智能電網(wǎng)信息與量測(cè)技術(shù)

1、第三章第三章智能電網(wǎng)信息與量測(cè)技術(shù)智能電網(wǎng)信息與量測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容高級(jí)量測(cè)體系高級(jí)量測(cè)體系 (AMI) 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 背景 驅(qū)動(dòng)力主要組成部分主要組成部分 智能電表 通訊網(wǎng)絡(luò) 計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) (MDMS) 用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)(HAN)AMI論證論證 成本 收益 例證AMI和智能電網(wǎng)和智能電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)高級(jí)量測(cè)體系量測(cè)系統(tǒng)的演變1985 19951996 20052006AMRAMMAMI運(yùn)行效益數(shù)據(jù)管理用戶通訊AMI 連接用戶并加強(qiáng)了資源和資產(chǎn)優(yōu)化管理AMM 提高了信息質(zhì)量AMR 提高了運(yùn)行效益智能和控制功能智能和控制功能AMI相對(duì)于AMR AMR:自動(dòng)抄表方案 從遠(yuǎn)程讀一個(gè)累積的計(jì)量值

2、單向通訊 以月為計(jì)量周期 AMI: 高級(jí)量測(cè)體系 完整的體系可遠(yuǎn)程讀取多個(gè)間隔計(jì)量值 雙向通訊 提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)以能支持分時(shí)電價(jià)（TOU pricing） 遠(yuǎn)程系統(tǒng)或軟件升級(jí) 支持用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò) 和很多其它功能AMI實(shí)施的驅(qū)動(dòng)力世界范世界范圍圍內(nèi)內(nèi)電電力公司力公司實(shí)實(shí)施施變變革和革和產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)升升級(jí)級(jí)的的動(dòng)動(dòng)力力供求關(guān)系和供求關(guān)系和電電網(wǎng)的制網(wǎng)的制約約 電網(wǎng)可靠性 / 停電的制約 / 供電不足 日益增加的分布式電源 多向潮流競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的爭(zhēng)激烈的電電力市力市場(chǎng)場(chǎng) 電力公司降低成本和增加收入的目標(biāo) 日益增多的復(fù)雜計(jì)費(fèi)方式 用戶服務(wù)的要求技技術(shù)術(shù)的的進(jìn)進(jìn)步步 、電子和通訊技術(shù)的進(jìn)步 成本降低而同時(shí)功能提高

3、 用于數(shù)據(jù)管理的信息系統(tǒng)日益完善環(huán)環(huán)境保境保護(hù)護(hù)和政治和政治壓壓力力 立法的要求 (如, EPACT 2005) 對(duì)能效的追求 為應(yīng)對(duì)溫室效應(yīng)而尋求礦物燃料的替代品 公眾對(duì)鄰近電力設(shè)施的抵觸AMI效益節(jié)能和能效節(jié)能和能效運(yùn)行效率運(yùn)行效率用戶服務(wù)用戶服務(wù)用戶利益用戶利益促成智能電網(wǎng)所需的技術(shù)和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)促成智能電網(wǎng)所需的技術(shù)和應(yīng)用的實(shí)現(xiàn) 電網(wǎng)運(yùn)行和優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行和優(yōu)化: 電壓和無功優(yōu)化, 運(yùn)行, 規(guī)劃，等電表更換電表更換現(xiàn)金流現(xiàn)金流 讀表讀表: 自動(dòng), 頻繁, 準(zhǔn)確 呼叫中心呼叫中心: 減少費(fèi)用估計(jì), 提高詢問應(yīng)答 故障管理故障管理: 即時(shí), 定位, 檢測(cè) 收費(fèi)收費(fèi): 各種計(jì)費(fèi)選擇 表計(jì)準(zhǔn)確度表計(jì)

