呂 華，曹 秘

（國網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司，四川 雅安 625000）

1 電力物聯(lián)網(wǎng)

電力物聯(lián)網(wǎng)是圍繞電力生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，充分利用當(dāng)前射頻識別技術(shù)（Radio Frequency IDentification，RFID）、全球定位及傳感器等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)和人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理及應(yīng)用便捷靈活特征的智能化電力系統(tǒng)[1]。目前，電力物聯(lián)網(wǎng)已基本完成物管平臺、技術(shù)中臺等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括電能計(jì)量、光伏發(fā)電、低壓配網(wǎng)以及森林防火等眾多物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備建設(shè)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)測、匯總分析及告警功能，但大多不具備遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程升級、數(shù)據(jù)下發(fā)等功能，繼續(xù)采取人工調(diào)度、檢修及運(yùn)行方式切換等傳統(tǒng)模式進(jìn)行運(yùn)行和管理，會影響電網(wǎng)發(fā)展。因此，文章分析電力物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀和應(yīng)用存在的問題，并給出一些解決方法。

2 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)圖1 所示主要包括“云、管、邊、端”4 層。第一層“云”指部署在云端的物聯(lián)管理平臺、企業(yè)中臺及各專業(yè)數(shù)字化應(yīng)用；第二層“管”指各類遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，主要包含電力光纖、無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)及因特網(wǎng)；第三層“邊”指部署在區(qū)域現(xiàn)場具備邊緣計(jì)算能力的智能設(shè)備，按照企業(yè)級共建共享共用的理念，在同一區(qū)域現(xiàn)場，各專業(yè)共用一套邊緣物聯(lián)代理設(shè)備；第四層“端”指采集終端，通常部署在采集監(jiān)控對象本體內(nèi)部或附近，采集量測設(shè)備或?qū)ο蟮臓顟B(tài)量、電氣量及環(huán)境量等信息[2]。

圖1 電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖

3 電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展和建設(shè)，國家電網(wǎng)有限公司（以下簡稱公司）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已覆蓋各辦公區(qū)、變電站、直屬發(fā)電廠以及電力網(wǎng)點(diǎn)等生產(chǎn)經(jīng)營場所，并在其內(nèi)部建立物聯(lián)專網(wǎng)傳輸通道，主要負(fù)責(zé)采集終端、監(jiān)測終端等感知層物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入，基本實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)貫通連接[3]。

3.2 平臺建設(shè)

根據(jù)公司數(shù)字化發(fā)展總體規(guī)劃和戰(zhàn)略部署，公司已陸續(xù)建設(shè)數(shù)據(jù)中臺、物管平臺技術(shù)底座，并對各專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化歸集和處理，滿足各類生產(chǎn)和經(jīng)營業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)接入與提取。

3.3 服務(wù)應(yīng)用建設(shè)

隨著公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展，基本完成人資、財(cái)務(wù)、運(yùn)檢、營銷及電力調(diào)度等各類專業(yè)化應(yīng)用系統(tǒng)和監(jiān)控軟件建設(shè)，基本實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)測、控制及數(shù)據(jù)一鍵提取等專業(yè)化應(yīng)用。

4 目前電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用存在的問題

4.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足

電力物聯(lián)網(wǎng)承載于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，主要采用有線方式搭建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，覆蓋各單位辦公區(qū)、變電站及供電所，但輸電線路均位于戶外，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)未能全面覆蓋，也無法建立物聯(lián)網(wǎng)專用傳輸通道；低壓配電網(wǎng)分布較廣，數(shù)量較多，并且大部分線纜和配電網(wǎng)設(shè)備位于城市溝道等隱蔽區(qū)域，未配套建設(shè)光纖傳輸資源和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，難以建立電力物聯(lián)網(wǎng)傳輸通道；由于電站分布特性，部分用戶電站位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，大多未自建或使用第三方運(yùn)營商的光纖傳輸通道，也無4G 網(wǎng)絡(luò)信號，存在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)盲區(qū)。

