5G通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合探討

蔡偉 田歡 廖力 楊哲文 謝健

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步，智能技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的5G通信技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到了非常廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建立。泛在物聯(lián)網(wǎng)將先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)高度融合在一起，為能源互聯(lián)網(wǎng)的建立提供了有力的支持。本文分析了闡釋物聯(lián)網(wǎng)的概念、分析5G通信技術(shù)的特點(diǎn)以及5G通信在泛在物聯(lián)網(wǎng)中的具體應(yīng)用，研究5G通信為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供的主要技術(shù)支撐，希望能為電力事業(yè)的發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)；泛在物聯(lián)網(wǎng)；5G通信；信息物理系統(tǒng)

為推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在2019年“兩會(huì)”上，國(guó)家電網(wǎng)有限公司將推動(dòng)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)作為奮斗目標(biāo)，并將泛在物聯(lián)網(wǎng)的定位擺在了能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵位置。隨著我國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，5G通信技術(shù)有望在2020年正式大規(guī)模投入商用，與此同時(shí)，5G技術(shù)的成熟也進(jìn)一步加速泛在物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念與特征

本節(jié)先對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡釋?zhuān)缓笤趯?duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念及其特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念。

物聯(lián)網(wǎng)是一種依托移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)在全球范圍內(nèi)將有效的信息結(jié)合在一起，其最主要的特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)物物相連。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到飛速發(fā)展，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大。

1.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的把握上，可以從泛在、電力、物聯(lián)網(wǎng)這三個(gè)關(guān)鍵詞出發(fā)。泛在物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)應(yīng)用的具體表現(xiàn)，是物聯(lián)網(wǎng)的一種；而電力網(wǎng)則是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的承接者，它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括電力的輸送、能源網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，電力裝備和家用電器的用電都要依靠電力網(wǎng)來(lái)支撐?！胺涸凇奔捶秶鷱V泛，從概念上與物聯(lián)網(wǎng)相近，甚至比物聯(lián)網(wǎng)的范圍還要廣，“泛在”體現(xiàn)了電力物聯(lián)網(wǎng)顯著的特點(diǎn)，即突破時(shí)間和空間的限制，最大限度的保障電力通信的暢通。

與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)不同，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將一些電子設(shè)備、家用電器通過(guò)電力網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了兩者的互聯(lián)互通。與此同時(shí)，由于電力網(wǎng)本身所具有的特點(diǎn)，它擁有海量的用戶(hù)，這些用戶(hù)又會(huì)衍生出不同的需求，這就給泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的的拓展提供了契機(jī)，如社會(huì)網(wǎng)、交易網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、資金網(wǎng)等。

與物聯(lián)網(wǎng)相同的是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)同樣由四個(gè)層次構(gòu)成，分別是以下幾個(gè)層次。感知層，即通過(guò)傳感器對(duì)電力設(shè)備的實(shí)物狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如智能傳感器不僅可以得到每個(gè)家庭的電量使用情況，還可以根據(jù)所在系統(tǒng)應(yīng)用的電壓狀態(tài)，對(duì)特定區(qū)域的空氣濕度和溫度進(jìn)行測(cè)定；網(wǎng)絡(luò)層將移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)連接在一起，在特定的運(yùn)行規(guī)范下，接入各式的傳感設(shè)備中，因而具有超強(qiáng)的拓展性。平臺(tái)層，即利用大數(shù)據(jù)云服務(wù)，將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，期間可以實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)的跨平臺(tái)、跨部門(mén)共享。應(yīng)用層，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)，旨在為用戶(hù)、電網(wǎng)工作人員等人的決策制定提供支持，在這一過(guò)程中推進(jìn)電力新興業(yè)務(wù)拓展以及商業(yè)模式的創(chuàng)新。

1.3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征

“泛在”即應(yīng)用領(lǐng)域涉及范圍之廣，這也是電力物聯(lián)網(wǎng)最基本的特征，除此之外還有復(fù)雜性、開(kāi)放性、包容性、創(chuàng)新性和開(kāi)放性等特點(diǎn)。其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在它連接海量的電力主體，同時(shí)負(fù)責(zé)海量電力信息的收集工作，進(jìn)行這些工作離不開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也要在多個(gè)維度進(jìn)行分析；包容性主要體現(xiàn)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)連接的物種豐富，包含變壓器、電線路等與電力系統(tǒng)相關(guān)的各種實(shí)物；開(kāi)放性是指泛在電力物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的對(duì)象不單單只有電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者，還包括參與到這一網(wǎng)絡(luò)的主體；創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在它單單具有及時(shí)控制與通信的功能，還可以催生出新的商業(yè)模式，打造全新的業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)。

