戴鴻清

摘要：隨著移動(dòng)通訊發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用到電力生產(chǎn)中。5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于抽蓄電站數(shù)字化智能化電廠建設(shè)不僅可以實(shí)現(xiàn)電廠的無(wú)人化與智能化，而且也提高了各種數(shù)據(jù)的安全性。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電廠;5G網(wǎng)絡(luò);數(shù)字化智能電廠

1 概述

5C網(wǎng)絡(luò)是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，它具備以下優(yōu)點(diǎn)∶

超大帶寬dMBB。5C網(wǎng)絡(luò)具備超大帶寬特點(diǎn)，用戶(hù)體驗(yàn)速率為100Maps-1Caps，用戶(hù)峰值速率最高可達(dá)10Caps，具備支撐4K/8K超高清視頻及AR/VR等高帶寬應(yīng)用的能力。

低時(shí)延高可靠uRLLC。5C網(wǎng)絡(luò)空口時(shí)延低至1ms，僅為4C網(wǎng)絡(luò)的五分之一，同時(shí)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸可靠率達(dá)到99.999%，具備支撐高頻率采集.工業(yè)控制等低時(shí)延.高可靠場(chǎng)景的能力。

超大連接mMTC。5C網(wǎng)絡(luò)的終端連接密度可以達(dá)到100萬(wàn)個(gè)/平方千米，是4C網(wǎng)絡(luò)的5倍以上，可以滿足電力工業(yè)生產(chǎn)中環(huán)境監(jiān)測(cè).終端控制等高度密集的物聯(lián)網(wǎng)連接需求。

對(duì)比目前能源行業(yè)中較常使用的wIFI網(wǎng)絡(luò)，5C網(wǎng)絡(luò)在抗干擾.移動(dòng)切換.峰值帶寬.穩(wěn)定時(shí)延.無(wú)線安全等方面均具有顯著優(yōu)勢(shì)，抽蓄電站數(shù)字化智能化電廠建設(shè)利用5C網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)全廠各測(cè)點(diǎn).閥門(mén).設(shè)備與集控室的通訊，不僅節(jié)約大量電纜且減少敷設(shè)電纜和接線查線，大大縮短網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)周期，而且后期可為無(wú)人機(jī)巡檢.機(jī)器人巡檢.智能安防.單兵作業(yè)等智能應(yīng)用場(chǎng)景提供支持。

2 技術(shù)架構(gòu)

抽蓄電站數(shù)字化智能化電廠5C系統(tǒng)主要由接人層.網(wǎng)絡(luò)層.平臺(tái)層構(gòu)成。其中接人層包括智能安防.無(wú)人機(jī).AR眼鏡.巡檢機(jī)器人等5C應(yīng)用終端，通過(guò)自帶的5C模組接人5C網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)層包括sPN.5C宏站.室分RRU.合路器等5C網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：平臺(tái)層由5CMEC（邊緣計(jì)算）和電廠自有應(yīng)用平臺(tái)組成，其中MEC負(fù)責(zé)將廠區(qū)內(nèi)的5C數(shù)據(jù)流導(dǎo)向電廠自有應(yīng)用平臺(tái)，保證電廠自有5C數(shù)據(jù)不出廠，兼具安全與高速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在運(yùn)用在網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能網(wǎng)關(guān)部署邊緣計(jì)算MEC，就近采集數(shù)據(jù)并處理，提高業(yè)務(wù)處理的效率和實(shí)時(shí)性，降低電廠數(shù)據(jù)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)的壓力，提升終端用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

3 安全要求

采用MEC邊緣計(jì)算.5C網(wǎng)絡(luò)切片.ssLVPN等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù).遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)及移動(dòng)辦公的安全。

3.1 MEC邊緣計(jì)算——本地?cái)?shù)據(jù)安全

MEC設(shè)備作為5C網(wǎng)絡(luò)的重要一環(huán)，通過(guò)以下層層的安全防護(hù)措施，建立安全可信的邊緣連接∶（1）外部攻擊防護(hù)∶邊緣計(jì)算DC人口部署防火墻，防止DDos等常見(jiàn)攻擊，內(nèi)部硬件資源合理劃分預(yù)留，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用流控。（2）領(lǐng)域隔離方案∶邊緣計(jì)算DC內(nèi)按照RAN側(cè).CN側(cè).應(yīng)用分為三個(gè)VDC，硬件相互隔離并可增加獨(dú)立物理防火墻。（3）內(nèi)部應(yīng)用隔離∶不同應(yīng)用部署在不同邊緣計(jì)算主機(jī)組上，在I__s層資源即進(jìn)行隔離，并可根據(jù)不同應(yīng)用間安全隔離等級(jí)需要增加vFw虛擬防火墻。（4）分權(quán)分域管理∶電廠管理員.運(yùn)營(yíng)商.應(yīng)用廠商根據(jù)不同角色在操作管理界面上進(jìn)行分權(quán)分域配置，確保操作權(quán)限合理分配.風(fēng)險(xiǎn)溯源安全可控。

3.2 5C網(wǎng)絡(luò)切片——遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)安全

5C網(wǎng)絡(luò)切片是提供特定網(wǎng)絡(luò)能力的.端到端的邏輯與用網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)際是由網(wǎng)絡(luò)功能和所需的物理/虛擬資源的集合，具體可包括無(wú)線網(wǎng).核心網(wǎng).傳輸承載網(wǎng)及應(yīng)用，可滿足抽蓄電站與其他電站及集團(tuán)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信需求。

（1） 定制性∶網(wǎng)絡(luò)能力可定制.網(wǎng)絡(luò)性能可定制.接人方式可定制.服務(wù)范圍/部署策略可定制，有助于行業(yè)分步驟.按需.快速地開(kāi)通新業(yè)務(wù)所需要的網(wǎng)絡(luò)新特性。