4.2 建設(shè)成本高

大多采集和監(jiān)測終端需要部署于偏遠(yuǎn)山區(qū)的高壓線路和桿塔，設(shè)備分散，運(yùn)行環(huán)境較差，取電困難，對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可靠性要求較高，而且物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備部署期間需要停運(yùn)高壓線路，會影響電網(wǎng)運(yùn)行，因此難以安裝和建設(shè)。

4.3 感知設(shè)備智能化程度不高

近年來，物聯(lián)網(wǎng)和人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)發(fā)展較快，感知設(shè)備本體不具備采集、傳輸及告警等功能，主要依靠附加物聯(lián)網(wǎng)感知終端。同時(shí)，目前大多物聯(lián)網(wǎng)終端智能化程度不高，大多采用RS-232 老舊傳統(tǒng)通信模式，也不具備遠(yuǎn)程控制、自我識別、數(shù)據(jù)下發(fā)等功能，基本依靠后臺軟件開發(fā)水平和開發(fā)能力，難以實(shí)現(xiàn)智能化和AI 技術(shù)應(yīng)用。

4.4 臺賬基礎(chǔ)信息不夠準(zhǔn)確和完善

經(jīng)多年發(fā)展，電網(wǎng)資產(chǎn)規(guī)模較大，設(shè)備數(shù)量多，品牌復(fù)雜多樣，部分設(shè)備與現(xiàn)場實(shí)物差異較大，臺賬信息不夠準(zhǔn)確，難以全面監(jiān)控和管理。此外，早期建設(shè)的部分設(shè)備和線纜大多在野外偏遠(yuǎn)山區(qū)，難以核查和補(bǔ)充完善，也難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。

4.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)認(rèn)識不足

近年來，隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展，市場上不斷涌現(xiàn)出萬物互聯(lián)、智慧物聯(lián)網(wǎng)等新概念和新事物，但大多用于建立系統(tǒng)和采集終端等。公司運(yùn)維檢修、營銷等部門均已建設(shè)各類采集和應(yīng)用系統(tǒng)，但大多系統(tǒng)只具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)測、匯總分析以及掉線告警等簡易功能，未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自動判斷、告警分析及數(shù)據(jù)預(yù)測等智慧功能，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無實(shí)際應(yīng)用和使用價(jià)值。另外，大多數(shù)公司人員認(rèn)為萬物互聯(lián)、智慧物聯(lián)網(wǎng)、AI 人工智能等為信息通信新技術(shù)，與本職工作關(guān)聯(lián)不大，應(yīng)由信息和通信專業(yè)人員承建，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推進(jìn)難度較大[4]。

5 電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思考和問題解決方法

5.1 建立和完善物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系

電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)涵蓋調(diào)度、運(yùn)檢及營銷等專業(yè)，接入數(shù)量龐大，各類接入設(shè)備和采集終端復(fù)雜多樣，并且各地區(qū)或?qū)I(yè)管理差異較大，導(dǎo)致部分設(shè)備和終端接入困難，甚至無法加入，達(dá)不到建設(shè)效果，因此急需建立和完善物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)架構(gòu)[5]。主要思路如下：一是建立標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)管理平臺，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和統(tǒng)一接口，保障各類設(shè)備和采集終端正常接入；二是建立統(tǒng)一虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）通道和傳輸協(xié)議，確保全網(wǎng)數(shù)據(jù)縱向貫通、橫向連通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享共用；三是建立應(yīng)用服務(wù)平臺標(biāo)準(zhǔn)，采用統(tǒng)一技術(shù)路線和架構(gòu)開發(fā)各類應(yīng)用服務(wù)，確保各地區(qū)和應(yīng)用服務(wù)平臺兼容提取和傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)一鍵提取和匯總分析；四是建立終端設(shè)備接入標(biāo)準(zhǔn)，明確各類終端功能特點(diǎn)、支持協(xié)議及傳輸端口等關(guān)鍵信息，保障各類終端設(shè)備可接入，確保上傳數(shù)據(jù)完整有效；五是建立安全防護(hù)體系標(biāo)準(zhǔn)，近年物聯(lián)網(wǎng)終端接入過多，終端自身基本無安全防護(hù)能力，電力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜，急需建立統(tǒng)一安全防護(hù)基線和標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)電力物聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)能力，保障數(shù)據(jù)安全。