2 5G通信技術(shù)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)融合的具體體現(xiàn)

5G通信具有高容量、高速率、高可靠性、低時(shí)延、低能耗的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)與和優(yōu)勢(shì)又能很大程度上滿(mǎn)足電力系統(tǒng)的需求，5G通信技術(shù)與泛在物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

萬(wàn)物互聯(lián)，目前我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了電力網(wǎng)的全覆蓋，其中5G通信技術(shù)的應(yīng)用為打通電力的最后一公里做了重大貢獻(xiàn)。5G通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)融合不僅可以實(shí)現(xiàn)電力實(shí)物的相連還可以將家用電器互聯(lián)，不但可以實(shí)現(xiàn)智能家居還可以將整個(gè)樓宇或者小區(qū)的電力設(shè)備連接在一起及時(shí)監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的電力使用狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)物物相連、萬(wàn)物相連。

精準(zhǔn)控制，5G通信在電力系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制主要體現(xiàn)在能及時(shí)響應(yīng)電力系統(tǒng)的需求、精準(zhǔn)控制儲(chǔ)能、精準(zhǔn)把控配電自動(dòng)化的各個(gè)環(huán)節(jié)并提出解決方案。

海量測(cè)定，傳統(tǒng)的電力傳感器只能保存數(shù)據(jù)最基本的功能，不能滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)時(shí)代海量數(shù)據(jù)收集的需求，而5G通信技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，這樣電力系統(tǒng)就可以安裝更多的傳感器來(lái)滿(mǎn)足對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析處理的需求。

寬帶通信，5G通信與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)高度融合為電力系統(tǒng)的視頻遠(yuǎn)程控制和電力虛擬現(xiàn)實(shí)做出了重大貢獻(xiàn)。5G通信可以利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，及時(shí)把控電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為電力的健康運(yùn)行狀態(tài)把關(guān)。同時(shí)，利用5G通信技術(shù)可以在泛在物聯(lián)網(wǎng)中打造一個(gè)電力的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，為電商平臺(tái)的工作提供便利。

3 支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

5G通信技術(shù)為泛在物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供了有力的技術(shù)支持，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。5G通信技術(shù)在性能增強(qiáng)技術(shù)層面給泛在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)提供了可能；在電網(wǎng)的管理工作中，5G通信的軟化開(kāi)放技術(shù)，主要是切片技術(shù)可以及時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，使電網(wǎng)的管理由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，提高管理效率；5G的自治技術(shù)相當(dāng)于給電力系統(tǒng)安裝上一個(gè)智能大腦，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給用戶(hù)帶來(lái)更高的情景體驗(yàn)，同時(shí)培育出電力系統(tǒng)的新業(yè)態(tài)。

4 研究展望

目前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)正處于起步階段，而5G通信技術(shù)的研究也在逐步開(kāi)展，兩者的高度融合必將推動(dòng)電力事業(yè)向縱深發(fā)展，更好地為我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

2019年是泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的第一年，同時(shí)也為未來(lái)我國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)指明了方向；預(yù)計(jì)2020年5G通信技術(shù)將在我國(guó)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商用，5G通信將給未來(lái)生活帶來(lái)翻天覆地的變化，同時(shí)將打破傳統(tǒng)的“物理-信息-社會(huì)”組合，給電力能源系統(tǒng)帶來(lái)深刻的變革。本文通過(guò)闡釋物聯(lián)網(wǎng)的概念、分析5G通信技術(shù)的特點(diǎn)，探討5G通信在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，以及5G通信在泛在物聯(lián)網(wǎng)中的具體應(yīng)用，希望能為5G通信技術(shù)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合研究提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉祖麗.推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展支撐世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)：公司2018年信息通信工作會(huì)議解讀[N].國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2018-02-12（2）.

[2]關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)[EB/OL].（2016-02-29）.

[3]汪洋，蘇斌，趙宏波.電力物聯(lián)網(wǎng)的理念和發(fā)展趨勢(shì)[J].電信科學(xué)，2010（S3）：9-14.