[論文レビュー] Internet of Things-aided Smart Grid: Technologies, Architectures, Applications, Prototypes, and Future Research Directions

Yasir Saleem, Noël Crespi+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2017

Smart Grid Security and Resilience参考文献 179被引用数 456

ひとこと要約

本論文はIoT対応のスマートグリッドの総合的な調査を提供し、アーキテクチャ、アプリケーション、プロトタイプ、将来の研究方向を網羅しています。

ABSTRACT

Traditional power grids are being transformed into Smart Grids (SGs) to address the issues in existing power system due to uni-directional information flow, energy wastage, growing energy demand, reliability and security. SGs offer bi-directional energy flow between service providers and consumers, involving power generation, transmission, distribution and utilization systems. SGs employ various devices for the monitoring, analysis and control of the grid, deployed at power plants, distribution centers and in consumers' premises in a very large number. Hence, an SG requires connectivity, automation and the tracking of such devices. This is achieved with the help of Internet of Things (IoT). IoT helps SG systems to support various network functions throughout the generation, transmission, distribution and consumption of energy by incorporating IoT devices (such as sensors, actuators and smart meters), as well as by providing the connectivity, automation and tracking for such devices. In this paper, we provide a comprehensive survey on IoT-aided SG systems, which includes the existing architectures, applications and prototypes of IoT-aided SG systems. This survey also highlights the open issues, challenges and future research directions for IoT-aided SG systems.

研究の動機と目的

• 従来の電力網をスマートグリッド（SG）へと変革させ、非効率性と信頼性の懸念に対処する動機付け。
• IoT対応のSGアーキテクチャ、アプリケーション、およびプロトタイプを整理する。
• IoT支援SGシステムの未解決問題、課題、および将来の研究方向を特定する。

提案手法

• IoT対応SG研究の系統的文献調査を実施する。
• SGアーキテクチャ、IoTデバイス（センサー、アクチュエータ、スマートメータ）、および接続モデルを分類し説明する。
• 発電、送電、配電、消費にわたるアプリケーションとプロトタイプをレビューする。
• セキュリティ、プライバシー、相互運用性、スケーラビリティなどの未解決の課題を強調し、将来の研究方向を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スマートグリッドにおいて双方向エネルギーフローをサポートするIoTアーキテクチャは何か。
• RQ2 SGにおけるIoTの主なアプリケーションとプロトタイプ実装は何か。
• RQ3 IoT支援スマートグリッドの主な未解決問題と将来の方向性は何か。

主な発見

• IoTは発電、送電、配電、消費の各段階で双方向エネルギーフローと高度なモニタリング、自動化、制御を可能にする。
• センサー、アクチュエータ、スマートメータなどのIoTデバイスは、SGの接続性、自動化、追跡の中心である。
• 調査はセキュリティ、プライバシー、相互運用性、スケーラビリティ、信頼性を含む未解決の問題と課題を特定する。
• IoT支援スマートグリッドを進展させるための将来の研究方向を提案する。