「物联网产业」5G等蜂窝通信技术如何打通“泛在电力物联网”的脉络？

在泛在电力物联网的具体应用和环节中，物联网通讯技术要解决的主要问题是数据获取、数据传输、数据处理。由此产生的两个关键问题是我们不得不面对的：

1.不同细分领域，如何正确匹配合适的通讯技术？

2.在大量数据下沉的情况下，数据处理的准确性该如何保证？

下面，我们尝试从具体应用场景中探寻这两个问题的答案，在此之前，我们先理清泛在电力物联网的典型应用场景有哪些。

PART 01 物联网视角下的“泛在电力物联网”

泛在电力物联网的概念是由国家电网公司在2019年两会报告中首次提出，并成为和坚强智能电网相提并论的“两网建设”重点工作。其架构包含感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层包括电表在内的各种传感器。感知层的数据要到网络层需要两个步骤，首先是从感知层终端模组到物联网基站，基站收到数据以后，再回传到平台系统。因此网络层其实包括两个部分，一是从终端模组到基站，二是从基站到平台信息系统。

在这两个步骤中，从终端模组到基站的数据传输采用的是物联网无线通信核心技术，既可以通过传统的运营商3G、4G网络，也可以通过电力专网传输。在这个平台的基础上可以建立各种各样的业务应用，这就是从感知层到网络层、到平台层、最终到应用层的完整环节。

就物联网和电力系统发展情况来看，当前泛在电力物联网处于初步布局的阶段，重点布局应该还是在感知层和网络层，国家电网当前投入资金的主要用途应该是在感知层和网络层方面。所以，选择恰当的通讯技术尤为重要。

PART 02 泛在电力物联网在不同领域的连接选择

根据电力的输送路径，电力物联网的应用场景主要集中在用电侧、配电侧、变电侧、输电侧、发电侧、电网资产管理等细分领域。

下图更直观一些。

从电力设备的角度，应用场景包括测温、电气设施环境监测等；从用户侧，应用场景包括智能电表、智能电器、智能充电桩，甚至漏电监测，以及能效管理、智能建筑、智能消防等。

而泛在电力物联网的应用场景，因为“泛在”二字拓展到无比庞大的格局，即国家电网所称的SG-eIoT(electric Internet of Things)：把电力的输电、变电、配电、用电、经营五大业务结合通讯、计算、控制等技术，把终端、网络、平台、运维、安全五大体系融合进网、云、层、边、端，把电力、数据、服务都变成一种取之不尽的基础设施流。

除此之外，国家电网公司正在推广的泛在电力物联网创新应用还包括实物ID提升移动作业、虚拟电厂、能源大数据、全景安防等。

整体来看，由于传统的电力系统并不缺电，对低功耗不是刚需，所以综合以上应用场景，在电力系统进行物联网推进过程中，以4G、5G为主的蜂窝IoT才是主流。

PART 03 5G等蜂窝通信技术打通泛在电力物联网的脉络

目前，4G制式通信模块才是国家电网采用的主流连接技术。在当日的峰会论坛上，电力喵主编陈玲君的分享显示，4G制式通信模块在2018年远程通信单元需求数量占比高达97%，全国有18个省的电力公司全部采用4G制式。

从最近三年远程通信单元方案需求的变化情况来看，230MHz、CDMA基本停滞；GPRS增长乏力，4G虽然高速增长到97.01%，但年度市场占有率已经到达天花板。

在4G通信芯片市场方面，高通拥有绝对的话语权。比如，在智能电表细分领域，有方科技推出的基于高通芯片平台的4G全网通通信模块N710\N720等产品，并凭借该系列产品的稳定性以及可靠性，自2015年开始至今，一直保持电力行业市场占有率第一的地位。

其系统示意图如下：

随着技术的演变，鉴于4G模块在电力市场上的占有率已经触及天花板，可以预见的是，即将商用的5G将会为泛在物联网的发展提供一种更优的无线通信解决方案。在本次论坛上，高通物联网产品市场总监马进武在接受物联网智库专访时表示，

