關(guān)于5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用研究

鄔曉佳

（河北省石家莊市惠遠(yuǎn)通服科技有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在電力物聯(lián)網(wǎng)的建立方面，以此為核心展開全方位的研究，充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信以及人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)理想的工作效果，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化和科技等多個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用具有全面感知、信息交互、靈活便捷等特征，如果能夠?qū)烧咄昝廊诤希敲磳?duì)于祖國(guó)的未來建設(shè)和社會(huì)發(fā)展將會(huì)起到積極作用，是新時(shí)代發(fā)展下的必然趨勢(shì)[1-5]。

1 電力物聯(lián)網(wǎng)概述

針對(duì)5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用研究，想要發(fā)揮“1+1＞2”的效果，一定要在立足事實(shí)的基礎(chǔ)上展開全方位思考，準(zhǔn)確解讀電力物聯(lián)網(wǎng)的定義。電力物聯(lián)網(wǎng)主要由平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層以及感知層3部分組成，能夠?qū)⑷?、機(jī)、物三方進(jìn)行連接，充分展現(xiàn)其在電力系統(tǒng)中的重要作用，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)和電力互聯(lián)的效果。（1）電力物聯(lián)網(wǎng)能夠快速準(zhǔn)確地傳遞信息。在當(dāng)今快節(jié)奏的生活模式下，為了保證信息傳遞的實(shí)時(shí)性，電力物理網(wǎng)可以將5G通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)連接，利用人工智能、大數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)傳播信息，促使我國(guó)科技領(lǐng)域朝著更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆较虬l(fā)展，節(jié)省后續(xù)工作時(shí)間。（2）電力物聯(lián)網(wǎng)在使用中要注重保護(hù)信息和數(shù)據(jù)的安全。在使用傳感器系統(tǒng)時(shí)要詳細(xì)分析信息并做出精準(zhǔn)判斷，將準(zhǔn)確信息及時(shí)上傳到終端，為后續(xù)工作的開展提供數(shù)據(jù)支撐，從多個(gè)視角展開研究和分析[6-8]。

2 5G通信技術(shù)

5G通信技術(shù)可以為人們提供線上溝通交流的渠道，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都十分廣泛，能夠滿足絕大多數(shù)行業(yè)的發(fā)展需求。5G通信技術(shù)具有以下5大特征：（1）高速率，5G通信峰值需要達(dá)到10～20 Gb/s，以此保證視頻等傳輸過程的穩(wěn)定性，將誤差控制在最小范圍內(nèi)；（2）高容量，與4G通信技術(shù)相比，5G通信可以同時(shí)支持100萬個(gè)移動(dòng)產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，其傳播范圍更廣、傳遞速度更快；（3）高可靠性，5G通信技術(shù)抗干擾能力較強(qiáng)，能夠?qū)⒖罩薪涌谘舆t降至1 ms，絕大多數(shù)信息都能夠通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)終端，保證工作性能；（4）低能耗，當(dāng)前社會(huì)發(fā)展著重強(qiáng)調(diào)要保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，減少資源消耗量，5G通信可以減少傳感器與設(shè)備之間的交互次數(shù)，以此延長(zhǎng)電池壽命；（5）低時(shí)延，5G通信技術(shù)更能夠保障信息傳遞的時(shí)效性，其頻率要比長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）的傳遞速率高出3倍以上，流量密度可達(dá)10 Mb/（s·m2），適用于絕大多數(shù)領(lǐng)域，能夠?yàn)殡娏ξ锫?lián)網(wǎng)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。5G通信與4G通信性能對(duì)比如圖1所示。

圖1 5G通信與4G通信性能對(duì)比

3 5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用分析

在明確5G通信與電力物理網(wǎng)內(nèi)涵、定義、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從不同角度出發(fā)針對(duì)5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)契機(jī)，總結(jié)方法并積累經(jīng)驗(yàn)，為未來電力物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面，兩者之間有著一定的共性，將兩者的優(yōu)勢(shì)和功能發(fā)揮到最大化能夠?qū)崿F(xiàn)理想效果，推動(dòng)行業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展[9-12]。

