了很好的基礎(chǔ)，其中包括：
日本NTT DoCoMo公司自2004年7月推出基于非接觸式IC卡式手機錢包業(yè)務(wù)，希望用手機錢包逐步替代人們在錢包中放置的所有物品。
韓國SK Telecom公司推出的基于非接觸IC卡技術(shù)的MONETA業(yè)務(wù)，利用手機與銀行信用卡結(jié)合，使用戶使用手機進行現(xiàn)場支付業(yè)務(wù)。
諾基亞推出了新款6131近場通信手機，并進行了關(guān)于電子錢包，公交應(yīng)用、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下載等應(yīng)用的試驗，美國銀行試點利用手機提供萬事達卡
PayPass應(yīng)用，法國巴黎公交與地鐵系統(tǒng)采用近場通信技術(shù)，實現(xiàn)了手機購買車票與扣費乘車，并推出了商用版本的SAGEM非接觸手機終端和相應(yīng)的SIM卡；從歐洲到北美近場通信應(yīng)用已經(jīng)從試點工作逐步走向試商用。
2006年6月諾基亞、廈門移動、廈門易通卡公司、菲利浦公司共同在廈門啟動中國首個近距離通信手機支付現(xiàn)場試驗。使用Nokia3220手機實現(xiàn)廈門易通卡覆蓋的公交汽車、輪渡、餐廳、電影院、便利店等營業(yè)網(wǎng)點的手機支付。
2007年3月13日正式在上海推出了移動認(rèn)證業(yè)務(wù)，這個業(yè)務(wù)由諾基亞公司和上海質(zhì)監(jiān)、上海消防聯(lián)合實施。執(zhí)法人員只需持定制防偽應(yīng)用的近場通信手機，即可隨時隨地讀取煙花爆竹所貼電子標(biāo)簽的全球唯一識別碼，并實時上傳至防偽服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫校驗。
`2007年5月17日由重慶移動、重慶市商業(yè)銀行、結(jié)行商務(wù)有限公司聯(lián)合發(fā)行的長江掌中行卡正式投入商用，它有標(biāo)準(zhǔn)的非接觸IC卡和手機粘貼卡兩種體現(xiàn)形式，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)零售業(yè)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字產(chǎn)品消費、公用事業(yè)代收費業(yè)務(wù)、智能化管理領(lǐng)域等。
湖北電信目前與武漢天喻合作開發(fā)基于小靈通的非接觸式IC卡應(yīng)用，采用應(yīng)用預(yù)置在卡片中的方式，目前已經(jīng)預(yù)置的應(yīng)用有公交卡、校園卡等。
基于電信智能卡的近場通信技術(shù)探索
1 技術(shù)方案特點
該方案以SIM卡為核心，應(yīng)用放在單芯片的SIM卡中，確保了業(yè)務(wù)完全是由運營商控制并進行有效管理。業(yè)務(wù)邏輯層與射頻RF層分離，業(yè)務(wù)邏輯由SIM卡管理，而射頻由內(nèi)置于手機的NFC芯片進行管理，采用此方案，可以很容易地將目前已經(jīng)在Java卡上實現(xiàn)的其他應(yīng)用，例如銀行及公交應(yīng)用部署在S1M卡上，使SIM卡成為一卡多用的多功能卡。方案特點如下：
以運營商為核心：在這個技術(shù)方案中，所有的非接觸式應(yīng)用都存儲在運營商發(fā)行的SIM卡上，因此運營商可以有效地規(guī)劃和管理非接觸式業(yè)務(wù)，發(fā)揮核心的作用。
多協(xié)議支持：手機可以支持卡片模擬及讀卡器模式，兼容ISO 1443type A、type B、type B calypso、Felica以及RFID-ISO 15693。
匱電工作模式：即使在手機關(guān)機或者電池用盡的情況下，SIM卡中的非接觸應(yīng)用仍然可以正常工作。對于公共交通及小額支付，這是一個非常必要的功能。
多應(yīng)用支持：SIM卡支持GlobalPlatform(GP)技術(shù)架構(gòu)。這種架構(gòu)保證了在SIM卡中可以按照一套完整的安全標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建多個獨立的安全域，以存儲多種完全不同的應(yīng)用，例如移動通信、公共交通，電子錢包，票務(wù)應(yīng)用，門禁等。
業(yè)務(wù)的可移植性及延續(xù)性：由于應(yīng)用信息是存儲在SIM卡中，因此在用戶更換手機之后，所有的應(yīng)用都可以繼續(xù)。
安全性：SIM卡本身的安全機制為存儲在卡中的交易提供了一個安全的運行環(huán)境，同時，基于GP架構(gòu)的Java卡更實現(xiàn)了不同應(yīng)用之間的隔離，有效防止未授權(quán)的惡意攻擊行為。
開放的解決方案：相關(guān)的技術(shù)規(guī)范均已開放并提交至ETSI。
2 相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)