“高通正与国家电网公司探讨如何在5G上深入合作，共同推进5G应用进程。因为5G具备的大连接、高速率、低时延等特点能更好地满足电网在授时、频率、相位、时效性的高标准要求，不仅如此，5G的大规模应用还能给泛在电力物联网的‘泛在’应用带来极大的可操作空间。高通期望更快把5G技术运用到国家电网推进泛在电力物联网的进程中去。”

物联网的应用主要包括信息的采集和传输，以及通过分析数据进而进行的控制，泛在物联网中的应用也不例外。随着泛在物联网的推进，在控制方面泛在电力物联网应用场景不久将从当前的星型集中连接模式向点到点分布式连接切换，主站系统将逐步下沉，出现更多的本地就近控制和边缘计算。

主体系统的下沉，让数据中心逐渐向现场、边缘转移，应运而生的边缘计算则完美的解决这部分数据处理的问题。

PART 04 边缘计算是处理数据下沉的利器

在讲泛在电力物联网的时候，常常会跟大数据、人工智能、云计算相关联，但我们却忽略了边缘计算。

什么是边缘计算呢？边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。

电力系统任何微小的进步都会带来很大的优势，但与之相对的，电力系统任何微小的故障也可能带来很大的损失——电网的很多数据“保鲜期”很短，一旦处理延误，就会迅速“变质”，数据价值呈断崖式跌落。因此不是所有数据都必须上传到云平台，“边缘计算”便发挥了巨大作用。

当前，物联网信息处理基本都是“端-管-云”的模式——在应用的现场，“端”只负责收集数据、执行指令，而“云”负责所有的数据分析和控制逻辑功能。“边缘计算”就是将部分数据分析功能，放到了应用场景的边缘侧（终端或网关)来实现，这种就近提供的智能服务可以满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

如果把大脑比作云端，那么边缘计算就是神经末梢，对简单的刺激进行自处理并将处理的特征信息反馈给云端大脑。在泛在电力物联网领域，边缘计算的应用，可以针对不同场所进行个性化定制功能。在遇到一些情况需要处理的时候，可以快速的在现场进行处理，而不是先上传到云端，云端再返回处理。这样可以大大减少反应时间，在一些重大故障需要紧急处理的时候，反应的快慢往往决定着事故的破坏程度！

虽然，边缘计算设备的异构分布式计算、时序化存储、跨站协调、冗余计算、超低能耗、智能操作系统等技术理论已经成熟，但适用于泛在电力物联网场景的具体应用仍需一定的研发工作，在这方面，有方科技已经向前迈进了一步。

有方科技在本次大会上重点介绍了Open CPU创新解决方案。该方案基于高通MDM9x07平台，使用MODEM芯片自身的计算能力（CortexA7）替代传统的MCU，不仅提升了方案的集成度，降低了成本，也使芯片平台的自身强大的计算能力更好地发挥，为泛在电力物联网在终端侧执行边缘计算提供了一种新的方案选择。

LAST 总结：“万物互联”是物联网的最终目标之一，泛在电力物联网的“泛在”理念也彰显了其“无处不联接”的决心。但是，在连接的过程中，泛在电力物联网在传统电力系统领域以及新兴领域等不同场景选择合适的连接技术尤为重要，当前的主要任务是提升采集的通信能力，比如积极开展4G通信模块改造、应用，开展无线专网、eSIM卡试点应用，以及合理布局5G的创新应用。

国家电网要在2021年将初步建成泛在电力物联网，到2024年全面建成泛在电力物联网，这一宏伟目标的实现，需要巨大的勇气和实力。当然对于“宇宙电网”来说，时间、财力、物力、人力都不是问题。

不论从哪个方面来讲，不可忽视的是泛在电力物联网需求下所反映出来的，物联网行业的发展前景。而物联网发展之一则是智能制造的发展问题。

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