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"萬物互聯(lián)”是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標之一，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“泛在”理念也彰顯了其“無處不聯(lián)接”的決心。但是，在連接的過程中，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)領(lǐng)域以及新興領(lǐng)域等不同場景選擇合適的連接技術(shù)尤為重要，當前的主要任務(wù)是提升采集的通信能力，比如積極開展 4G 通信模塊改造、應(yīng)用，開展無線專網(wǎng)、eSIM 卡試點應(yīng)用，以及合理布局 5G 的創(chuàng)新應(yīng)用。

4 月 16 日，筆者參與了由有方科技主辦、高通公司協(xié)辦的 2019 年蜂窩通信技術(shù)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用論壇。本次論壇參與方包括國家電網(wǎng)專家、電力終端廠商、運營商代表等，圍繞蜂窩通信技術(shù)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地與未來趨勢進行了分享與探討。

通過參與此次論壇，筆者認為通訊技術(shù)與不同應(yīng)用場景的契合程度才是應(yīng)用成功落地的核心因素之一。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)推進的過程中，應(yīng)該根據(jù)具體細分的應(yīng)用場景有選擇的采用匹配度最高的技術(shù)連接，并用整體性思維選擇最佳的實用方案，靠最終的數(shù)據(jù)、效果說話。

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用和環(huán)節(jié)中，物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)要解決的主要問題是數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理。由此產(chǎn)生的兩個關(guān)鍵問題是我們不得不面對的：

不同細分領(lǐng)域，如何正確匹配合適的通訊技術(shù)？

在大量數(shù)據(jù)下沉的情況下，數(shù)據(jù)處理的準確性該如何保證？

下面，我們嘗試從具體應(yīng)用場景中探尋這兩個問題的答案，在此之前，我們先理清泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用場景有哪些。

物聯(lián)網(wǎng)視角下的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念是由國家電網(wǎng)公司在 2019 年兩會報告中首次提出，并成為和堅強智能電網(wǎng)相提并論的“兩網(wǎng)建設(shè)”重點工作。其架構(gòu)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

感知層包括電表在內(nèi)的各種傳感器。感知層的數(shù)據(jù)要到網(wǎng)絡(luò)層需要兩個步驟，首先是從感知層終端模組到物聯(lián)網(wǎng)基站，基站收到數(shù)據(jù)以后，再回傳到平臺系統(tǒng)。因此網(wǎng)絡(luò)層其實包括兩個部分，一是從終端模組到基站，二是從基站到平臺信息系統(tǒng)。

在這兩個步驟中，從終端模組到基站的數(shù)據(jù)傳輸采用的是物聯(lián)網(wǎng)無線通信核心技術(shù)，既可以通過傳統(tǒng)的運營商 3G、4G 網(wǎng)絡(luò)，也可以通過電力專網(wǎng)傳輸。在這個平臺的基礎(chǔ)上可以建立各種各樣的業(yè)務(wù)應(yīng)用，這就是從感知層到網(wǎng)絡(luò)層、到平臺層、最終到應(yīng)用層的完整環(huán)節(jié)。

就物聯(lián)網(wǎng)和電力系統(tǒng)發(fā)展情況來看，當前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)處于初步布局的階段，重點布局應(yīng)該還是在感知層和網(wǎng)絡(luò)層，國家電網(wǎng)當前投入資金的主要用途應(yīng)該是在感知層和網(wǎng)絡(luò)層方面。所以，選擇恰當?shù)耐ㄓ嵓夹g(shù)尤為重要。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在不同領(lǐng)域的連接選擇

根據(jù)電力的輸送路徑，電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景主要集中在用電側(cè)、配電側(cè)、變電側(cè)、輸電側(cè)、發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)資產(chǎn)管理等細分領(lǐng)域。

下圖更直觀一些。

從電力設(shè)備的角度，應(yīng)用場景包括測溫、電氣設(shè)施環(huán)境監(jiān)測等；從用戶側(cè)，應(yīng)用場景包括智能電表、智能電器、智能充電樁，甚至漏電監(jiān)測，以及能效管理、智能建筑、智能消防等。

而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景，因為“泛在”二字拓展到無比龐大的格局，即國家電網(wǎng)所稱的 SG-eIoT(electric Internet of Things)：把電力的輸電、變電、配電、用電、經(jīng)營五大業(yè)務(wù)結(jié)合通訊、計算、控制等技術(shù)，把終端、網(wǎng)絡(luò)、平臺、運維、安全五大體系融合進網(wǎng)、云、層、邊、端，把電力、數(shù)據(jù)、服務(wù)都變成一種取之不盡的基礎(chǔ)設(shè)施流。

除此之外，國家電網(wǎng)公司正在推廣的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用還包括實物 ID 提升移動作業(yè)、虛擬電廠、能源大數(shù)據(jù)、全景安防等。

整體來看，由于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)并不缺電，對低功耗不是剛需，所以綜合以上應(yīng)用場景，在電力系統(tǒng)進行物聯(lián)網(wǎng)推進過程中，以 4G、5G 為主的蜂窩 IoT 才是主流。

5G 等蜂窩通信技術(shù)打通泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的脈絡(luò)

目前，4G 制式通信模塊才是國家電網(wǎng)采用的主流連接技術(shù)。在當日的峰會論壇上，電力喵主編陳玲君的分享顯示，4G 制式通信模塊在 2018 年遠程通信單元需求數(shù)量占比高達 97%，全國有 18 個省的電力公司全部采用 4G 制式。

從最近三年遠程通信單元方案需求的變化情況來看，230MHz、CDMA 基本停滯；GPRS 增長乏力，4G 雖然高速增長到 97.01%，但年度市場占有率已經(jīng)到達天花板。