eNFC芯片組
該芯片組要求支持標(biāo)準(zhǔn)的ISO15693，ISO 14443-A/B、ISO 18092協(xié)議，支持讀卡器、卡片模擬以及點對點數(shù)據(jù)傳輸三種工作模式，支持匱電工作模式。目前已有Inside公司可提供商用產(chǎn)品，NXP公司也將于2007年底提供此類芯片組。
SIM卡
為保證SIM卡上交易應(yīng)用的安全性以及交易應(yīng)用的空中下載，按照Global Platform要求實現(xiàn)SIM卡的應(yīng)用管理架構(gòu)。為保證應(yīng)用提供商及可信任的第三方能夠獨立開發(fā)交易應(yīng)用，SIM卡應(yīng)同時支持Java卡標(biāo)準(zhǔn)，以保證卡片及應(yīng)用的互操作性。同時支持單線通信協(xié)議實現(xiàn)與eNFC芯片之間的通信，也必須兼容ISO 7816接口保證SIM卡原有移動通信業(yè)務(wù)的正常使用，并支持多線程操作模式，目前雅斯拓等多家卡商均可提供此類卡片。
手機終端
手機終端硬件上，需集成eNFC芯片及天線，將eNFC芯片與SIM卡的第六管腳相連，以保證eNFC芯片與SIM卡的通信。在軟件方面，實現(xiàn)BIP協(xié)議以支持SIM卡通過TCP/IP通道與遠(yuǎn)端服務(wù)器進行通信。SAGEM此類手機終端已經(jīng)在巴黎地鐵的試點項目應(yīng)用。
3 重要技術(shù)問題研究
(1)NFC控制芯片與SIM卡通信協(xié)議
考慮到與國際規(guī)范兼容問題，NFC控制芯片與SIM卡通信協(xié)議將采用單線協(xié)議。手機上的非接觸模塊被劃分為如下兩個部分。
eNFC芯片組：eNFC芯片組與天線一起被設(shè)計在手機中，起到一個調(diào)制解調(diào)器的作用。它主要用來處理射頻RF協(xié)議本身，將射頻信號轉(zhuǎn)換為幀信號從SIM卡上的C6管腳傳送到SIM卡中，或者將從SIM卡同一管腳接收到的幀信號轉(zhuǎn)為射頻信號。
SIM卡：SIM卡主要用于存儲Java應(yīng)用并處理非接觸交易，卡片須支持單線協(xié)議并能夠與eNFC芯片進行通信。
單線協(xié)議本身是一個全雙工的通信協(xié)議，使用電壓和電流調(diào)制在SIM卡片及eNFC芯片組之間傳輸數(shù)據(jù)。
(2)應(yīng)用安全機制
整個系統(tǒng)及業(yè)務(wù)流程遵循GP標(biāo)準(zhǔn)，以滿足應(yīng)用各方對安全性的要求。根據(jù)GP標(biāo)準(zhǔn)，卡片內(nèi)存被分隔為若干獨立的安全域，分為如下兩種類型。
卡片發(fā)行者安全域：負(fù)責(zé)卡片管理功能，控制其他安全域的生命周期，山卡片發(fā)行者(通常是運營商)掌控，
應(yīng)用提供方安全域：應(yīng)用提供方可以在自己控制的安全域內(nèi)下載及安裝新的應(yīng)用。
另外，相關(guān)各技術(shù)環(huán)節(jié)對應(yīng)用安全也有保障。
SIM/UIM卡：按照GP標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)卡片的應(yīng)用管理構(gòu)架，保證卡片上交易的安全性以及應(yīng)用能夠安全的通過空中下載；
受理終端(POS)受理終端需根據(jù)應(yīng)用發(fā)行方的密鑰管理體系、技術(shù)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程要求進行定制；
應(yīng)用發(fā)行系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計符合GP標(biāo)準(zhǔn)，分為卡片發(fā)行方、應(yīng)用發(fā)行方系統(tǒng)，采用完全分離的密鑰體系，各自獨立管理；
手機終端：只作為透明的傳輸通道，不存儲任何與應(yīng)用發(fā)行、電子錢包消費、充值過程相關(guān)的密鑰、證書，降低被破解風(fēng)險。
(3)匱電工作模式
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 智能電網(wǎng) 通信技術(shù)
隨著當(dāng)前資源環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻、能源價格劇烈波動、用電負(fù)荷不斷攀升、用戶供電要求日趨嚴(yán)格，電力行業(yè)也因此而面臨極大的挑戰(zhàn)，推動電力系統(tǒng)建設(shè)，使之更為環(huán)保、安全、經(jīng)濟成為現(xiàn)階段國內(nèi)電力行業(yè)建設(shè)的一個首要目標(biāo)。