5.2 拓展和延伸終端物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

電力物聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)承載于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，大多僅覆蓋至各辦公區(qū)、變電站等骨干區(qū)域和重點(diǎn)生產(chǎn)場所，覆蓋范圍不足，且數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備老舊，帶寬窄，難以支撐龐大物聯(lián)網(wǎng)接入和傳輸需求，急需升級數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，延伸終端物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)[6]。一是加大數(shù)據(jù)通信網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，將地市級骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬提升至10 Gb/s，同時(shí)建立物聯(lián)網(wǎng)傳輸通道，以支撐大容量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸；二是加強(qiáng)配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸通道建設(shè)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)終端接入；三是加強(qiáng)與運(yùn)營商協(xié)作，豐富偏遠(yuǎn)電站和農(nóng)配網(wǎng)等戶外光傳輸資源，延伸物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，以達(dá)到萬物互聯(lián)的接入需求。

5.3 推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)終端智能化

目前大多設(shè)備本體智能化程度較低，主要采取外掛物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測終端，用于數(shù)據(jù)監(jiān)測、日志分析和告警，難以遠(yuǎn)程控制和管理，也無法智慧運(yùn)行和智慧管理，嚴(yán)重制約電力生產(chǎn)和發(fā)展，因此急需推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)終端智能化[7]。主要思路如下：一是新建或全站改造設(shè)備，按新型智能電網(wǎng)發(fā)展思路，推進(jìn)新建智能化設(shè)備或變電站設(shè)備的全面智能化改造，實(shí)現(xiàn)無人值班和智慧運(yùn)行；二是新建物聯(lián)網(wǎng)終端智能化，推行物聯(lián)網(wǎng)終端具備自動計(jì)算、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)下發(fā)、遠(yuǎn)程控制、自動告警以及日志分析等高度智能的一體化終端，為后臺服務(wù)開發(fā)應(yīng)用智能化、智慧化奠定基礎(chǔ)。

5.4 推進(jìn)平臺應(yīng)用智能化和智慧化

公司已建立電力調(diào)度、SG186 營銷、企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）、協(xié)同辦公、經(jīng)濟(jì)法律以及E 物資等眾多管理信息系統(tǒng)，基本包括數(shù)據(jù)采集、匯總分析及流程審批等功能，但大多采取獨(dú)立運(yùn)行和數(shù)據(jù)自行管理模式，數(shù)據(jù)共享能力較弱。隨著大數(shù)據(jù)、云平臺、AI 技術(shù)以及萬物互聯(lián)等新概念的出現(xiàn)，新型智能電網(wǎng)和雙一流電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的提出，升級或改造老舊平臺，升級完善數(shù)據(jù)監(jiān)測、日志分析、運(yùn)行管理、故障和缺陷排查、運(yùn)行控制、自動告警以及數(shù)據(jù)一鍵生成提取等功能，推行公司各業(yè)務(wù)智能化、智慧化及管理現(xiàn)代化。

6 結(jié) 論

隨著電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)逐漸演變?yōu)楣歉蓚鬏斁W(wǎng)絡(luò)，電力物聯(lián)網(wǎng)成為電力系統(tǒng)萬物互聯(lián)和所有終端接入的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而推動電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)、云平臺及AI 等技術(shù)高速發(fā)展，最終成功實(shí)現(xiàn)智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)測、控制及管理，實(shí)現(xiàn)公司生產(chǎn)和經(jīng)營管理高度智能化。文章結(jié)合智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢和物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)情況，針對當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用存在的問題和難點(diǎn)，提出后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思考，快速推進(jìn)電力系統(tǒng)智能型和智慧型發(fā)展，為構(gòu)建新型智能電力系統(tǒng)和現(xiàn)代雙一流企業(yè)貢獻(xiàn)智慧和力量。