基于5G技術(shù)的電力營銷安全智能化現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)分析

［關(guān)鍵詞］5G技術(shù)；電力營銷；智能化；現(xiàn)場作業(yè)

［中圖分類號］F49 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0171–03

電力營銷作業(yè)現(xiàn)場由于場地有限，作業(yè)數(shù)量較多，整體分布較廣，且設(shè)備復(fù)雜度較高，因此作業(yè)現(xiàn)場極易出現(xiàn)安全隱患，而且大多數(shù)的突發(fā)臨時(shí)作業(yè)，需要在短時(shí)間之內(nèi)滿足需求響應(yīng)。據(jù)以往線下作業(yè)人工管控形勢，無法對電力營銷作業(yè)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)高效管控，而且工作人員大多憑借主觀經(jīng)驗(yàn)，無法對作業(yè)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)精準(zhǔn)識別[1]。尤其近年來，各類分布式光伏、電能替代、充電設(shè)施、綜合能源等新興業(yè)務(wù)的全面開展，給電力營銷現(xiàn)場作業(yè)的安全管控帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為電力營銷現(xiàn)場作業(yè)的安全化、智能化提供了良好機(jī)遇[2]。為了更好地應(yīng)對電力營銷作業(yè)現(xiàn)場的復(fù)雜性，文章引入5G通信網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)電力營銷安全智能化現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)。

1系統(tǒng)硬件架構(gòu)

1.1物理架構(gòu)

基于5G技術(shù)設(shè)計(jì)電力營銷安全智能化現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)，采取內(nèi)網(wǎng)+外網(wǎng)同步布署方案：①信息內(nèi)網(wǎng)布署要在電力營銷作業(yè)現(xiàn)場利用數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)營銷業(yè)務(wù)的請求介入與數(shù)據(jù)交互，支持作業(yè)終端介入訪問；②5G信息外網(wǎng)布署需要在作業(yè)現(xiàn)場布設(shè)內(nèi)外網(wǎng)隔離裝置，在營銷現(xiàn)場作業(yè)平臺完成數(shù)據(jù)交互，也可支持作業(yè)人員通過手機(jī)端訪問系統(tǒng)[3]；③移動專網(wǎng)，可以將5G營銷現(xiàn)場作業(yè)App安裝于移動終端，利用VPN對作業(yè)現(xiàn)場平臺直接訪問，實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的高效交互；④互聯(lián)網(wǎng)，通過安裝系統(tǒng)App可以讓相關(guān)人員及外包人員利用互聯(lián)網(wǎng)5G無線訪問系統(tǒng)終端。

1.2技術(shù)架構(gòu)

首先，針對電力營銷作業(yè)現(xiàn)場的信息內(nèi)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，對此設(shè)計(jì)內(nèi)網(wǎng)管控技術(shù)模塊，并妥善部署包括WEB服務(wù)器、API網(wǎng)關(guān)、Nginx反向代理服務(wù)器、APP微服務(wù)架構(gòu)、調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)以及消息服務(wù)中間件等在內(nèi)的關(guān)鍵組件。設(shè)計(jì)電力營銷作業(yè)現(xiàn)場5G無線通信專網(wǎng)，需要將WEB響應(yīng)請求發(fā)送至Nginx，整個(gè)過程由介入信息內(nèi)網(wǎng)負(fù)責(zé)傳輸，直至成功接收請求負(fù)載均衡處理，API網(wǎng)關(guān)即可接收并發(fā)送請求認(rèn)證服務(wù)。獲得認(rèn)證后需發(fā)送App微服務(wù)功能請求，操控App微服務(wù)功能查詢作業(yè)現(xiàn)場所需數(shù)據(jù)信息，成功反饋至系統(tǒng)用戶端，這個(gè)過程需要由Webservice、Restful負(fù)責(zé)對接，最后作業(yè)現(xiàn)場移動終端與客戶端接入，用戶便可通過建立VPN通道登錄App微服務(wù)，進(jìn)行身份識別即可啟動客戶端。