智能電網(wǎng)的概念最早由歐美發(fā)達國家提出，其要求建設(shè)經(jīng)濟環(huán)保、安全友好以及靈活的智能電網(wǎng)，并就此啟動了相關(guān)研究與示范。智能電網(wǎng)對于不同能源類型發(fā)電方式均能夠適應(yīng)，可協(xié)調(diào)太陽能、石油、風(fēng)能、天然氣、煤炭以及核能等不同發(fā)電方式，有利于降低電網(wǎng)損耗，提高運行可靠性，有效避免大規(guī)模停電事故。由此來看，智能電網(wǎng)已成為電力系統(tǒng)在未來的主要發(fā)展趨勢。
1 智能電網(wǎng)定義與特征
智能電網(wǎng)以電力系統(tǒng)為對象（包括發(fā)電、輸變電、配電、用戶、電力調(diào)度以及信息等），研發(fā)探索電網(wǎng)控制技術(shù)、管理技術(shù)以及信息技術(shù)，實現(xiàn)三者有機結(jié)合，從而以智能交流方式覆蓋發(fā)電到輸電、用電各個環(huán)節(jié)，對電力生產(chǎn)、輸送以及使用予以系統(tǒng)性優(yōu)化。智能電網(wǎng)特征表現(xiàn)主要包括如下幾點：
（1）交互。
（2）自愈。
（3）活躍市場。
（4）互動。
（5）對資產(chǎn)予以優(yōu)化并保持高效運行。
（6）能夠兼容儲能與發(fā)電系統(tǒng)。
（7）供給優(yōu)質(zhì)電能。而要想實現(xiàn)智能電網(wǎng)，技術(shù)支撐極為關(guān)鍵。
2 智能電網(wǎng)通信技術(shù)
在智能電網(wǎng)建設(shè)中，具有實時、高速、集成以及雙向特征的通信系統(tǒng)是必要前提和基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)無法在脫離上述通信系統(tǒng)的前提下實現(xiàn)自身特征，因為智能電網(wǎng)需要通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、保護以及控制。所以建立通信系統(tǒng)意味著智能電網(wǎng)建設(shè)邁出了最初一步。與此同時，通信系統(tǒng)也必須像電網(wǎng)一樣普及到終端用戶，從而將電網(wǎng)與通信網(wǎng)有機互聯(lián)，緊密聯(lián)系，智能電網(wǎng)由此才能實現(xiàn)其既定目標(biāo)，體現(xiàn)出主要特征。當(dāng)前，通信系統(tǒng)的實時集成與高速雙向特征使得智能電網(wǎng)成為具備電力以及實時信息交換互動的動態(tài)性基礎(chǔ)設(shè)施，電網(wǎng)供電安全性與可靠性得到提升，同時資產(chǎn)利用率也相應(yīng)提高，有利于促進電力市場發(fā)展繁榮。
智能電網(wǎng)以雙向、高速通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)持續(xù)性自我矯正與常規(guī)監(jiān)測，從而能夠發(fā)揮自愈的功能；其對于各類擾動能夠給予實時監(jiān)測，并根據(jù)實際情況進行補償，或者對電流重新分配，確保電網(wǎng)安全運行。而在通信系統(tǒng)中，以智能表計、保護系統(tǒng)、智能電子設(shè)備（IEDs）、控制中心以及電力電子控制器等為主的各類技術(shù)的應(yīng)用也在很大程度上提高了電網(wǎng)掌控能力，有利于提升供電服務(wù)水平。
智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域重點體現(xiàn)在兩個方面，首先是開放性通信架構(gòu)，營造即插即用環(huán)境，從而為電網(wǎng)元件提供網(wǎng)絡(luò)化通信環(huán)境；其次是統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各類智能電子設(shè)備和電路傳感器之間能夠?qū)崿F(xiàn)彼此無縫通信，從而使不同設(shè)備之間、設(shè)備與系統(tǒng)以及不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)相互操作功能。就此點來看，電力公司與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu)以及制造企業(yè)彼此深入合作，確保通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。
傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中，發(fā)電、輸電、配電到終端用戶之間均彼此獨立，屬于單一通信體系，一旦出現(xiàn)電力運行事故則無法及時通聯(lián)信息，對各方面資源也難以做出有效調(diào)配。所以構(gòu)建安全可靠、高速集成的雙向通信網(wǎng)絡(luò)成為智能電網(wǎng)運行的必要基礎(chǔ)。
智能電網(wǎng)建設(shè)中，集成通信系統(tǒng)主要包括兩個部分：
