基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设研究

2024-03-17项楠

新闻研究导刊 2024年4期

摘要：为提升高校能源利用效率和可持续性，文章主要探讨基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设，即通过5G专网实现高效、安全的数据传输和处理。文章分析现有高校能源管理的不足，提出利用5G专网强化能源管理的构想。方法设计方面，文章采用系统分析和设计理论，结合5G网络的特点，设计出一套智慧能源管理平台。该平台依托5G高速、低延迟的特性，能够实现能源数据的快速收集与处理。研究结果显示，该平台能有效提升能源使用效率，降低能源消耗。平台通过对能源消耗数据的实时监控和分析，为高校提供了数据支撑的节能减排方案。同时，平台还支持远程控制和智能调整，进一步优化能源分配，减少无效和过度的能源消耗。此外，文章还指出该平台对于推动高校可持续发展和智慧校园建设具有重要意义。通过集成5G技术，智慧能源管理平台能够提高能源管理效率，并为高校的科技创新和智慧化改革提供实践案例和经验借鉴。通过实施智慧能源管理，高校能够有效降低运行成本，提升校园环境的可持续性，并推动绿色校园建设。总之，文章主要研究基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设，旨在为高校能源管理提供新的解决方案，对于促进高校能源管理智慧化、高效化具有重要的理论和实践价值。

关键词：互聯网；5G专网；高校设施；智慧能源管理平台

中图分类号：TN929.5；G647 文献标志码：A 文章编号：1674-8883（2024）04-0054-03

课题项目：本论文为2022年度中国智慧工程研究会教育科研课题“基于作业成本法的民办高校学生培养成本核算实践研究”成果，项目编号：ZKY231148

一、基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设意义

随着科学技术的不断发展，高校智慧能源管理平台的建设成为当前高校管理的重要方向。能源是高校生产、教学和生活必需的重要资源。高校作为一个庞大的机构，能源消耗量也相当可观。高校需要合理有效地管理能源，以提高能源利用效率，减少浪费，降低能源成本。而智慧能源管理平台通过监控和管理能源系统中的各个环节，可以实现对能源消耗情况的实时监控和分析，进而优化能源的使用和管理，提高能源利用效率[1]。基于5G专网的高校智慧能源管理平台在应用方面也具有很大的潜力，通过对能源系统中各类传感器设备的智能化部署和联网，可以实现对能源设备的实时监测和故障预警[2]。

二、基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设原则

（一）高效性原则

高效性包括高速传输和处理能力、实时采集和分析能源数据以及快速响应和决策支持。高效性原则要求平台具备高速传输和处理能力。5G专网作为新一代通信网络，具备千兆级别的传输速度和毫秒级的低延迟特性，可以实现快速的数据传输和实时的响应。在能源管理中，高校智慧能源管理平台需要从各个能源设备和传感器中采集大量的能源数据，如电力消耗、水资源利用等[3]。

高效性原则要求平台具备快速响应和决策支持的能力。5G专网的低延迟特性可以确保平台快速响应用户的查询和指令，提供即时的反馈和结果。在高校能源管理中，平台可以实时监测能源设备的运行状态和能源消耗情况，发现异常情况并及时报警。

（二）可持续性原则

可持续性原则是指在建设基于5G专网的高校智慧能源管理平台时，要考虑到对环境和资源的长期保护和可持续利用。可持续性原则有助于保护环境和提高能源利用效率。通过推广清洁能源，可以实现能源的智能管理和优化。

在建设高校智慧能源管理平台时，应遵循可持续性原则，充分利用5G专网的传输和处理能力，实现对环境和资源的长期保护和可持续利用。

（三）安全性原则

安全性原则是确保平台在数据传输、信息存储和系统运行等方面的安全，以防止潜在的威胁和风险，并保护高校的能源系统和用户隐私。5G专网提供了高速、低延迟、大容量的传输能力，但同时也增加了数据传输的风险[4]。

要保证数据传输的安全，平台需要采用加密技术和认证机制，确保敏感数据在传输过程中不被窃取或篡改。高校智慧能源管理平台需要大量存储能源使用数据、系统操作记录等信息，这些信息涉及高校内部的能源使用情况和相关用户的隐私。

三、基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设策略

（一）构建稳定的网络基础设施

稳定的网络基础设施是支撑整个智慧能源管理平台运行的关键，只有建立可靠、高效的网络基础设施，才能保证平台的正常运行和数据的安全传输。建设稳定的网络基础设施，需要考虑到高校内部的网络布局和拓扑结构。

针对不同的高校规模和分布情况，可以采用集中式或分布式的网络架构。集中式架构适用于规模较小的高校，可以通过一个中心节点来管理和控制整个网络；而分布式架构适用于规模较大的高校，可以将网络划分为多个子网络，每个子网络都有独立的控制节点[5]。

