5G通信与泛在电力物联网的融合探讨

蔡伟 田欢 廖力 杨哲文 谢健

摘 要：随着我国经济社会的进步，智能技术得到蓬勃发展，物联网形势下应运而生的5G通信技术在各个行业得到了非常广泛的应用。物联网在电力行业的应用主要表现在泛在电力物联网的建立。泛在物联网将先进的通信网络与电力网高度融合在一起，为能源互联网的建立提供了有力的支持。本文分析了阐释物联网的概念、分析5G通信技术的特点以及5G通信在泛在物联网中的具体应用，研究5G通信为泛在电力物联网提供的主要技术支撑，希望能为电力事业的发展提供帮助。

关键词：能源互联网；泛在物联网；5G通信；信息物理系统

为推动能源互联网建设，在2019年“两会”上，国家电网有限公司将推动“泛在电力物联网”建设作为奋斗目标，并将泛在物联网的定位摆在了能源互联网建设的关键位置。随着我国移动通信技术的飞速发展，5G通信技术有望在2020年正式大规模投入商用，与此同时，5G技术的成熟也进一步加速泛在物联网的建设。

1 泛在电力物联网的概念与特征

本节先对物联网的概念进行简要的阐释，然后在对泛在电力物联网概念及其特点进行分析。

1.1 物联网概念。

物联网是一种依托移动互联技术在全球范围内将有效的信息结合在一起，其最主要的特点就是可以实现物物相连。在计算机网络技术的飞速发展下，物联网技术应运而生并得到飞速发展，在社会经济生活的各个领域得到了广泛的应用，而且随着城市化进程的不断推进，物联网的应用范围会不断扩大。

1.2 泛在电力物联网的概念

对泛在电力物联网概念的把握上，可以从泛在、电力、物联网这三个关键词出发。泛在物联网是物联网在电力行业应用的具体表现，是物联网的一种；而电力网则是物联网技术的承接者，它的应用领域非常广泛，包括电力的输送、能源网络的运营的各个环节，电力装备和家用电器的用电都要依靠电力网来支撑。“泛在”即范围广泛，从概念上与物联网相近，甚至比物联网的范围还要广，“泛在”体现了电力物联网显著的特点，即突破时间和空间的限制，最大限度的保障电力通信的畅通。

与传统的物联网不同，泛在电力物联网将一些电子设备、家用电器通过电力网络与通信网络相结合，实现了两者的互联互通。与此同时，由于电力网本身所具有的特点，它拥有海量的用户，这些用户又会衍生出不同的需求，这就给泛在电力物联网的的拓展提供了契机，如社会网、交易网、业务网、资金网等。

与物联网相同的是泛在电力物联网同样由四个层次构成，分别是以下几个层次。感知层，即通过传感器对电力设备的实物状态进行监测，如智能传感器不仅可以得到每个家庭的电量使用情况，还可以根据所在系统应用的电压状态，对特定区域的空气湿度和温度进行测定；网络层将移动通信网络、互联网、无线局域网连接在一起，在特定的运行规范下，接入各式的传感设备中，因而具有超强的拓展性。平台层，即利用大数据云服务，将各个网络层传输过程中的数据统一收集存储到一个数据库中，期间可以实现部分数据的跨平台、跨部门共享。应用层，是泛在电力物联网建设的重点，旨在为用户、电网工作人员等人的决策制定提供支持，在这一过程中推进电力新兴业务拓展以及商业模式的创新。

1.3 泛在电力物联网的特征

“泛在”即应用领域涉及范围之广，这也是电力物联网最基本的特征，除此之外还有复杂性、开放性、包容性、创新性和开放性等特点。其复杂性主要表现在它连接海量的电力主体，同时负责海量电力信息的收集工作，进行这些工作离不开计算机网络技术与大数据技术的支持，而泛在电力物联网也要在多个维度进行分析；包容性主要体现在泛在电力物联网连接的物种丰富，包含变压器、电线路等与电力系统相关的各种实物；开放性是指泛在电力物联网服务的对象不单单只有电网运营者，还包括参与到这一网络的主体；创新性主要体现在它单单具有及时控制与通信的功能，还可以催生出新的商业模式，打造全新的业务动态。

2 5G通信技术与泛在电力物联网融合的具体体现

5G通信具有高容量、高速率、高可靠性、低时延、低能耗的特点，这些特点与和优势又能很大程度上满足电力系统的需求，5G通信技术与泛在物联网的具体应用主要体现在以下几个方面。

万物互联，目前我国基本实现了电力网的全覆盖，其中5G通信技术的应用为打通电力的最后一公里做了重大贡献。5G通信与泛在电力物联网融合不仅可以实现电力实物的相连还可以将家用电器互联，不但可以实现智能家居还可以将整个楼宇或者小区的电力设备连接在一起及时监控各个环节的电力使用状态，实现物物相连、万物相连。

精准控制，5G通信在电力系统的精准控制主要体现在能及时响应电力系统的需求、精准控制储能、精准把控配电自动化的各个环节并提出解决方案。

海量测定，传统的电力传感器只能保存数据最基本的功能，不能满足大数据时代海量数据收集的需求，而5G通信技术的应用可以实现万物互联，这样电力系统就可以安装更多的传感器来满足对海量数据的分析处理的需求。

宽带通信，5G通信与泛在电力物联网高度融合为电力系统的视频远程控制和电力虚拟现实做出了重大贡献。5G通信可以利用远程监控技术，及时把控电力系统的各个环节，为电力的健康运行状态把关。同时，利用5G通信技术可以在泛在物联网中打造一个电力的虚拟现实系统，为电商平台的工作提供便利。

3 支撑泛在电力物联网的关键技术

5G通信技术为泛在物联网的建设提供了有力的技术支持，主要体现在以下三个方面。5G通信技术在性能增强技术层面给泛在物联网实现物物互联提供了可能；在电网的管理工作中，5G通信的软化开放技术，主要是切片技术可以及时监控电力系统各个环节的运行状态，使电网的管理由被动变为主动，提高管理效率；5G的自治技术相当于给电力系统安装上一个智能大脑，利用虚拟现实技术给用户带来更高的情景体验，同时培育出电力系统的新业态。

4 研究展望

目前，泛在电力物联网的建设正处于起步阶段，而5G通信技术的研究也在逐步开展，两者的高度融合必将推动电力事业向纵深发展，更好地为我国的社会经济建设服务。

5 结束语

2019年是泛在物联网建设的第一年，同时也为未来我国的能源互联网建设指明了方向；预计2020年5G通信技术将在我国实现大规模的商用，5G通信将给未来生活带来翻天覆地的变化，同時将打破传统的“物理-信息-社会”组合，给电力能源系统带来深刻的变革。本文通过阐释物联网的概念、分析5G通信技术的特点，探讨5G通信在泛在电力物联网的关键技术，以及5G通信在泛在物联网中的具体应用，希望能为5G通信技术与泛在电力物联网的融合研究提供帮助。

参考文献：

[1]叶祖丽.推进高质量发展支撑世界一流能源互联网企业建设：公司2018年信息通信工作会议解读[N].国家电网报，2018-02-12（2）.

[2]关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见[EB/OL].（2016-02-29）.

[3]汪洋，苏斌，赵宏波.电力物联网的理念和发展趋势[J].电信科学，2010（S3）：9-14.