[發明專利]一種基于泛能網關的泛能網系統及其構建方法

有效

• 申請號: 201110021237.4
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102426438A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 董勝龍;甘中學;蔡奇志
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及到實現能源優化利用的泛能網技術，具體的，涉及到一種基于泛能網關的泛能網系統，以及該系統的構建方法。

背景技術

物質和能源是人類社會的生存發展不可或缺的兩大重要組成要素，隨著世界人口的急劇膨脹，自然資源的日漸減少，對于物質和能源的需求日益緊迫，嚴重時甚至在局部地區引發爭端和戰爭。

有鑒于此，節能環保，如何節約、高效的使用自然界中有限的物質和能源，已經成為世界各國人民的共識，成為各國科學家亟待研究的課題。

21世紀是信息技術突飛猛進發展的時代。在當前的信息時代，利用信息技術提高物質和能源的利用效率，是促進節能環保技術的發展的一個主要途徑。具體來說，就是要利用信息技術對現有的物質和能源的生產、儲存、應用、再生網絡進行優化，實現智能化的調度和利用，從而最大限度的節約能源，提高物質和能源的利用效率。

因此，需要對物質、能源、信息進行三流耦合以實現分層優化和智能應用。對于上述的三流耦合和分層優化，目前國內外已經有一些比較接近的思路，但是這些已有的思路存在著多種缺陷。

例如在國內，類似的有國家電網的智能電網，該智能電網是將現有的電力網與網絡通信技術相結合，實現電能生產、傳輸和利用的智能化，其基本特征是在技術上要實現信息化、自動化、互動化。然而，國家電網的智能電網技術僅僅是單一針對電能的信息化技術。

在國外，類似的有IBM的“智慧地球”和“云計算”概念。智慧地球也稱為智能地球，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯網”，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。“智慧地球”的實質是物聯網與互聯網整合，以實現物與物的連接。云計算則是在最頂層提供一定的數據服務功能。

但是，上述兩種方案都缺乏對能源系統綜合的優化和協調控制，導致不能完全實現用戶所期望的經濟利益和社會效益。并且，這兩種方案完全依賴于物聯網和互聯網的覆蓋率，因而在Internet沒有覆蓋的區域缺乏信息交互的方案。此外，這些方案中的網絡結構扁平龐大而復雜，無法根據用戶需求改變系統規模，從而無法實現靈活而健壯的組網優化。

現有技術中的思路都是利用已有的網絡組成混合組網系統。在該混合組網系統中，能量、物質與信息處于不同的管網子系統，通過中央控制器和電子通信技術實現互連。進而，以信息網關為核心在一定程度上完成單一類型的能源或者應用技術的改進。這種改進在系統模型和優化范疇方面存在諸多局限性。

此外，現有技術中都是采用混合組網、同步運行的思路，而沒有從根本上解決能量、物質和信息的三流耦合與分離的技術實現問題。由于這種混合網絡存在一些固有的技術局限性，導致先進的通信技術在能源領域內的行業應用存在多種困難，具體表現在如下3個方面：

(1)通信網絡的完備性影響整個泛能網的覆蓋區域。

無論是有線還是無線方式，通信網絡都難以杜絕覆蓋盲區，有些時候還需要專門的工程措施和設備。對于一些成熟的能源系統來說，增加額外的通信網絡存在困難。

(2)通信網絡對于環境的要求有時難以滿足。

現代通信技術是通過電磁信號實現信號的傳播。電子設備和電磁信號對于溫度、濕度、障礙物規模等因素敏感。能源領域內常見的工作環境往往不能滿足通信的要求。例如，500℃左右煙氣溫度信息的長距離傳播，濕度和地形復雜的井下環境信息的傳輸等。

(3)電子信息技術的發展方向和能源行業的需求存在一定的差異。

長期以來，電子信息技術，特別是通信技術，致力于更大帶寬、更高速率的方向，器件和算法理論都具有高采樣、大容量、扁平化的發展趨勢。而業務的QoS(Quality?of?Service，服務質量)往往因為通信技術和環境的高復雜度變得難以控制，這是通信技術行業應用的一項重要障礙。另一方面，在能源領域中對于通信數據流量的要求不是很大，但對于信號的精確程度則要求很高，往往需要16bit甚至更高的采樣精度(通信系統的采樣精度一般在10bit以下)。更重要的是，能源領域內的交互信息和能量與物質的生產與流通直接相關。因而期望信息能夠被100％的正確傳輸，至少是QoS完全可控。

有鑒于此，有必要對現有技術中的這種混合組網進行升級，從基礎的原理方法上尋找解決問題的根本途徑，提出一種完全不同的信息傳播機制，并且可以和能源領域的行業特點緊密結合，盡量利用現有的技術設備，實現能源、物質和信息的三流耦合和分層優化，構建一種全新的泛能網。