4、準(zhǔn)確度: 提高 負(fù)荷研究負(fù)荷研究; 提高數(shù)據(jù)質(zhì)量 竊電檢測(cè)竊電檢測(cè):提高檢測(cè)率 DSM: 電價(jià), 需求響應(yīng), 用戶信息智能電表雙向間隔量測(cè)數(shù)據(jù)智能電表 每一個(gè)用戶處 記錄雙向間隔消費(fèi)信息小時(shí)、 30 分鐘、 15 分鐘 或 5 分鐘等KWh、 KVARh、 V、 KW,等 其它功能如遠(yuǎn)程斷開和重接、 即時(shí)讀表、 斷電報(bào)警、 表計(jì)干擾檢測(cè)、 遠(yuǎn)程設(shè)定和軟件升級(jí)變壓器表計(jì) 記錄雙向間隔消費(fèi)信息和電壓信息 數(shù)據(jù)可用于變壓器負(fù)荷管理和負(fù)荷研究饋線表計(jì) 記錄雙向間隔消費(fèi)信息和電壓信息15分鐘、 5分鐘、 或更短 支持系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行、電壓優(yōu)化、系統(tǒng)分析和規(guī)劃、負(fù)荷研究和預(yù)測(cè)等多層次的通訊網(wǎng)絡(luò)廣域通訊網(wǎng)絡(luò)(W

5、AN) IP 網(wǎng)絡(luò)：開放式的、安全的 專用的或公眾的網(wǎng)絡(luò) 有些使用通訊公司的托管服務(wù) WiMAX, 數(shù)字無線通信 2.5G, 3G, 3G+, MPLS 問題: 公共網(wǎng)絡(luò)生命周期短，難于滿足AMI 的期望 很多地方很難有一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)電力公司的服務(wù)范圍 通常是混合網(wǎng)絡(luò)(電力公司專用網(wǎng) + 第三方網(wǎng)絡(luò))局域通訊網(wǎng)絡(luò)(LAN) 大部分是私網(wǎng)協(xié)議 電力線載波 (PLC，DLC) 基于高塔的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線射頻系統(tǒng) 無線射頻網(wǎng)狀系統(tǒng)（Mesh） 電力線寬帶 (BPL) 趨勢(shì)是緩慢移向開放式標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP, ANSI C12.22 主要考量是低成本發(fā)展趨勢(shì)：集成的通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集流程自動(dòng)數(shù)據(jù)采集

6、系統(tǒng) (ADCS) 按照預(yù)定時(shí)間收集電表測(cè)量值（通常是午夜之后）或即時(shí)讀取 把數(shù)據(jù)傳回網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心 (NOC) 把數(shù)據(jù)放在企業(yè)服務(wù)總線 (ESB) 上ESB 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送站 把數(shù)據(jù)分送給 計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（MDMS）和其它信息系統(tǒng)MDMS 處理數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)傳給其它信息系統(tǒng), 如: 計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 用戶網(wǎng)站 (以便用戶在每天 早晨6點(diǎn)查看前一天的用電)計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDMS)一個(gè)用于獲取、處理和存儲(chǔ)計(jì)費(fèi)表計(jì)測(cè)量值，并具有分析工具以便和其它信息系統(tǒng)交互使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) AMI系統(tǒng)表計(jì)管理 (增加修改消除） AMI表計(jì)控制 接通斷開 重新設(shè)定 日程管理 計(jì)費(fèi)之外的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 表計(jì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資產(chǎn)管理 接

7、通斷開的過程管理 干擾檢測(cè) 故障及故障恢復(fù)數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)分析和自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)工作票的生成和處理MDMS功能 自助帳單分析 支持客戶服務(wù)人員 需求響應(yīng) 批發(fā)市場(chǎng)Wholesale 大 C&I用戶 分時(shí)電價(jià) 特殊計(jì)費(fèi) 規(guī)劃 運(yùn)行 GIS & OMS 集成 供應(yīng)聚合 未計(jì)能量的分配預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證、估計(jì)和編輯（數(shù)據(jù)驗(yàn)證、估計(jì)和編輯（VEE）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)負(fù)荷研究和定價(jià)收入保護(hù)Revenue Protection結(jié)算Settlement配電效率復(fù)雜的計(jì)費(fèi)用戶服務(wù) 負(fù)荷曲線 市場(chǎng)分類 服務(wù)成本 高峰期電價(jià) 短期 中期 長期 未計(jì)量的收入 竊電檢測(cè) 非正常電表檢測(cè)數(shù)據(jù)分類和負(fù)荷建模Segme

8、ntation and Load Modeling費(fèi)用計(jì)算Configurable Calculation Logic & Billing多維聚合Multi-Dimensional Aggregation用戶費(fèi)用分析Customer Bill Integration & Analytics系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用MDMS和其它系統(tǒng)的集成計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負(fù)荷研究預(yù)測(cè)管理故障管理配網(wǎng)運(yùn)行客戶服務(wù)帳戶管理CIS,計(jì)費(fèi)復(fù)雜計(jì)費(fèi)SCADA數(shù)據(jù)等間隔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)AMI采集系統(tǒng)手持移動(dòng)采集系統(tǒng)資產(chǎn)分析收入保護(hù)客戶支持企業(yè)服務(wù)總線企業(yè)服務(wù)總線運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)采集系采集系統(tǒng)統(tǒng)其它應(yīng)用其它