（2） 隔離/專(zhuān)用性∶為不同的切片提供服務(wù)于特定的應(yīng)用場(chǎng)景的差異化資源使用策略.數(shù)據(jù)訪問(wèn)安全.高可用性等保障，使得不同切片之間相互隔離，互不影響。

（3） 按需連接∶為垂直行業(yè)提供按需采購(gòu).穩(wěn)定可靠的連接服務(wù)，針對(duì) ? ? 不同的高清視頻.控制類(lèi).辦公類(lèi)業(yè)務(wù)的不同特性，可分別提供標(biāo)準(zhǔn).大帶寬.低

時(shí)延等具備不同網(wǎng)絡(luò)特性的切片服務(wù)。

3.3 ssLVPN——移動(dòng)辦公安全

企業(yè)內(nèi)部0A等辦公系統(tǒng)存在通過(guò)手機(jī)APP進(jìn)行移動(dòng)辦公的需求，針對(duì)員工無(wú)線辦公接人需求，建議采用ssLVPN技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。ssLVPN是一種采用ssL協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接人的VPN通道，使用標(biāo)準(zhǔn)的安全套接層ssL對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，客戶(hù)端和ssLVPN網(wǎng)關(guān)之間自動(dòng)完成ssL證書(shū)加載和認(rèn)證過(guò)程，在應(yīng)用層保障數(shù)據(jù)安全，幫助企業(yè)遠(yuǎn)程用戶(hù)安全的訪問(wèn)內(nèi)部平臺(tái)VPC數(shù)據(jù)。手機(jī)移動(dòng)端APP可以通過(guò)ssLVPN通道便捷地接人到VPC內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)安全訪問(wèn)。

4 5G應(yīng)用

基于以上5C網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)物理設(shè)施，可充分利用邊緣計(jì)算.5C網(wǎng)絡(luò)切片及隧道協(xié)議等技術(shù)重點(diǎn)開(kāi)展以下5C應(yīng)用。

4.1 5C+移動(dòng)辦公

針對(duì)電廠無(wú)線辦公接人需求，可運(yùn)用5C網(wǎng)絡(luò)安全的ssLVPN技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)的安全套接層ssL對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，客戶(hù)端和ssLVPN網(wǎng)關(guān)之間自動(dòng)完成ssL證書(shū)加載和認(rèn)證過(guò)程，在應(yīng)用層保障數(shù)據(jù)安全，幫助企業(yè)遠(yuǎn)程用戶(hù)安全的訪問(wèn)內(nèi)部平臺(tái)VPC（私有網(wǎng)絡(luò)）數(shù)據(jù)。手機(jī)移動(dòng)端APP可以通過(guò)ssLVPN通道便捷地接人到VPC內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)安全訪問(wèn)。

4.2 5C+數(shù)字孿生

數(shù)字孿生是充分利用物理模型.傳感器更新.運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)將實(shí)體裝備的全生命周期進(jìn)行3D建模虛擬映射：5C技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)前端采集設(shè)備的大帶寬.高頻率信息交互進(jìn)一步提升了數(shù)字孿生應(yīng)用中實(shí)體和模型的同步能力。

4.3 5C+無(wú)人機(jī)巡檢

利用5C大帶寬技術(shù)，結(jié)合無(wú)人機(jī).AI超清攝像頭（百兆級(jí)以上）的信息綜合回傳，滿足特殊環(huán)境下的無(wú)人巡檢和故障處理需求。利用無(wú)人機(jī)采集數(shù)據(jù).圖像.視頻等信息，為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判斷提供依據(jù)：利用無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，可有效提升作業(yè).規(guī)劃.采集的效率，到達(dá)人所不能達(dá)到的區(qū)域，即從空中采集到圖像資料：利用無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)距離操控通信，大范圍任務(wù)作業(yè)，有效覆蓋更大工作區(qū)域，提高工作效率。

4.4 5C+機(jī)器人巡檢

通過(guò)整合機(jī)器人技術(shù).非接觸檢測(cè)技術(shù).多傳感器融合技術(shù).圖像識(shí)別技術(shù).導(dǎo)航定位技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)等，讓機(jī)器人代替人到危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行巡檢任務(wù)，讓人更安全，讓巡檢更智能化，以達(dá)到提升整個(gè)巡檢工作的智能化目標(biāo)。其中5C水下機(jī)器人利用5C大帶寬技術(shù)，結(jié)合水下機(jī)器人線臍帶電纜數(shù)據(jù)回傳，水上控制設(shè)備搭載5CCPE模組，實(shí)現(xiàn)可視化資料實(shí)時(shí)回傳，集控中心遠(yuǎn)程操控作業(yè)能力。

4.5 5C+AR生產(chǎn)輔助

AR生產(chǎn)輔助結(jié)合物聯(lián)網(wǎng).RFID.二維碼等智能識(shí)別技術(shù)，以及各類(lèi)設(shè)備狀態(tài)傳感器.在線監(jiān)測(cè)裝置等感知手段，可將平臺(tái)中設(shè)備的多維度數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)推送至AR智能穿戴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備.運(yùn)維資源信息互聯(lián)互通。通過(guò)調(diào)用電廠應(yīng)用平臺(tái)采集數(shù)據(jù)的接口，以表格或組態(tài)圖示的方式顯示實(shí)時(shí)的IoT數(shù)據(jù)，方便了解設(shè)備狀態(tài)或者環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，使操作人員在現(xiàn)場(chǎng)掌握控制系統(tǒng)中關(guān)鍵參數(shù)，及時(shí)做出準(zhǔn)備.判斷和響應(yīng)。

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