（1）主網(wǎng)通信，覆蓋智能電網(wǎng)信息架構(gòu)調(diào)度與控制中心、發(fā)電以及輸電網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、管理平臺等組成部分。其旨在推動全自動化控制這一目標(biāo)的實現(xiàn)，重視可靠性較高、可控性傳輸路由以及高帶寬，該部分管理層面相對簡單且不會受到人為因素影響，變電站則形成多方向、多路互聯(lián)模式，從而實現(xiàn)了N-M狀態(tài)下的通信需求，通過網(wǎng)絡(luò)固有的堅強性確保整個系統(tǒng)具有高度可靠性。
（2）終端用戶側(cè)與配電網(wǎng)通信，此種模式主要為高、中、低壓配電網(wǎng)，如電器以及用戶電表等各類通信系統(tǒng)，具有多樣化的通信方式，例如電力線載波技術(shù)、光纖通信技術(shù)以及無線通信技術(shù)等等。
就電力通信技術(shù)發(fā)展層面而言，電力通信網(wǎng)絡(luò)在智能電網(wǎng)主網(wǎng)架上仍然會采取高速率、寬帶化、大容量、智能化以及分組化的發(fā)展趨勢，并且以O(shè)PGW、ADSS以及OPPC在內(nèi)的各類光纜通信為重點。而下一代光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)則多以IP扁平化集中控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，在多點對多點的基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及高速寬帶模式的多重傳輸網(wǎng)絡(luò)，控制中心工作可靠性得到提升。在光傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展下，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和傳輸網(wǎng)絡(luò)之間將不斷深度融合，從而提高網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)適應(yīng)性，增加其承運成本以及優(yōu)先級控制，基礎(chǔ)傳送網(wǎng)絡(luò)固有利用效率也大大提升。與此同時，數(shù)據(jù)網(wǎng)也逐步演變向IPv6，并且在基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)中引入電信級以太網(wǎng)。而就技術(shù)細(xì)節(jié)而言，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)將用戶行為和業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計性質(zhì)相互結(jié)合，從而構(gòu)建出高QoS、自適應(yīng)型以及高效性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3 結(jié)語
在智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展過程中，通信技術(shù)是其重要的基礎(chǔ)；隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展完善，相信通信技術(shù)也將獲取巨大發(fā)展空間，從而在智能電網(wǎng)建設(shè)中得到更為廣泛的應(yīng)用，為智能電網(wǎng)運轉(zhuǎn)提供優(yōu)良保障。但在實踐過程中依然存在諸多問題需要我們?nèi)ソ鉀Q，例如基礎(chǔ)平臺的可擴展性、規(guī)范性以及兼容性不足等等。筆者就此探討了智能電網(wǎng)及其電力系統(tǒng)通信技術(shù)，希望有所貢獻。
參考文獻
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一、智能電網(wǎng)的特點
智能電網(wǎng)是通過先進的傳感、測量與設(shè)備技術(shù)，高效的控制方法以及正確的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，在高速的、集成的、雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實現(xiàn)電網(wǎng)的升級，使電網(wǎng)更加安全、可靠、經(jīng)濟與環(huán)保，因此也被成為“電網(wǎng)2.0”。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和兼容性都較強，在傳輸信息的過程中，保證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高效運行，并能夠兼容多種形式的數(shù)據(jù)，從而發(fā)揮智能電網(wǎng)的綜合功能。