3.1 動(dòng)態(tài)檢測(cè)

將5G通信技術(shù)與電力物聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用能夠發(fā)揮動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的作用，5G通信具備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的功能，可以將真實(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到終端，由終端工作人員進(jìn)行操作和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或系統(tǒng)中的故障和問題，發(fā)現(xiàn)之后在最短時(shí)間內(nèi)解決，避免其在后續(xù)工作的運(yùn)行中出現(xiàn)危險(xiǎn)隱患和突發(fā)情況。具體可以在電力物聯(lián)網(wǎng)中以配電網(wǎng)為載體，在其中選取合適位置安裝傳感電源、變壓器等裝置，準(zhǔn)確控制電壓增幅參數(shù)等，精準(zhǔn)捕捉參數(shù)變化，運(yùn)用后臺(tái)程序進(jìn)行精準(zhǔn)判斷和分析。在得出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)之后，利用其進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。技術(shù)人員在利用5G通信技術(shù)對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)時(shí)，要充分發(fā)揮5G通信技術(shù)低時(shí)延的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，及時(shí)掌握配電網(wǎng)等電力設(shè)備的運(yùn)用情況，避免出現(xiàn)安全問題。此外，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)具體方案，減少不必要的財(cái)政支出，通過5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)融合提升工作效率，降低工作難度。

3.2 精準(zhǔn)控制

5G通信技術(shù)能夠在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制的效果，主要是對(duì)各種用電設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)控制，減少人力、物力、財(cái)力等方面的消耗。5G通信技術(shù)強(qiáng)調(diào)通信速率的重要性，認(rèn)為必須要保證信息和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性傳遞，才能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和解決問題。在遇到緊急情況之后，5G通信技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況反饋到應(yīng)用系統(tǒng)中，后臺(tái)技術(shù)人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)中某用電設(shè)備出現(xiàn)問題，為其檢修治理提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制效果。傳統(tǒng)傳達(dá)信息數(shù)據(jù)的方式會(huì)產(chǎn)生一定時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差會(huì)導(dǎo)致問題嚴(yán)重化，不僅會(huì)加大檢修成本，甚至可能造成安全事故，危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過將5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)融合，能夠同時(shí)對(duì)海量用電設(shè)備進(jìn)行有效控制，協(xié)調(diào)彼此之間的用電關(guān)系，避免因用電過度而引起安全事故。5G通信技術(shù)能夠?qū)⑿畔⒀訒r(shí)控制到10 ms之內(nèi)，滿足電力物聯(lián)網(wǎng)嚴(yán)苛的調(diào)頻要求。

以無人汽車領(lǐng)域?yàn)槔?，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要保證無人汽車的安全性，還要提升其美觀性、功能性以及實(shí)用性等。作為電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，5G通信能夠?yàn)闊o人汽車的車載裝置提供精準(zhǔn)有效的數(shù)據(jù)支持，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地控制行駛中的汽車，包括汽車的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)彎、停止以及后退等，通過精準(zhǔn)化的控制保證無人汽車的安全性。此外，5G通信速率為100 Mb/s～1 Gb/s，不僅可以滿足電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于控制精準(zhǔn)性的要求，而且可以同時(shí)存儲(chǔ)和傳遞大量信息數(shù)據(jù)，滿足絕大多數(shù)行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展需求。

3.3 海量量測(cè)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展背景下，將5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)科學(xué)融合并靈活應(yīng)用是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，大數(shù)據(jù)時(shí)代要求電力系統(tǒng)具備采集海量數(shù)據(jù)的功能，還要對(duì)多元化數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理、歸納和分析，將其安全存儲(chǔ)，保證信息的安全性和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中雖然也會(huì)安裝傳感器，但是由于時(shí)效性、精準(zhǔn)性等方面的影響，很多時(shí)候都只能保存近期數(shù)據(jù)和信息，不能將所有信息長(zhǎng)久保存下來，一定程度上影響了后續(xù)工作的運(yùn)行與實(shí)施。5G通信技術(shù)具有多樣化功能和優(yōu)勢(shì)，可以將數(shù)據(jù)信息長(zhǎng)久保存、精準(zhǔn)傳輸，緩解電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的通信壓力，實(shí)現(xiàn)海量量測(cè)的目標(biāo)。例如，在電力物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)過程中，目前5G通信技術(shù)主要采用電源管理單元（(Power Management Unit，PMU）與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這在一定程度上可以降低工作運(yùn)行的成本支出，精準(zhǔn)感知電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)方案，在故障出現(xiàn)的第一時(shí)間及時(shí)處理。

