物聯網與智能電網關鍵技術

目錄
第1章概述/ 1
1.1物聯網的基本概念/ 1
1.1.1物聯網的願景與定義/ 1
1.1.2物聯網的主要特徵與面向服務的物聯網功能願景/ 2
1.1.3物聯網機遇/ 4
1.2物聯網架構、元素與標準/ 5
1.2.1物聯網架構/ 5
1.2.2物聯網元素/ 7
1.2.3物聯網標準/ 9
1.3物聯網關鍵技術/ 13
1.3.1應用域、中間件域、網絡域和對象域技術/ 13
1.3.2互操作性和集成技術/ 14
1.3.3可用性與可靠性技術/ 16
1.3.4數據存儲、處理與可視化技術/ 17
1.3.5可擴展性技術/ 18
1.3.6管理與自配置技術/ 19
1.3.7建模與仿真/ 20
1.3.8標識的□□性/ 20
1.3.9安全與隱私/ 21
1.4物聯網在中國的應用與發展/ 22
1.4.1物聯網在中國的主要應用領域/ 23
1.4.2物聯網在中國的發展/ 24
1.5物聯網與智能電網/ 25
1.5.1智能電網的基本概念/ 26
1.5.2智能電網中的物聯網/ 27
1.6智能電網中的物聯網關鍵技術/ 29
1.6.1基於智能電網的物聯網架構層次/ 29
1.6.2智能電網中的物聯網關鍵技術/ 30
1.7智能電網誕生與政策推動/ 32
1.7.1智能電網的誕生/ 32
1.7.2主要國家對智能電網的政策推動/ 32
1.8智能電網面臨的挑戰/ 35
1.8.1信息和通信/ 35
1.8.2感知、測量、控制/ 36
1.8.3電力電子與電量存儲/ 38
1.9小結/ 40
參考文獻/ 41

第2章智能電網基礎/ 54
2.1電力系統構成/ 54
2.1.1電力系統結構/ 54
2.1.2發電與電網結構/ 54
2.2電力自動化系統/ 57
2.2.1電力自動化的目標、新技術與內容/ 57
2.2.2變電站綜合自動化系統/ 60
2.2.3電力調度自動化系統/ 64
2.2.4配電網綜合自動化系統/ 66
2.2.5電能自動抄表系統/ 68
2.3新信息通信技術在電力系統中的應用/ 69
2.3.1雲計算與邊緣計算的狀態估計架構/ 70
2.3.2智能電網中的大數據分析/ 78
2.4小結/ 87
參考文獻/ 88

第3章感知技術/ 91
3.1智能傳感器/ 91
3.1.1智能傳感器的構成/ 91
3.1.2智能傳感器的軟件系統/ 94
3.1.3 MEMS / 96
3.2無線生化傳感器/ 97
3.2.1無線電化學傳感器/ 98
3.2.2無線電子化學傳感器/ 100
3.2.3無線光學傳感器/ 101
3.2.4其他轉導機制的無線傳感器/ 104
3.2.5無線化學傳感器的挑戰與關鍵技術/ 105
3.3智能電錶/ 106
3.3.1智能電錶的發展與基本構成/ 106
3.3.2智能電錶的構成模塊/ 108
3.3.3諧波對智能電錶的影響及智能電錶的安全與隱私及攻擊類型/ 110
3.4 RFID與無線傳感器網絡/ 112
3.4.1 RFID / 112
3.4.2無線傳感器網絡/ 115
3.4.3 IEEE 802.15.4標準及ZigBee協議規範/ 117
3.4.4 RFID與WSN的集成/ 119
3.5 NB-IoT與LoRa技術/ 121
3.5.1 NB-IoT / 122
3.5 .2 LoRa技術/ 136
3.6定位技術/ 145
3.6.1基於無線信號的定位技術/ 147
3.6.2基於WLAN信道狀態信息的室內定位技術/ 149
3.6.3 5G定位技術/ 154
3.7小結/ 157
參考文獻/ 158