在電網(wǎng)發(fā)生巨大的擾動如自然災(zāi)害、極端的天氣條件等情況下，仍能保證對用戶持續(xù)供電，而不至于發(fā)生大面積停電的現(xiàn)象。此外，智能電網(wǎng)具備一定的自愈性，能及時修復(fù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自身存在的漏洞，并具有一定的安全評估能力和強大的預(yù)警防控能力，從而有助于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的運行。智能電網(wǎng)還具有運營成本低、經(jīng)濟效益好的特點，能夠較好的實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，支持電力市場的運營[1]。
二、智能電網(wǎng)信息和通信技術(shù)的關(guān)鍵問題
2.1設(shè)計層次模型
在智能電網(wǎng)的層次模型中，存在通信網(wǎng)架層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層、電網(wǎng)設(shè)備層等四個層次，各層次間如果未能做到有效的結(jié)合，便難以發(fā)揮智能電網(wǎng)的整體功能。由于智能電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計人員在設(shè)計智能電網(wǎng)時，應(yīng)注重對每個模型的分析，通過對功能構(gòu)造、操縱特點等方面的詳細(xì)分析，設(shè)計出合適的模型，從而對每個模型加以結(jié)合，發(fā)揮出智能電網(wǎng)的優(yōu)勢，更好地為廣大用戶提供服務(wù)。
2.2構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系
智能電網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備眾多，如果缺乏完善的信息及通信標(biāo)準(zhǔn)體系，未能保證各部分之間的有效協(xié)調(diào)，便難以發(fā)揮至智能電網(wǎng)的優(yōu)勢。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)體系逐漸難以適應(yīng)高流量信息傳遞的要求，因此必須設(shè)計出一套標(biāo)準(zhǔn)的智能電網(wǎng)體系，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整，在簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式的同時，提高網(wǎng)絡(luò)體系的運用效率，從而增強網(wǎng)絡(luò)體系的實用性，創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益。
2.3加強信息系統(tǒng)安全防護
傳統(tǒng)的安全防護通常集中于電網(wǎng)穩(wěn)定、設(shè)備安全等物理方面的安全，對信息方面的安全缺乏重視，對信息系統(tǒng)的脆弱性和風(fēng)險性缺乏有效的評估，在信息系統(tǒng)受到威脅時缺乏相應(yīng)的應(yīng)對能力，對重要系統(tǒng)的可靠性和敏感信息的安全性缺乏足夠的重視，從而出現(xiàn)一系列的信息系統(tǒng)安全防護問題。應(yīng)對信息安全予以足夠的重視，安排專業(yè)的工作人員對網(wǎng)絡(luò)安全采取足夠的保護，設(shè)置相應(yīng)的防御體系，制定應(yīng)急處理方法，在系統(tǒng)安全受到威脅時能夠及時的處理，從而保證智能電網(wǎng)的有效使用[2]。
2.4及時更新設(shè)備
隨著智能電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，用戶數(shù)量的增加，社會通信用戶流量也在不斷的增長，因此必須及時的更新設(shè)備，對現(xiàn)有的通信設(shè)備采取升級處理，從而保證智能電網(wǎng)能夠有效的發(fā)揮作用。電網(wǎng)企業(yè)在運營期間，應(yīng)及時的引進國外先進的信息和通信技術(shù)，更新相應(yīng)的設(shè)備，完善智能電網(wǎng)的功能，從而更好地發(fā)揮智能電網(wǎng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)企業(yè)利益的最大化[3]。
2.5構(gòu)建信息和通信技術(shù)體系