在 4G 通信芯片市場方面，高通擁有絕對的話語權(quán)。比如，在智能電表細分領(lǐng)域，有方科技推出的基于高通芯片平臺的 4G 全網(wǎng)通通信模塊 N710N720 等產(chǎn)品，并憑借該系列產(chǎn)品的穩(wěn)定性以及可靠性，自 2015 年開始至今，一直保持電力行業(yè)市場占有率第一的地位。

其系統(tǒng)示意圖如下：

隨著技術(shù)的演變，鑒于 4G 模塊在電力市場上的占有率已經(jīng)觸及天花板，可以預(yù)見的是，即將商用的 5G 將會為泛在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供一種更優(yōu)的無線通信解決方案。在本次論壇上，高通物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品市場總監(jiān)馬進武在接受物聯(lián)網(wǎng)智庫專訪時表示，

“高通正與國家電網(wǎng)公司探討如何在 5G 上深入合作，共同推進 5G 應(yīng)用進程。因為 5G 具備的大連接、高速率、低時延等特點能更好地滿足電網(wǎng)在授時、頻率、相位、時效性的高標準要求，不僅如此，5G 的大規(guī)模應(yīng)用還能給泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的‘泛在’應(yīng)用帶來極大的可操作空間。高通期望更快把 5G 技術(shù)運用到國家電網(wǎng)推進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的進程中去。”

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要包括信息的采集和傳輸，以及通過分析數(shù)據(jù)進而進行的控制，泛在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用也不例外。隨著泛在物聯(lián)網(wǎng)的推進，在控制方面泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景不久將從當前的星型集中連接模式向點到點分布式連接切換，主站系統(tǒng)將逐步下沉，出現(xiàn)更多的本地就近控制和邊緣計算。

主體系統(tǒng)的下沉，讓數(shù)據(jù)中心逐漸向現(xiàn)場、邊緣轉(zhuǎn)移，應(yīng)運而生的邊緣計算則完美的解決這部分數(shù)據(jù)處理的問題。

邊緣計算是處理數(shù)據(jù)下沉的利器

在講泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的時候，常常會跟大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算相關(guān)聯(lián)，但我們卻忽略了邊緣計算。

什么是邊緣計算呢？邊緣計算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，就近提供服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)在實時業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。邊緣計算處于物理實體和工業(yè)連接之間，或處于物理實體的頂端。

電力系統(tǒng)任何微小的進步都會帶來很大的優(yōu)勢，但與之相對的，電力系統(tǒng)任何微小的故障也可能帶來很大的損失——電網(wǎng)的很多數(shù)據(jù)“保鮮期”很短，一旦處理延誤，就會迅速“變質(zhì)”，數(shù)據(jù)價值呈斷崖式跌落。因此不是所有數(shù)據(jù)都必須上傳到云平臺，“邊緣計算”便發(fā)揮了巨大作用。

當前，物聯(lián)網(wǎng)信息處理基本都是“端 - 管 - 云”的模式——在應(yīng)用的現(xiàn)場，“端”只負責收集數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令，而“云”負責所有的數(shù)據(jù)分析和控制邏輯功能。“邊緣計算”就是將部分數(shù)據(jù)分析功能，放到了應(yīng)用場景的邊緣側(cè)（終端或網(wǎng)關(guān))來實現(xiàn)，這種就近提供的智能服務(wù)可以滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。

如果把大腦比作云端，那么邊緣計算就是神經(jīng)末梢，對簡單的刺激進行自處理并將處理的特征信息反饋給云端大腦。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，邊緣計算的應(yīng)用，可以針對不同場所進行個性化定制功能。在遇到一些情況需要處理的時候，可以快速的在現(xiàn)場進行處理，而不是先上傳到云端，云端再返回處理。這樣可以大大減少反應(yīng)時間，在一些重大故障需要緊急處理的時候，反應(yīng)的快慢往往決定著事故的破壞程度！

雖然，邊緣計算設(shè)備的異構(gòu)分布式計算、時序化存儲、跨站協(xié)調(diào)、冗余計算、超低能耗、智能操作系統(tǒng)等技術(shù)理論已經(jīng)成熟，但適用于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)場景的具體應(yīng)用仍需一定的研發(fā)工作，在這方面，有方科技已經(jīng)向前邁進了一步。

有方科技在本次大會上重點介紹了 Open CPU 創(chuàng)新解決方案。該方案基于高通 MDM9x07 平臺，使用 MODEM 芯片自身的計算能力（CortexA7）替代傳統(tǒng)的 MCU，不僅提升了方案的集成度，降低了成本，也使芯片平臺的自身強大的計算能力更好地發(fā)揮，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在終端側(cè)執(zhí)行邊緣計算提供了一種新的方案選擇。

總結(jié)：“萬物互聯(lián)”是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標之一，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“泛在”理念也彰顯了其“無處不聯(lián)接”的決心。但是，在連接的過程中，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)領(lǐng)域以及新興領(lǐng)域等不同場景選擇合適的連接技術(shù)尤為重要，當前的主要任務(wù)是提升采集的通信能力，比如積極開展 4G 通信模塊改造、應(yīng)用，開展無線專網(wǎng)、eSIM 卡試點應(yīng)用，以及合理布局 5G 的創(chuàng)新應(yīng)用。

國家電網(wǎng)要在 2021 年將初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，到 2024 年全面建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，這一宏偉目標的實現(xiàn)，需要巨大的勇氣和實力。當然對于“宇宙電網(wǎng)”來說，時間、財力、物力、人力都不是問題。