技术控 | 泛在电力物联网“最后一公里”——SPE单对以太网连接技术

• 关键词：单对以太网,电力,物联网
• 摘要：能源互联网最早的概念来自于美国的著名经济趋势学家里夫金提出的Energy Internet，其在《第三次工业革命》里提出了能源互联网的愿景。我国的泛在电力物联网起始于2019年3月8日泛在电力物联网动员会，3月11日起，泛在电力物联网概念股连续涨停。周鸿祎、董明珠、雷军、杨元庆等互联网大佬纷纷表态，将深度参与产业互联网的建设。

在泛在电力物联网之前，是智能化变电站，智能化变电站之前是数字化变电站。数字化变电站强调的是将传统的模拟量进行数字化，以及设备间的互操作性，而智能化变电站则是在数字化变电站的基础上进行自动控制、智能调节等。但是以上的变革仅仅发生在变电站的传统主设备上，如变压器、断路器、CT、PT、继保、测控等。如果要真正实现泛在电力物联网，还有许多亟待数字化的设备，许多要收集的数据信息，涉及居民家庭、各种建筑、农工商企业、公共基础设施等。例如，居民家庭小数据包含各种家用电器、用户电箱及各种型号开关，还有家庭用户内部的线路，以及一些表计等。这些单个数据量非常小，但是海量数据将会产生非常大的价值。但是就目前情况来看，信息收集的“最后一公里”还没有得到很好的解决，面临很多挑战，如：各设备支持的协议不统一，布线成本高，产品未智能化或产品智能化成本高等等。

为了应对以上挑战，帮助客户实现设备的数字化、智能化、网络连接的统一化，并且降低设备及系统的成本，菲尼克斯电气推出了适用于物联网“最后一公里”的SPE单对以太网连接技术。

我们知道传统的以太网传输有左边的利用2对4线分开收发的百兆模式，一对负责发，一对负责收这样的单工模式。以及中间的4对8线，每一对都可以同时实现收和发的全双工模式，可以达到1G的通信。而SPE则采用1对2线全双工的方式并且通过不同频率来实现不同速度的通信。

相应的，如下图所示，线缆将由4根或8根减少到只需要2根即可。

基于以上原理，SPE可以提供很多具有优势的特性，如：

未来如果设备制造商采用SPE技术设计它的智能化设备，不管是严酷环境下的传感器设备，还是家庭用的智能冰箱，这些设备都将从SPE技术中受益：

无源化设计

根据SPE设计的产品，可以采用PoDL技术通过SPE网线给设备进行供电，这样就可以把智能设备放在任何地方而无需考虑电源接入的问题。

高防护等级

放置在一次设备附近的传感器设备可能面临严酷的温度和湿度环境，采用IP67防护等级的SPE的传感器在设计时，只需预留一个连接器的位置即可，从而大大节省设计成本，以及制造成本。

成本低

电源、信号和数据均复合在一个以太网连接器上进行传输，将节省大量线材和连接器的成本。

当所有的智能化设备都采用了SPE技术，系统中将不再需要协议转换设备、多种分布式的电源、信息集中设备、多余的电源及信号线缆，物联网系统将会被大大简化，并且统一的协议，感知层设备的直接接入，都将为系统的统一化、智能化带来益处。总结来说，采用SPE单对以太网连接技术的物联网将具备以下优势：

系统的兼容性及标准化。目前下层是现场控制层，支持各种不同协议，这些不同的总线协议，硬件和协议都不同，需要转换，并且不能满足时间敏感性及OPC统一架构的要求，无法支持IT,OT的真正融合。而SPE可以进行多种设备间的统一的以太网协议通信，支持广泛的兼容和标准化。

互访问及互操作的一网到底成为可能。目前多数的感知层设备还是靠测控设备统一收集数据集中上送的模式，或者还未接入物联网，采用了SPE技术以后，客户就可以在云端访问自家的空调看看现在的室温决定是否在回家之前把空调打开，把室温调节到适宜的温度。或者运维人员可以在云端随时随地查看变电站内的温度、湿度、电流，电压，视频监控，门禁等等。

设计及安装的简化。统一的协议及接口，无需多余电源及线缆的投入，都将系统的设计复杂度，安装调试的难度，时间成本，设备成本降到最低。

基于以上的优势，菲尼克斯电气相信SPE单对以太网连接技术将是未来世界的基础设施建设、能源物联网以及工业4.0的重要组成部分。