在電力系統(tǒng)運行過程中，發(fā)電和用電都是其中重要的部分，通過對信息和通信技術(shù)體系的構(gòu)建，使通信網(wǎng)絡(luò)能夠廣泛的運用到這兩個部分的各個環(huán)節(jié)中，比如以自動抄表和自動測量的智能方式取代傳統(tǒng)的人工抄表和測量的方式等，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化管理。智能電網(wǎng)的模式從局部信息的監(jiān)控實現(xiàn)對整體信息的監(jiān)控，使分散在各個類型系統(tǒng)中的信息得以系統(tǒng)集成，從而滿足用戶的各種需求。
0引言
電力通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，是維持保障電力市場有效運轉(zhuǎn)的條件和基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)的發(fā)展還存在一些諸如安全性、穩(wěn)定性等方面的問題。電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，能夠為電力系統(tǒng)提供一定的保障。電力通信技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高電力通信的質(zhì)量及水平，保障電網(wǎng)能夠安全、穩(wěn)定的發(fā)電及供電，推動智能電網(wǎng)實現(xiàn)有序發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)重視電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，積極的探索電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的新領(lǐng)域。
1電力通信具體的技術(shù)
1.1通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
電力行業(yè)作為我國經(jīng)濟命脈型的行業(yè)，通過電力技術(shù)的不斷改造創(chuàng)新，電力通信網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，在業(yè)務(wù)量方面，其質(zhì)量和數(shù)量都發(fā)生了較大的變化。電力通信中的微波電路以及光纖線路距離都得以加大。電力通信也由原來的語音通信網(wǎng)發(fā)展成了具備電力收費智能化、電力調(diào)度自動化以及繼電保護智能化的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)性的通道。增強電力科學(xué)管理的水平，重視電力通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的檢測，及時發(fā)現(xiàn)電力問題，保障電力系統(tǒng)的健康運轉(zhuǎn)。
1.2光纖通信技術(shù)
光纖通信技術(shù)是電力系統(tǒng)中運用最廣泛的技術(shù)。所謂光纖通訊技術(shù)是一種傳輸形式，它是以光導(dǎo)纖維為傳輸?shù)拿浇椋瑢Χ喾N不同類別的信號進行傳輸。光纖通信技術(shù)不僅載荷量大，而且安全性也高，已經(jīng)在人們生產(chǎn)生活中廣泛應(yīng)用，充分表明了其具備較高的使用價值。光纖通信技術(shù)的制作材料是電氣絕緣體，運用多芯組成的光纜充分保障通信質(zhì)量，減小所占空間。
1.3智能電力設(shè)備技術(shù)
該項技術(shù)又包括了電力電子技術(shù)、儲能技術(shù)以及智能感應(yīng)技術(shù)。電力電子技術(shù)方面，智能電網(wǎng)發(fā)展中會有許多的分布式能源接入其中，一定程度上影響了輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。為解決這類問題，在接入智能電網(wǎng)之前，要對所產(chǎn)電能進行電力電子技術(shù)方面的處理。因此，智能電網(wǎng)的發(fā)展會較大規(guī)模的用到電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)能夠有效提高點的質(zhì)量水平和發(fā)電的效率，還可以提高用電的效率，節(jié)約電能、降低耗損。儲能技術(shù)方面，在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，由于受條件限制，電能是不能進行存儲的。儲能技術(shù)的發(fā)展為電能存儲提供了可能。間歇性能源（風(fēng)能、太陽能等）的波動性影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這時儲能技術(shù)的應(yīng)用就能大大降低這種波動。另外，儲能技術(shù)還可以較好的運用到電力系統(tǒng)中的削峰填谷中。智能感應(yīng)技術(shù)方面，智能電網(wǎng)作為大規(guī)模復(fù)雜化的系統(tǒng)，為保障其正常運行，需要對該系統(tǒng)進行全面的監(jiān)測。這一監(jiān)測過程的有效實施離不開智能感應(yīng)技術(shù)的支持，變電技術(shù)應(yīng)接入必要的無線感應(yīng)器或光纖感應(yīng)器，利用這些智能感應(yīng)技術(shù)對智能電網(wǎng)設(shè)備的溫度高低、濕度大小以及設(shè)備位置進行監(jiān)控。