无论选择哪种架构，都需要确保网络的连通性和可靠性，通过冗余设计和容错机制来提高网络的鲁棒性。稳定的网络基础设施也需要考虑到网络带宽和延迟的要求。5G专网作为下一代通信技术，具有低延迟和高带宽的特点，可以满足高校智慧能源管理平台对实时数据传输和响应的需求[6]。因此，在网络建设中需要优先考虑5G技术的应用，使用5G专网作为主要的网络通信方式，确保平台的实时性和稳定性。

（二）部署物联网技术

物联网技术可以将各种设备、传感器和系统连接起来，实现设备之间的互联互通，为智慧能源管理提供全面而精准的数据支持。

高校需要选择合适的物联网设备和传感器，根据高校智慧能源管理平台的需求，选取能够满足监测、控制和数据采集等功能的物联网设备和传感器。这些设备应该具有稳定的性能和可靠的通信能力，能够实时获取各种数据并将其传输给平台。物联网设备和传感器之间需要通过无线或有线的通信方式进行互联互通，构建一个稳定、高效的通信网络[7]。

高校可以利用5G专网低延迟和高带宽的特点，使用5G技术作为主要的物联网通信方式，实现设备之间的实时数据传输和响应。高校需要制订物联网数据采集和处理策略。高校智慧能源管理平台需要采集大量的数据，包括用电量、能耗、设备状态等信息。为了有效采集和处理这些数据，可以采用分布式的数据采集方式，从物联网设备和传感器中收集数据并集中到平台的数据中心，进行实时分析和处理。高校还需要对物联网设备和传感器进行管理和维护。物联网设备和传感器的数量庞大，分布广泛，因此需要建立相关的设备管理体系和机制，包括设备的安装、配置、调试和维护等[8]。

另外，高校需要定期检查设备的运行状态，及时发现故障并予以修复，确保物联网设备和传感器的正常运行。高校可以整合物联网技术和智能算法，实现能源管理的智能化。对从物联网设备和传感器采集来的数据进行分析和挖掘，结合机器学习和人工智能等技术，可以预测和优化能源消耗，实现能源的精细管理。

（三）引入人工智能

人工智能技术可以实现智能化的能源管理，有效降低能耗并提高能源利用效率。引入人工智能需要建立一个强大的数据基础。高校智慧能源管理平台需要收集各种能源相关的数据，包括用电量、用水量、用气量等，以及环境因素如温度、湿度等。这些数据将成为训练模型和算法的重要依据[9]。因此，高校需要确保数据的完整性、准确性和实时性，可以借助5G专网的高速传输能力，实时采集和传输数据，保证数据的及时性。引入人工智能需要建立相应的智能化控制策略，通过人工智能技术实现智能化的能源控制[10]。人工智能技术涉及大量的数据和模型，需要保证数据的安全性和机密性。

高校智慧能源管理平台需要采取相应的数据加密和权限管理措施，确保数据传输和存储的安全。同时，高校还需要建立监控和告警机制，及时发现和应对潜在的威胁。

（四）实现能源设备的智能调度和控制

现代高校拥有大量的能源设备，如照明系统、供暖系统、空调系统等，这些设备在日常运行中会消耗大量的能源[11]，实现能源设备的智能调度和控制是基于5G专网的高校智慧能源管理平台建设的重要目的之一。

5G专网提供了快速、稳定的网络连接，能够实现对能源设备的远程监控和控制。采用物联网传感器和设备，可以将能源设备的运行数据实时传输到智慧能源管理平台，包括能耗数据、设备状态、异常报警等。

同时，物联网技术也能实现对设备的远程控制，可以通过平台对设备进行调节和操作。高校需要建立智能调度和控制算法。通过分析能耗数据和设备状态数据，结合高校的用电需求和能源供应情况，制定相应的调度和控制策略[12]。

此外，还可以通过智能控制策略，实现能源设备的远程开关、定时启动、自动调节等功能，提高设备的运行效率和节能效果。

高校需要加强数据分析和优化，对能源设备运行数据进行分析，发现能源消耗的潜在问题，并提出相应的优化方案。例如，通过分析照明系统的能耗数据，可以发现存在能源浪费的灯具，并采取相应的改进措施[13]。

（五）集成其他系统

高校智慧能源管理涉及的系统很多，比如电力系统、供暖系统、供水系统、空调系统等。在与其他系统进行集成时，高校需要根据实际情况和需求确定具体要集成的系统，并明确集成的目的和效果[14]。不同系统有不同的数据格式和通信协议，为了将它们有效集成在一起，可以建立一个统一的数据平台，并设计相应的接口用于数据交互。

5G专网可以提供高速、低延迟的网络连接，为系统间的数据传输提供支持。不同系统之间的数据格式可能不同，高校可以进行数据格式转换，借助人工智能技术中的自然语言处理和数据挖掘等技术，对数据进行解析、转换和处理，以实现系统间的数据共享和交互[15]。将高校智慧能源管理平台与供暖系统集成，可以根据室内外温度、人员活动等因素，自动調节供暖设备的运行状态，实现舒适与节能的平衡。在系统集成过程中需要确保系统的稳定运行和数据的安全，可以采取备份和容灾机制，确保数据的可靠和可恢复。