9、應(yīng)用系統(tǒng)范圍的系統(tǒng)能觀性“虛擬表計(jì)” 可提供系統(tǒng)任何一點(diǎn)的以小時(shí)計(jì)的歷史的和預(yù)測(cè)的負(fù)荷信息減少設(shè)備過負(fù)荷和損壞 提高固定資產(chǎn)投資時(shí)機(jī)和針對(duì)性 提高相間平衡和線路利用率 改善電壓調(diào)節(jié)，提高電容器安放選擇提高資產(chǎn)容量選擇和一致性識(shí)別異常線損和竊電有選擇地對(duì)用戶實(shí)施負(fù)荷控制用戶信息網(wǎng)站把用戶帳單和用電信息集成在一起 可讀到前一天的用電為用戶提供詳細(xì)用電曲線和費(fèi)用信息 分析TOU 或 CPP 對(duì)帳單的影響 推薦策略以助其減少費(fèi)用減少用戶服務(wù)成本 網(wǎng)上自助服務(wù)減少高額帳單抱怨電話 呼叫中心的顯示有助于一次解答用戶的疑問00.10.20.30.4$0.51814182024Critical priceTO

10、U Peak PriceStandard RatePeak price w/ CPP企業(yè)范圍內(nèi)的信息系統(tǒng)集成輸電系統(tǒng)控制系統(tǒng)管理MWMOMSGIS 資產(chǎn)管理資產(chǎn)管理維護(hù)系統(tǒng)規(guī)劃饋線自動(dòng)化 資源管理規(guī)劃&預(yù)測(cè) 工作安排結(jié)算交易&合約資源調(diào)度SCADADMS系統(tǒng)運(yùn)行用戶服務(wù)MDMSCIS計(jì)費(fèi)呼叫中心發(fā)電控制 變電站自動(dòng)化 EMS用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)(HAN) 配合用戶門戶網(wǎng)站、連接智能電表和戶內(nèi)可控的設(shè)備 室內(nèi)顯示器 (IHD) 可編程通訊溫控器 (PCT) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (PHEV) 、電動(dòng)汽車 (EV）或其它儲(chǔ)電裝置 其它智能家用電器, 等 主要技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn) 通訊：WiFi, RF,

11、 電力線載波, 光纖等 標(biāo)準(zhǔn)：ZigBee, HomePlug, 6LowPAN等，處于快速整合階段HAN的效益 使得用戶更好地管理用電 被動(dòng)的: 理解用電 IHDs 提供了詳細(xì)的用電信息和計(jì)費(fèi)信息 主動(dòng)的: 參與需求響應(yīng)或允許電力公司直接負(fù)荷控制 使得電力公司提高用戶服務(wù) 對(duì)用戶發(fā)送信息 用戶可以直接查看用電信息 實(shí)施需求響應(yīng)以消除峰荷 每年最高峰的 100 個(gè)小時(shí)終端用戶直接參與電力市場(chǎng)用電信息直接負(fù)荷控制電價(jià)響應(yīng)需求響應(yīng)和節(jié)電能量管理kW0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Noon2:307:30Critical Peak RateParticipation

12、 Incentive Control GroupMidnightCPP Event集成分布式電源混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車 (PHEV)或電力汽或電力汽車車集成分布式發(fā)電并提集成分布式發(fā)電并提供雙向量測(cè)供雙向量測(cè) 儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能裝置 Source: SCE200720082009201020112012200120022003200420052006200720082009201020112012200720082009201020112012200720082009201020112012200120022003200420052006200120022003200420052006200120

13、022003200420052006EnelEnelFortumPPLPECOPECOPuget SoundPuget SoundRem ote disconnect/ load lim itingUniversal interval data collectionRem ote firm ware upgradeRem ote register m eter readsOne-way com m unicationsBetter power quality infoHAN enablem entG reater standards baseTwo-way com m unicationsBi