信息外網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)關(guān)鍵在于內(nèi)外網(wǎng)信息傳輸過程中，須及時(shí)過濾Restful內(nèi)的非法數(shù)據(jù)信息請求，所以可以設(shè)計(jì)內(nèi)網(wǎng)隔離裝置負(fù)責(zé)信息過濾。電力營銷作業(yè)現(xiàn)場的5G信息外網(wǎng)建設(shè)，應(yīng)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺向App微服務(wù)發(fā)送功能請求，直至平臺接收請求處理后，向外網(wǎng)Nginx發(fā)送負(fù)載均衡處理，之后向API網(wǎng)關(guān)發(fā)送同步請求認(rèn)證，權(quán)限獲批通過認(rèn)證后即可執(zhí)行電力營銷作業(yè)現(xiàn)場App管控功能，并將作業(yè)現(xiàn)場的事實(shí)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)反饋至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫保存。

1.3安全架構(gòu)

電力營銷現(xiàn)場作業(yè)的安全智能系統(tǒng)，其硬件組成部分如圖1所示。該系統(tǒng)主要由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、顯示器、記錄儀及輔助組件構(gòu)成。敏感元件位于左側(cè)，作為數(shù)據(jù)源頭，負(fù)責(zé)接收作業(yè)現(xiàn)場信息，并通過傳感器測量后傳輸至中間的轉(zhuǎn)換元件。轉(zhuǎn)換元件將接收的信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出，是數(shù)據(jù)處理的核心。右側(cè)的顯示器實(shí)時(shí)展示數(shù)據(jù)，記錄儀則記錄數(shù)據(jù)以備后續(xù)分析。此外，轉(zhuǎn)換電路與變換電路連接顯示器和記錄儀，保障數(shù)據(jù)流暢傳輸。數(shù)據(jù)處理儀器位于系統(tǒng)底部，輔助電源為其提供穩(wěn)定電力。這些組件協(xié)同工作，確保了電力營銷現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接收、轉(zhuǎn)換、顯示與記錄，為作業(yè)安全提供了有力保障現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型如圖2所示。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1現(xiàn)場作業(yè)App

電力營銷安全智能現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)的App設(shè)置，面向全體現(xiàn)場作業(yè)人員，功能之一實(shí)現(xiàn)安全管控。電力營銷人員在現(xiàn)場作業(yè)時(shí)應(yīng)用App，圍繞開展電力營銷作業(yè)計(jì)劃編制、審核，并生成安全智能管理確認(rèn)單，將作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)與相關(guān)信息圖像上傳至系統(tǒng)平臺，利用現(xiàn)場作業(yè)App完成業(yè)務(wù)操作。功能之二實(shí)現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場業(yè)務(wù)微應(yīng)用，設(shè)計(jì)App功能可以保證在統(tǒng)一市場中，實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場全部業(yè)務(wù)的集中式管理，這樣的現(xiàn)場作業(yè)管理可以節(jié)省不必要的工作流程。在App內(nèi)便可集成微應(yīng)用，包括營銷業(yè)擴(kuò)、電能計(jì)量、用電檢查、智能用電等。

2.2現(xiàn)場作業(yè)5G微服務(wù)