2電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用分析
該技術(shù)在智能電網(wǎng)中具體應(yīng)用體現(xiàn)在4個不同的方面，如新能源方面、配電方面、變電方面以及輸電方面。
2.1新能源方面
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，大多需要依靠不可再生的能源維持電力系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)和運用，使得許多的可再生性能源得到開發(fā)和利用，改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)運用單一不可再生能源的缺陷。電力企業(yè)也在加大對新能源利用的研究，使可再生的新能源能夠運用到電力通信中。應(yīng)當(dāng)科學(xué)的確定電力通信的接口，利用電力通信系統(tǒng)對電壓等進行有效智能化的控制。新能源的發(fā)電過程中，利用電力通信技術(shù)實現(xiàn)對功率和電力管理的啟動及控制，形成科學(xué)的新能源需求管理體系。
2.2配電方面
電力通信技術(shù)在配電方面也同樣是十分必要的。配電網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)主要的組成部分，不同于以往傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，智能電網(wǎng)擁有較強的靈活性、較高的可行性以及較好的適合性。為確保電網(wǎng)高效的運作，應(yīng)當(dāng)運用智能化的技術(shù)對電力出現(xiàn)的故障進行分析和解決，排除電網(wǎng)內(nèi)的安全隱患。電力通信技術(shù)的應(yīng)用還能對配電系統(tǒng)的優(yōu)化、兼容以及集成產(chǎn)生較好的效果。
2.3變電方面
智能變電站是智能電網(wǎng)中的終端設(shè)備，它為電力通信技術(shù)的應(yīng)用提供不可或缺的條件。在智能電網(wǎng)中，電力通信技術(shù)是對智能變電站進行控制、對數(shù)據(jù)監(jiān)控進行安裝。智能變電站通過傳感及智能控制技術(shù)，以智能設(shè)備、信息平臺等為基礎(chǔ)條件，將實時性的監(jiān)測數(shù)據(jù)利用電力通信技術(shù)傳輸至集控中心。依照集控中心的命令進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，提高智能電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性。
2.4輸電方面
與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，智能電網(wǎng)的容電量較大，耗能也低。目前國內(nèi)智能電網(wǎng)主要是采用可再生的能源資源維持正常運行。這對于電力系統(tǒng)的工作人員來說，便于對電力跨區(qū)域的具體情況進行優(yōu)化配置。電力企業(yè)依據(jù)電力通信技術(shù)的具體應(yīng)用狀態(tài)，深入研究智能電網(wǎng)的運輸能力和監(jiān)控能力，從而保障電力輸送實現(xiàn)高效化及安全性。例如，電力企業(yè)在監(jiān)控電力輸送過程中，會利用智能化的通訊手段及時準(zhǔn)確地掌握智能電網(wǎng)的相關(guān)狀況，同時依據(jù)接收到的信息進行及時科學(xué)的處理電力通信技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的問題。
3結(jié)論
電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中逐漸得到廣泛的應(yīng)用，成為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要影響因素。電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的新能源、配電、變電以及輸電等方面得到充分的開發(fā)和利用，使電力信息技術(shù)的水平得到不斷地提升，促進了智能電網(wǎng)更加高效、安全地運轉(zhuǎn)。所以，加強電力通信技術(shù)的發(fā)展變得更為重要，電力企業(yè)也應(yīng)當(dāng)加大對電力通信技術(shù)的研究，積極探索出更多適合于智能電網(wǎng)健康發(fā)展的新領(lǐng)域、新方面，推動電力企業(yè)可持續(xù)的發(fā)展，促進智能電網(wǎng)更好地為社會的生產(chǎn)和生活服務(wù)。