14、lling from hourly readsTechnology ProgressionNESANESAColorado SpringsGoteborg EnergyE.ON SverigeT&TECAm erenUEO ther Sm aller Pre-2001 Deploym entsKansas City Power & LightDuquesne Light Com panyIndianapolis Power & LightW isconsin Public ServiceW e EnergiesUnited Illum inatingPREPAATCOJ

15、EAXcelXcelBC HydroBC HydroUtility/AreaStart of deploymentEnd of deploymentNum ber of electric m etersYearsPredeployment1246 millionASM Brescia DTEDTEOncorOncorPowercorPowercorPowercorSCESCESCEEDFPG&EPG&EIncreasing functionalityIncreasing opennessAEPAEPSource: IBMAlliantESBESBO ther Large Dep

16、loym ents Actively Under Consideration1Southern CoDuke EnergyFlorida Power & LightEnergy East (RG&E & NYSEG )Oklahom a Gas & ElectricConsum ers EnergyCenterPoint EnergyAllegheny PowerPSEGHawaii ElectricAEM MilanoCollectively in UKCollectively in NSWCollectively in New ZealandAustriaL

17、ahore Electric (Pakistan)ELRO Net (Denm ark)Meralco (Philippines)Singapore PowerAnd others1 Evidenced by pilots, regulatory filings, and/or governm ent consultationsOntarioOntarioOntarioACEAACEAACEABGEBGESP Ausnet/AlintaSP Ausnet/AlintaSP Ausnet/AlintaTorinoTorinoVattenfallVattenfallPortlandPortland

18、ENMAXStart of smaller projectFortis AlbertaSalt River ProjectInclusion criteria: Fixed-network, advanced m etering deploym ents of over 500,000 electric m eters that are com plete, ongoing, publicly declared or centrally m andated.Syd EnergiBangor Hydro UnitilAustin EnergyAMI全球項(xiàng)目AMI在北美AMI成本來源：Capgem

19、ini法國捷凱公司成本（每表）成本（每表）AMI20年全部擁有成本包括智能電表，雙向通訊，遙控開關(guān)，用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平均收益*沒包括負(fù)荷控制，需求響應(yīng)，和智能電網(wǎng)功能成本和成本回收年限AMI 廠商廠商成本回收期成本回收期 (年年)123456789 10020050150全部安裝后的成本全部安裝后的成本 (電表和通訊電表和通訊)510$181$119$163$124$133$78$120$111$16310.16.59.37.47.78.27.88.39.39.9%15.3%10.8%13.5%13.0%12.2%12.8%12.0%10.8%(凈收益占凈投資的百分比凈收益占凈投資的百分比) 意大

20、利ENEL的AMI項(xiàng)目 3千萬電表 2002年-2005年 21億歐元成本，每年節(jié)省費(fèi)用億歐元 3000MW 高峰期負(fù)荷削減能力 (5%) 成本回收期為5年 基于運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)省AMI和智能電網(wǎng)用戶故障檢用戶故障檢測(cè)測(cè)需求響需求響應(yīng)應(yīng)竊電檢竊電檢測(cè)測(cè)遠(yuǎn)程接通斷遠(yuǎn)程接通斷開開遠(yuǎn)程電表設(shè)遠(yuǎn)程電表設(shè)定定負(fù)荷控負(fù)荷控制制為用戶提供電價(jià)信號(hào)為用戶提供電價(jià)信號(hào)靈活電靈活電價(jià)價(jià)AMR自動(dòng)抄自動(dòng)抄表表AMR 功能功能+AMI智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)AMI 功能功能+遠(yuǎn)程檢測(cè)遠(yuǎn)程檢測(cè)集中和分布式分析集中和分布式分析 系統(tǒng)故障恢復(fù)系統(tǒng)故障恢復(fù)優(yōu)化系統(tǒng)資產(chǎn)管理優(yōu)化系統(tǒng)資產(chǎn)管理 配電自動(dòng)化配電自動(dòng)化利用非運(yùn)行數(shù)據(jù)利用非運(yùn)行數(shù)據(jù)

21、自愈自愈按小時(shí)讀按小時(shí)讀取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)用戶電壓管用戶電壓管理理負(fù)荷曲負(fù)荷曲線線AMI 為智能電網(wǎng)建立通訊和為智能電網(wǎng)建立通訊和 IT 基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)施AMI連接用戶提供系統(tǒng)范圍的能觀性每一個(gè)智能電表都是智能電網(wǎng)的一個(gè)量測(cè)點(diǎn)和傳感器智能電表 + SCADA測(cè)量 = 系統(tǒng)范圍的能觀性CommercialGenerating StationStep-upTransformerDistributionSubstationTransmission StationResidentialIndustrialDistribution TransformerDistribution TransformerDist