第4章物聯網通信與安全技術/ 167
4.1物聯網對通信與安全要求/ 167
4.1.1物聯網通信系統的構成/ 167
4.1.2對通信及安全的要求/ 168
4.2無線網絡技術及其分類/ 170
4.2.1物理層技術/ 170
4.2.2媒質訪問控制層技術/ 173
4.2.3網絡層技術/ 179
4.3物聯網的無線通信標準/ 181
4.3.1超短距離通信標準/ 181
4.3.2短距離和低數據速率的標準/ 181
4.3.3 WiFi標準/ 183
4.3.4低功耗廣域網標準/ 184
4.3.5蜂窩移動通信標準/ 185
4.4物聯網的通信協議/ 187
4.4.1應用協議/ 187
4.4.2服務發現協議/ 194
4.4.3基礎設施協議/ 195
4.4.4其他協議/ 198
4.5物聯網架構的安全/ 199
4.5.1典型的商業物聯網架構/ 200
4.5.2典型的商業物聯網架構的安全功能/ 207
4.6 5G與物聯網/ 214
4.6.1 5G物聯網的能力與要求/ 214
4.6.2 5G物聯網的關鍵使能技術/ 216
4.6.3 5G-IoT面臨的技術挑戰與發展趨勢/ 218
4.7智能電網的通信技術/ 221
4.7.1通信系統結構/ 221
4.7.2有線通信技術/ 222
4.7.3無線通信技術/ 223
4.8智能電網的安全問題/ 224
4.8.1智能電網安全挑戰和目標及一些相關工作簡介/ 224
4.8.2威脅智能電網安全的技術來源/ 226
4.8.3清除智能電網安全威脅的參考框架/ 228
4.9小結/ 230
參考文獻/ 230

第5章智能電網中的大數據與物聯網的邊緣計算/ 244
5.1智能電網與大數據/ 244
5.1.1智能電網的大數據源及大數據分析帶來的益處/ 244
5.1.2智能電網中的大數據應用/ 246
5.2智能電網大數據分析的技術/ 249
5.2 .1大數據分析的平台/ 249
5.2.2對電能大數據的分析及其關鍵技術/ 251
5.3物聯網中的邊緣/霧計算/ 253
5.3.1基本概念/ 253
5.3.2霧/邊緣計算架構/ 256
5.3.3霧/邊緣計算提供的服務/ 258
5.4物聯網霧/邊緣計算域內的協議與模擬技術/ 260
5.4.1物聯網霧/邊緣計算域內的協議/ 261
5.4.2物聯網霧/邊緣計算域內的模擬技術/ 264
5.4.3安全與隱私/ 266
5.5小結/ 269
參考文獻/ 270

第6章AMI與DR及其智能電網中信息處理的使能技術/ 279
6.1高級計量基礎設施AMI / 279
6.1.1 AMI與智能電網/ 279
6.1.2 AMI的子系統/ 281
6.1.3 AMI的安全/ 284
6.1.4 AMI的相關標準和協議/ 288
6.2需求響應（DR ） / 289
6.2.1 DR基本概念與實施DR的益處/ 289
6.2.2 DR中的用戶分類及用戶域的概念模型/ 291
6.2.3 DR計劃/ 295
6.2.4 DR的使能智能技術/ 296
6.3智能電網中信息處理的使能技術/ 298
6.3.1智能電網中信息處理技術面臨的挑戰/ 298
6.3.2智能電網優化模型/ 299
6.3.3在線電壓控制/ 301
6.3.4在線安全分析/ 302
6.3.5廣域監控、保護和控制/ 303
6.3.6電力市場預測/ 303
6.3.7自適應風電預測/ 304
6.4小結/ 305
參考文獻/ 306

第7章可再生能源與微電網/ 314
7.1中國的可再生能源與減排/ 314
7.1.1水電/ 315
7.1.2風電/ 315
7.1.3太陽能/ 316
7.1.4生物能/ 317
7.1.5其他可再生能源/ 317
7.1.6中國可再生能源發展的前景/ 317
7.2智能電網與微電網的集成/ 318
7.2.1微電網與混合AC/DC微電網/ 319
7.2.2混合AC/DC的組件及其模型/ 320
7.3微電網的優化運行問題/ 325
7.3.1微電網的優化運行模型/ 325
7.3.2微電網的優化運行模型解的概述/ 329
7.4小結/ 330
參考文獻/ 331
附錄/ 336