3.4 寬帶通信

寬帶通信是當(dāng)今人們生活中必不可少的一項(xiàng)技術(shù)，幾乎所有人家中都會(huì)安裝寬帶，滿足各式各樣的通信需求，將5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用能夠?yàn)閷拵ㄐ盘峁└鼮槿娴闹巍?G通信具有性能增強(qiáng)技術(shù)，可以對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生更為全面、強(qiáng)烈的感知，通過人機(jī)互動(dòng)、數(shù)據(jù)通信等優(yōu)勢(shì)展示其個(gè)性化功能。例如，可以在無人機(jī)內(nèi)使用5G通信技術(shù)，將無人機(jī)拍攝畫面真實(shí)且清晰地上傳到終端平臺(tái)，由技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在遇到問題時(shí)及時(shí)制定科學(xué)的處理方案，檢查設(shè)備運(yùn)行狀況。5G通信技術(shù)還能在設(shè)備發(fā)生問題時(shí)發(fā)出警示，以警報(bào)的方式提醒工作人員完成一系列檢查和治理工作。5G通信能夠構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）世界，這一功能與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合就推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，通過5G通信技術(shù)多樣化功能將更清晰的畫面呈現(xiàn)給使用者，增強(qiáng)使用者的視覺體驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展延伸，可以利用5G通信的VR技術(shù)全方面呈現(xiàn)電力系統(tǒng)，解決以往技術(shù)人員無法觀察到系統(tǒng)細(xì)節(jié)的問題，提高工作效率，降低工作難度，避免因忽略細(xì)節(jié)而影響后續(xù)工作的開展。

3.5 供需互動(dòng)

5G通信技術(shù)的發(fā)展要求5G基站必須重新分配功率，這導(dǎo)致電力物聯(lián)網(wǎng)的資源效率也會(huì)有所增加，更容易滿足電力系統(tǒng)不同的容量需求，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的最優(yōu)配置。通過5G通信技術(shù)與電力物聯(lián)網(wǎng)的融合還可以讓大量資源重復(fù)利用，在滿足供需互動(dòng)條件的基礎(chǔ)上減少能耗支出，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)文明的可持續(xù)性發(fā)展。將可再生資源分配到通信基站中，強(qiáng)化5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用效果的同時(shí)減少資源浪費(fèi)現(xiàn)象，保證電力物聯(lián)網(wǎng)長(zhǎng)久穩(wěn)定的發(fā)展。例如，可以在可再生能源環(huán)境下完成P2P交易，發(fā)揮5G通信低能耗的優(yōu)勢(shì)，提高運(yùn)行效率，降低交易和通信成本，將多樣化的信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在虛擬電廠系統(tǒng)內(nèi)，協(xié)調(diào)出最為合適的運(yùn)營(yíng)模式。

4 結(jié) 論

將5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)精準(zhǔn)融合并靈活應(yīng)用是必然趨勢(shì)，必須要在準(zhǔn)確理解5G通信與電力物聯(lián)網(wǎng)概念、特點(diǎn)以及功能的基礎(chǔ)上，從多個(gè)角度探索兩者融合應(yīng)用的思路和方法，將兩者的功能和優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大化，實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的效果。利用5G通信現(xiàn)代化功能推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域穩(wěn)定、長(zhǎng)久的發(fā)展，以此拓展新的業(yè)務(wù)模式，提升電力物理網(wǎng)服務(wù)水平，制定合理發(fā)展計(jì)劃，展示多樣化功能。