22、ribution TransformerDistributionSubstationDistributionSubstationCyber Physical Systems CPSCPS就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)了計(jì)算、通信和控制能力的可控可信可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，備系統(tǒng)，它通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)它通過計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互來增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控

23、制一個(gè)物理實(shí)體。靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體。CPSCPS的最的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構(gòu)建一個(gè)可終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)信息世界和物理世界的完全融合，構(gòu)建一個(gè)可控、可信、可擴(kuò)展并且安全高效的控、可信、可擴(kuò)展并且安全高效的CPSCPS網(wǎng)絡(luò)，并最終從根本上網(wǎng)絡(luò)，并最終從根本上改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式改變?nèi)祟悩?gòu)建工程物理系統(tǒng)的方式定義定義嵌入式(Embedded System)系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，在某些情況下，還可以包括機(jī)械裝置。傳統(tǒng)的物理設(shè)備通過嵌入式系統(tǒng)來擴(kuò)展或增加新的功能，其形成的系統(tǒng)基本上是封閉的系統(tǒng)，在一些工控網(wǎng)絡(luò)中，有可能采用工業(yè)控制總線進(jìn)行通訊，但

24、其通信功能較弱，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部難以通過開放總線或者互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things) 指通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，在物聯(lián)網(wǎng)中，用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。傳感網(wǎng)(Sensor Network)節(jié)點(diǎn)是傳感器，通過自組織的方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，感知的對(duì)象是諸如溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等

25、物理屬性，實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的監(jiān)測(cè)。CPS簡(jiǎn)單的說，就是開放的嵌入式系統(tǒng)加上網(wǎng)絡(luò)和控制功能，其核心是3C融合、自主適應(yīng)物理環(huán)境的變化，其中網(wǎng)絡(luò)的功能主要是為了實(shí)現(xiàn)控制的目的，和一般意義上的網(wǎng)絡(luò)有區(qū)別。物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)所擅長的是基于無線連接，主要實(shí)現(xiàn)的是感知，這對(duì)于CPS來說太過簡(jiǎn)單，CPS需要實(shí)現(xiàn)的是感控，也就是說，CPS不僅僅實(shí)現(xiàn)感知功能，還需要實(shí)現(xiàn)控制，其對(duì)設(shè)備計(jì)算能力的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)所要求的。發(fā)展發(fā)展技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)研究熱點(diǎn)（一）研究熱點(diǎn)（一）擁有眾多復(fù)雜功能的擁有眾多復(fù)雜功能的CPSCPS系統(tǒng)是多學(xué)科交叉的前沿系統(tǒng)是多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，其中的研究熱點(diǎn)包括網(wǎng)絡(luò)融合、節(jié)點(diǎn)接入與

26、管理、研究領(lǐng)域，其中的研究熱點(diǎn)包括網(wǎng)絡(luò)融合、節(jié)點(diǎn)接入與管理、系統(tǒng)安全等系統(tǒng)安全等一、網(wǎng)絡(luò)融合一、網(wǎng)絡(luò)融合 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，如公共電話網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)、現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，如公共電話網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)、wi-Fi、WiMAX、無線傳感網(wǎng)等，因?yàn)槊糠N網(wǎng)絡(luò)的規(guī)、無線傳感網(wǎng)等，因?yàn)槊糠N網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模都很大，且結(jié)構(gòu)與通信方式皆不同，所以幾乎不存在使用模都很大，且結(jié)構(gòu)與通信方式皆不同，所以幾乎不存在使用一種網(wǎng)絡(luò)將其他網(wǎng)絡(luò)替代的可能，以達(dá)到互聯(lián)互通的目的。一種網(wǎng)絡(luò)將其他網(wǎng)絡(luò)替代的可能，以達(dá)到互聯(lián)互通的目的。因此，因此，如何使各種網(wǎng)絡(luò)通過一種統(tǒng)一的方式連接起來，實(shí)現(xiàn)如何使各種網(wǎng)絡(luò)通過一種統(tǒng)一的方式連