在過去，有線通信技術(shù)的使用需要進行溝槽施工、電纜架設(shè)等，需要電力企業(yè)投入大量的建設(shè)資金。而無線通信技術(shù)的使用則省去了很多地面施工經(jīng)費，只需要在信號接收點安裝一下信號接收器就可以了，大大降低了通信的資金，成本較低。
2.無線通信技術(shù)具有安裝方便、工期短特點。
在有線通信的施工過程中，通信設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)復(fù)雜，施工周期也較長。與之相比，無線通信的安裝比較簡單，工期也短，能夠在較短的時間內(nèi)滿足人們對信號傳遞的需求。
3.無線通信技術(shù)信號適應(yīng)性強。
從信號強度來說，有線通信會受到地理位置等因素的影響給用戶帶來很多麻煩，而無線通信則很少受到外界因素的制約，信號的適應(yīng)性更強。
4.無線通信技術(shù)擴展性大。
目前，我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)已經(jīng)普遍采用無線通信技術(shù)，但是在落后地區(qū)依舊采用的是有線通信技術(shù)。今后，隨著經(jīng)濟社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，通信技術(shù)和通信設(shè)備將會在更大程度上得到發(fā)展，這就使得我國無線通信技術(shù)在將來也擁有更大的擴展空間。
二、無線通信技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的實施要點分析
目前，無線通信技術(shù)已經(jīng)在很多地方的智能電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。從現(xiàn)有的技術(shù)條件來看，我國目前智能電網(wǎng)中運用的無線通信技術(shù)主要包括3G技術(shù)、WLAN技術(shù)、WMN技術(shù)以及LMDS技術(shù)等，這些無線通信技術(shù)的應(yīng)用在保證信號的穩(wěn)定傳遞方面發(fā)揮著重要作用。下面，我們就對這些無線通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進行分析。
1.3G技術(shù)的應(yīng)用。
當(dāng)前，3G技術(shù)已經(jīng)形成了包括鏈路預(yù)算和傳播模型預(yù)算以及計算機仿真在內(nèi)的一套建網(wǎng)理論，并在很多地區(qū)得到了的大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。由此可見，3G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)具有相當(dāng)多的實踐經(jīng)驗，為智能配電網(wǎng)提供了成熟的技術(shù)支撐。
2.WLAN技術(shù)的應(yīng)用。
WLAN技術(shù)是傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，通過射頻技術(shù)來進行數(shù)據(jù)信息的發(fā)送和接收。現(xiàn)在，WLAN技術(shù)也逐漸走向成熟，WLAN產(chǎn)品也已經(jīng)開始進行批量生產(chǎn)，為智能配電網(wǎng)提供物質(zhì)幫助。但是，WLAN技術(shù)的應(yīng)用過程中在數(shù)據(jù)安全方面存在一些隱患，需要做好防范工作。
3.WMN技術(shù)的應(yīng)用。
與3G技術(shù)和WLAN技術(shù)相比，WMN技術(shù)是一種新興的技術(shù)，它不僅在無線寬帶的接入中發(fā)揮著重要作用，而且可以與數(shù)據(jù)和圖像采集結(jié)合在一起對目標(biāo)實行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控等，現(xiàn)在已經(jīng)在工業(yè)、交通以及環(huán)境檢測等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，也為智能配電網(wǎng)的構(gòu)建提供技術(shù)支持和保證。
4.LMDS技術(shù)的應(yīng)用。
在智能電網(wǎng)中，LMDS技術(shù)是一種固定寬帶無線接入應(yīng)用技術(shù)，它通過毫米波進行數(shù)據(jù)傳輸，從而在一定范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)、視頻以及數(shù)字雙工語音等業(yè)務(wù)，是智能配電網(wǎng)中一種很好的寬帶固定無線接入解決方法。
