基于5G技术的电力物联网建设分析

基于5G技术的电力物联网建设分析

靳亚飞

智方设计股份有限公司 湖北省430000

摘要：基于智能电力物联网的主要概念，介绍了智能电力物联网的主要架构体系，探讨了智能电力物联网体系所包含的物理层、感知层、网络层、平台层、应用层以及交互层的主要功能架构，并研究了建设智能电力物联网体系主要涉及到的关键技术，以期促进智能电力物联网标准化、规范化建设，实现电力物联网智能化发展。

关键词：5G技术 电力物联网

中图分类号：TU64     文献标识码：A

引言

随着互联网技术的发展，物物互通的物联网技术得以实现，并且融入了日常的生产生活中，发挥了巨大的作用。而 ＬＴＥ 无线通信技术作为一项前沿的现代化信息技术，具有较强的创造力，能够和物联网互相结合，形成运行更加高效、质量更加优良的物联网系统，促进物联网技术的进一步发展完善。

1物联网技术　 　

物联网技术是新世纪发展起来的一种互联网领域的前沿科技，其本质仍然是一种互联网技术。 物联网技术将互联网所构建起来的人与人之间的联系拓展到了人与物、物与物之间的联系，让没有意识和主观能动性的物品之间也能够搭建起一个信息交流传递的桥梁，用信息技术手段实现对物品的自动化和智能化操控。 物联网技术不是一种单一的技术模式，而是以大数据、云计算等先进的现代化信息技术为支撑的综合性互联网技术发展模式，在综合性的现代信息技术下实现了物物互联。 其中大数据技术能够实现对各种物品信息数据的广泛采集和储存，而云计算技术能够对海量的信息数据进行整合和计算，并且给出一套相对完善的算法，为物联网系统提供基础的技术设施，使使用者能够获得想要获得的信息数据。

2智能电力物联网功能架构

智能电力物联网主要包含了上述两类系统以及综合性的信息物理融合系统。因此整个系统的功能框架具有诸多层级，包括物理层、感知层、网络层、平台层、应用层和交互层 ，不同层级之间借助智能通讯系统实现实时通讯和信息传输，整个系统实现了信息物理的深度融合以及工作过程中的实时监测和智能反馈。1）物理层：主要涉及各类物理设施对象，指的是与之相关的各类物理设备。2）感知层：指的是传感设备和终端设备，通过传感设备对相关信号和数据的采集，借助终端设备智能化的特点，实现实时通讯、人机交互等相关功能，从而对监测的对象进行实时和全面的感知。3）网络层：主要通过移动网络和无线通信等方式，实现设备间的远程信息传输，并且借助当前新兴的通信技术保证通信过程中数据传输的稳定性和可靠性，从而实现设备间的互联互通。4）平台层：充分融合大数据和云计算技术，借助人机交互、智能诊断和数字孪生等手段，建立相应的数据管理系统，以大数据技术海量的数据库作为依托，从而使得系统运行过程中的各项电力数据能够被实时监测和存储，系统需要分析和决策时，能够及时调用相关数据，也为模型的完善提供了相应的数据支撑。5）应用层：借助深度学习和人工智能技术，对电网系统的各个环节进行业务分析和要求汇总，通过量化指标的方式对业务管理进行综合性评价，从而实现多个目标有机结合。6）交互层：通过各种感知方式，包括文字、语音、肢体等等方式，实现智能交互，使得系统运行过程中的各项数据能够更为直观地呈现在人们面前，操作人员也能够借助更为便捷的方式对系统的运行参数和模式进行调整切换，降低系统的工作负荷，实现用户和系统间的协调配合。

3应用领域研究

3.1远程办公

远程办公是后疫情时代很多企事业单位的刚性需求，员工出差、在家或被隔离在酒店都时刻需要访问单位内网服务器。除员工远程办公需求之外，企业总部与分支机构都需要实现内网互通，实现服务器资源安全共享，数据同步。连锁店和总部、分店与分店之间都是需要数据上库、数据同步、信息通告。由于网络资费的原因，而这些企业或其分支机构无法保证每个点都能用公网  地址，且传统的技术由于配置复杂，需要专业的管理人员，而且利用传统方式，需要更大的经费投入，网络转发性能不够优良，又因为缺少网络专业技能无法自行管理好自己的网络。 物联网技术应运而生，由于其对网络地址无特殊要求，使用简单，性能优越，因此得到了广大用户青睐。