27、接起來，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，是互聯(lián)互通，是CPS系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。研究熱點(diǎn)（二）研究熱點(diǎn)（二）二、節(jié)點(diǎn)接入與管理二、節(jié)點(diǎn)接入與管理 CPSCPS網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)開放式的網(wǎng)絡(luò)，允許各種網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)開放式的網(wǎng)絡(luò)，允許各種網(wǎng)絡(luò)、各種節(jié)點(diǎn)自由接人、退出網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于其他網(wǎng)絡(luò)，各種節(jié)點(diǎn)自由接人、退出網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于其他網(wǎng)絡(luò)，CPSCPS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大，所以如何定位節(jié)點(diǎn)、如何快速得到節(jié)點(diǎn)的拓?fù)洹⒁?guī)模更大，所以如何定位節(jié)點(diǎn)、如何快速得到節(jié)點(diǎn)的拓?fù)?、如何快速路由是如何快速路由是CPSCPS網(wǎng)絡(luò)通信的難題。而且，當(dāng)前對(duì)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信的難題。而且，當(dāng)前對(duì)節(jié)點(diǎn)的

28、接人與管理也只是局限于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)接人與管理也只是局限于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)管理的研究還很少，所以這也是一個(gè)亟待解決的問題。管理的研究還很少，所以這也是一個(gè)亟待解決的問題。研究熱點(diǎn)（三）研究熱點(diǎn)（三）一、一、安全性問題安全性問題 與互聯(lián)網(wǎng)類似，與互聯(lián)網(wǎng)類似，CPSCPS網(wǎng)絡(luò)也面臨傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)威脅，因此網(wǎng)絡(luò)也面臨傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)威脅，因此安全與隱私問題也是目前的研究熱點(diǎn)。像現(xiàn)有的拒絕服務(wù)攻安全與隱私問題也是目前的研究熱點(diǎn)。像現(xiàn)有的拒絕服務(wù)攻擊、僵尸網(wǎng)絡(luò)、身份欺騙、信息竊取等網(wǎng)絡(luò)攻擊手段，都是擊、僵尸網(wǎng)絡(luò)、身份欺騙、信息竊取等網(wǎng)絡(luò)攻擊手段，都是CPSCPS可能遇到的問題，且由于

29、可能遇到的問題，且由于CPSCPS網(wǎng)絡(luò)涉及各種物理節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)涉及各種物理節(jié)點(diǎn)( (如如傳感器等傳感器等) )，攻擊者也可以針對(duì)物理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攻擊，使系統(tǒng)，攻擊者也可以針對(duì)物理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攻擊，使系統(tǒng)接收到虛假信息，這些安全問題都是接收到虛假信息，這些安全問題都是CPSCPS網(wǎng)絡(luò)需要解決的問網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題。題?；竟δ軉卧竟δ軉卧到y(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) CPSCPS系統(tǒng)是由眾多異構(gòu)元素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)是由眾多異構(gòu)元素構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)于不同行業(yè)的特定應(yīng)用通常需要構(gòu)建特定系統(tǒng)，對(duì)于不同行業(yè)的特定應(yīng)用通常需要構(gòu)建特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但是從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度分析，一般可但是從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度分析，一般可以將

30、其分為物理層以將其分為物理層(PL)(PL)、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)層(NL)(NL)和應(yīng)用層和應(yīng)用層(AL)(AL)。這樣的結(jié)構(gòu)僅反映了實(shí)現(xiàn)技術(shù)的層次關(guān)系，實(shí)踐中這樣的結(jié)構(gòu)僅反映了實(shí)現(xiàn)技術(shù)的層次關(guān)系，實(shí)踐中要包含的組成元素可能千差萬別，層間的聯(lián)系與信要包含的組成元素可能千差萬別，層間的聯(lián)系與信息傳遞關(guān)系也可能相當(dāng)復(fù)雜。息傳遞關(guān)系也可能相當(dāng)復(fù)雜。系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) 物理層物理層物理層是物理層是CPSCPS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系物理世界與系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。虛擬信息世界的紐帶。它是直接與物理世界交互的部分，它是直接與物理世界交互的部分，CPSCPS通過物理層感知環(huán)境，反之又是通過物理層作用于環(huán)通過物理層感知環(huán)境，反之又是通過物理層作用于環(huán)境改變環(huán)境。境改變環(huán)境。物理層由地理上分布的各種物理層由地理上分布的各種CPSCPS單元組成，這里的單元組成，這里的CPSCPS