5G通信與泛在電力物聯網的融合探討

蔡偉 田歡 廖力 楊哲文 謝健

摘 要：隨著我國經濟社會的進步，智能技術得到蓬勃發展，物聯網形勢下應運而生的5G通信技術在各個行業得到了非常廣泛的應用。物聯網在電力行業的應用主要表現在泛在電力物聯網的建立。泛在物聯網將先進的通信網絡與電力網高度融合在一起，為能源互聯網的建立提供了有力的支持。本文分析了闡釋物聯網的概念、分析5G通信技術的特點以及5G通信在泛在物聯網中的具體應用，研究5G通信為泛在電力物聯網提供的主要技術支撐，希望能為電力事業的發展提供幫助。

關鍵詞：能源互聯網；泛在物聯網；5G通信；信息物理系統

為推動能源互聯網建設，在2019年“兩會”上，國家電網有限公司將推動“泛在電力物聯網”建設作為奮斗目標，并將泛在物聯網的定位擺在了能源互聯網建設的關鍵位置。隨著我國移動通信技術的飛速發展，5G通信技術有望在2020年正式大規模投入商用，與此同時，5G技術的成熟也進一步加速泛在物聯網的建設。

1 泛在電力物聯網的概念與特征

本節先對物聯網的概念進行簡要的闡釋，然后在對泛在電力物聯網概念及其特點進行分析。

1.1 物聯網概念。

物聯網是一種依托移動互聯技術在全球范圍內將有效的信息結合在一起，其最主要的特點就是可以實現物物相連。在計算機網絡技術的飛速發展下，物聯網技術應運而生并得到飛速發展，在社會經濟生活的各個領域得到了廣泛的應用，而且隨著城市化進程的不斷推進，物聯網的應用范圍會不斷擴大。

1.2 泛在電力物聯網的概念

對泛在電力物聯網概念的把握上，可以從泛在、電力、物聯網這三個關鍵詞出發。泛在物聯網是物聯網在電力行業應用的具體表現，是物聯網的一種；而電力網則是物聯網技術的承接者，它的應用領域非常廣泛，包括電力的輸送、能源網絡的運營的各個環節，電力裝備和家用電器的用電都要依靠電力網來支撐。“泛在”即范圍廣泛，從概念上與物聯網相近，甚至比物聯網的范圍還要廣，“泛在”體現了電力物聯網顯著的特點，即突破時間和空間的限制，最大限度的保障電力通信的暢通。

與傳統的物聯網不同，泛在電力物聯網將一些電子設備、家用電器通過電力網絡與通信網絡相結合，實現了兩者的互聯互通。與此同時，由于電力網本身所具有的特點，它擁有海量的用戶，這些用戶又會衍生出不同的需求，這就給泛在電力物聯網的的拓展提供了契機，如社會網、交易網、業務網、資金網等。

與物聯網相同的是泛在電力物聯網同樣由四個層次構成，分別是以下幾個層次。感知層，即通過傳感器對電力設備的實物狀態進行監測，如智能傳感器不僅可以得到每個家庭的電量使用情況，還可以根據所在系統應用的電壓狀態，對特定區域的空氣濕度和溫度進行測定；網絡層將移動通信網絡、互聯網、無線局域網連接在一起，在特定的運行規范下，接入各式的傳感設備中，因而具有超強的拓展性。平臺層，即利用大數據云服務，將各個網絡層傳輸過程中的數據統一收集存儲到一個數據庫中，期間可以實現部分數據的跨平臺、跨部門共享。應用層，是泛在電力物聯網建設的重點，旨在為用戶、電網工作人員等人的決策制定提供支持，在這一過程中推進電力新興業務拓展以及商業模式的創新。

1.3 泛在電力物聯網的特征

“泛在”即應用領域涉及范圍之廣，這也是電力物聯網最基本的特征，除此之外還有復雜性、開放性、包容性、創新性和開放性等特點。其復雜性主要表現在它連接海量的電力主體，同時負責海量電力信息的收集工作，進行這些工作離不開計算機網絡技術與大數據技術的支持，而泛在電力物聯網也要在多個維度進行分析；包容性主要體現在泛在電力物聯網連接的物種豐富，包含變壓器、電線路等與電力系統相關的各種實物；開放性是指泛在電力物聯網服務的對象不單單只有電網運營者，還包括參與到這一網絡的主體；創新性主要體現在它單單具有及時控制與通信的功能，還可以催生出新的商業模式，打造全新的業務動態。

2 5G通信技術與泛在電力物聯網融合的具體體現

5G通信具有高容量、高速率、高可靠性、低時延、低能耗的特點，這些特點與和優勢又能很大程度上滿足電力系統的需求，5G通信技術與泛在物聯網的具體應用主要體現在以下幾個方面。

萬物互聯，目前我國基本實現了電力網的全覆蓋，其中5G通信技術的應用為打通電力的最后一公里做了重大貢獻。5G通信與泛在電力物聯網融合不僅可以實現電力實物的相連還可以將家用電器互聯，不但可以實現智能家居還可以將整個樓宇或者小區的電力設備連接在一起及時監控各個環節的電力使用狀態，實現物物相連、萬物相連。

精準控制，5G通信在電力系統的精準控制主要體現在能及時響應電力系統的需求、精準控制儲能、精準把控配電自動化的各個環節并提出解決方案。

海量測定，傳統的電力傳感器只能保存數據最基本的功能，不能滿足大數據時代海量數據收集的需求，而5G通信技術的應用可以實現萬物互聯，這樣電力系統就可以安裝更多的傳感器來滿足對海量數據的分析處理的需求。

寬帶通信，5G通信與泛在電力物聯網高度融合為電力系統的視頻遠程控制和電力虛擬現實做出了重大貢獻。5G通信可以利用遠程監控技術，及時把控電力系統的各個環節，為電力的健康運行狀態把關。同時，利用5G通信技術可以在泛在物聯網中打造一個電力的虛擬現實系統，為電商平臺的工作提供便利。

3 支撐泛在電力物聯網的關鍵技術

5G通信技術為泛在物聯網的建設提供了有力的技術支持，主要體現在以下三個方面。5G通信技術在性能增強技術層面給泛在物聯網實現物物互聯提供了可能；在電網的管理工作中，5G通信的軟化開放技術，主要是切片技術可以及時監控電力系統各個環節的運行狀態，使電網的管理由被動變為主動，提高管理效率；5G的自治技術相當于給電力系統安裝上一個智能大腦，利用虛擬現實技術給用戶帶來更高的情景體驗，同時培育出電力系統的新業態。

4 研究展望

目前，泛在電力物聯網的建設正處于起步階段，而5G通信技術的研究也在逐步開展，兩者的高度融合必將推動電力事業向縱深發展，更好地為我國的社會經濟建設服務。

5 結束語

2019年是泛在物聯網建設的第一年，同時也為未來我國的能源互聯網建設指明了方向；預計2020年5G通信技術將在我國實現大規模的商用，5G通信將給未來生活帶來翻天覆地的變化，同時將打破傳統的“物理-信息-社會”組合，給電力能源系統帶來深刻的變革。本文通過闡釋物聯網的概念、分析5G通信技術的特點，探討5G通信在泛在電力物聯網的關鍵技術，以及5G通信在泛在物聯網中的具體應用，希望能為5G通信技術與泛在電力物聯網的融合研究提供幫助。

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