3.2远程调试网关

远程调试网关的主要作用是远程对远端设备进行维护和开局。很多企业卖给客户的设备都需要进行售后维护，有些配置稍微复杂点的设备，用户不太会使用，还需要派技术人员协助来进行开局配置。大部分智能设备都可以通过串口或以太网网口来配置和管理，但很多终端设备并未接入互联网，所以无法远程监控。当下派工程师出差成本较高，高额交通和住宿费用，而且路上需要消耗较多的时间，这样既不划算，效率又低，且响应不及时。新研发的  远程串口调试网关，既可以通过串口来管理远端设备，也可以通过网络接口来管理远端设备。一旦客户现场需要技术支援，企业只需把远程串口调试网关寄给客户，或存放一台设备在当地，派人送往现场即可，用户只需要配合接一下串口线或网线，这样工程师可以在家对远端设备进行检测和调试，最终完全解决客户问题。

3.3 5G图传网关 

主要应用于无人机、智能机器人、无人车、在线直播等音视频智能终端，音视频数据和控制数据通过  图传网关被传输到地面服务器或地面操控平台。这样地面工作站人员可以在家灵活自如地操控远端机动设备，这样既能提高巡航效率，也能减小工作人员野外作业风险。无人机应用非常广泛，在军用、政企、能源、民用领域的应用都非常普及，但运营商基本不可能提供用户公网地址，而地面工作站在很多情况下也不可能有公网  地址。传统方案是通过云平台代理转发数据，成本高，效率低下，因为视频数据流量大，且实时性要求高，这样对云平台带宽、性能要求都特别高。而通过利用物联网技术可以将地面站台和无人机终端打洞形成直连网络，无须云端服务器代理，这样极大地降低了使用成本，提升了传输效率，减小了时延。

4.  5G在电力行业的发展展望未来

 5G 技术还可通过保障高速、安全、可靠的综合信息通信服务，服务于远程操作、精准负荷控制、智能配电、并网优化等业务，满足电力行业的差异化需求，提升智能电网的性能水平。在国家数字经济政策顶层设计逐步完善的政策背景下，电力行业“5G＋智能电厂”“5G＋智能电网”等行业应用逐步成熟，必将助力电力行业在发电、输电、变电、配电、用电等全流程，采集、巡检、监控、控制等各方面创新发展，助力电力行业全方位、全链条的产业升级。电力行业新的全方位发展，对 5G 网络及技术也提出了一些新的需求。需要更优的技术来达到节能增效的目的。智能电网中，相邻配电站的设备之间通信，需要实现 UE-UE（User Equipment，用户终端）的通信。需要5G 网络实现 UPF 内 / 间 UE-UE 间的确定性转发能力，无需 UPF 的外接网络。该能力的实现需要终端和网络同时具备确定性转发能力。智能巡检业务和定时上报终端需要进一步节能，降低功耗。5G 网络通过减少带宽，减少天线层数以及放宽下行链路调度阶数等手段，实现天线和射频组件成本和功耗降低，满足可穿戴设备、电力无线传感器终端需求。

结束语

物联网技术对社会各领域产生了巨大的影响，也为行业带来了巨大的发展机遇。各大机构应当与时俱进，充分利用好物联网技术，加快建设发展，为客户提供更加优质的金融服务。

参考文献：

[1]张宁,杨经纬,王毅,陈启鑫,康重庆.面向泛在电力物联网的5G通信:技术原理与典型应用[J].中国电机工程学报,2019,39(14):4015-4025.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190892.

[2]项鹏程,刁波澜.电力物联网的关键技术与应用前景分析[J].现代工业经济和信息化,2019,9(06):82-83.DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2019.06.36.

[3]王毅,陈启鑫,张宁,冯成,滕飞,孙铭阳,康重庆.5G通信与泛在电力物联网的融合:应用分析与研究展望[J].电网技术,2019,43(05):1575-1585.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2019.0635.