5G業(yè)務(wù)微應(yīng)用在電力營銷現(xiàn)場作業(yè)安全管理系統(tǒng)中，主要實(shí)現(xiàn)了營業(yè)業(yè)擴(kuò)、市場管理、智能用電、現(xiàn)場計(jì)量、計(jì)量室鑒定、采集運(yùn)維等功能。利用5G信息傳輸通道對后臺功能運(yùn)行安全管理，并在現(xiàn)場作業(yè)中通過5G微應(yīng)用，實(shí)時(shí)采集業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，對作業(yè)質(zhì)量予以規(guī)范化指引。通過使用輕量級API提供微服務(wù)，圍繞電力營銷現(xiàn)場作業(yè)的業(yè)務(wù)功能執(zhí)行各項(xiàng)服務(wù)：①需要滿足自主性，5G微服務(wù)是面向系統(tǒng)功能需求，完成后續(xù)開發(fā)、布署、運(yùn)營及功能擴(kuò)展，各系統(tǒng)功能執(zhí)行與連接通信均經(jīng)API明確定義。②每項(xiàng)5G微服務(wù)都有其專用性，用于現(xiàn)場作業(yè)是為了執(zhí)行某項(xiàng)特定功能，解決工作人員遇到的特定問題。假若在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，開發(fā)人員無端增加其他代碼，只會增加現(xiàn)場作業(yè)的復(fù)雜程度。③通過5G微服務(wù)，可以拓展各項(xiàng)獨(dú)立服務(wù)滿足作業(yè)現(xiàn)場所需，確保作業(yè)人員準(zhǔn)確衡量待完成的工作量。

2.3平臺數(shù)據(jù)交互

對于電力營銷作業(yè)現(xiàn)場上傳至系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)平臺可以為作業(yè)現(xiàn)場實(shí)際情況，提供統(tǒng)一通信接口協(xié)議與安全認(rèn)證，支持作業(yè)現(xiàn)場用戶在操控多設(shè)備時(shí)，依然支持設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互共享。利用5G技術(shù)在對國家電網(wǎng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要改進(jìn)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，可以采用三級結(jié)構(gòu)模式，發(fā)揮此種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒆鳂I(yè)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)情況作出提前預(yù)警的優(yōu)勢，根據(jù)預(yù)警等級用于判斷電力作業(yè)現(xiàn)場的執(zhí)行任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)情況，得出在特定時(shí)間段內(nèi)哪項(xiàng)任務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)程度較大。

為了降低作業(yè)人員在電力作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)險(xiǎn)性，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，建立數(shù)據(jù)庫表格包含作業(yè)現(xiàn)場基本信息、運(yùn)行設(shè)備型號/狀態(tài)及用戶基本信息等，保證每一個(gè)數(shù)據(jù)表之間的數(shù)據(jù)交互共享，基于5G技術(shù)完成數(shù)據(jù)庫表改進(jìn)，從而全面預(yù)防電力營銷現(xiàn)場作業(yè)的數(shù)據(jù)信息風(fēng)險(xiǎn)。在平臺數(shù)據(jù)庫交互設(shè)計(jì)中，其中用戶基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫表負(fù)責(zé)將現(xiàn)場作業(yè)用戶信息存儲于系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)功能權(quán)限識別；電力設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫表主要負(fù)責(zé)存儲作業(yè)現(xiàn)場的任務(wù)實(shí)時(shí)進(jìn)度與設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)資料。

3系統(tǒng)測試

3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證本次設(shè)計(jì)的電力營銷現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)能否有效降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)并提前預(yù)警，進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)測試。本次測試共設(shè)置了10組試驗(yàn)環(huán)境，其中6組用于模擬作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。為確保測試結(jié)果的全面客觀性，研究設(shè)計(jì)多種試驗(yàn)條件，包括環(huán)境電壓、溫濕度、海拔高度、風(fēng)力以及作業(yè)風(fēng)向等，以全面評估系統(tǒng)在不同環(huán)境下的性能和預(yù)警能力。此次現(xiàn)場作業(yè)的系統(tǒng)仿真環(huán)境數(shù)據(jù)見表1。在進(jìn)行系統(tǒng)測試前期，提前準(zhǔn)備兩臺有同樣配置及型號的計(jì)算機(jī)，安排piliant仿真軟件，載入10組電力營銷現(xiàn)場作業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成兩次空載試驗(yàn)之后正式進(jìn)入測試階段。

3.2試驗(yàn)結(jié)果

將初始國家電網(wǎng)公司相關(guān)管理系統(tǒng)與文章設(shè)計(jì)的基于5G技術(shù)的電力營銷安全智能化現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以降低電力營銷作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場的安全化、智能化管理。電力營銷作業(yè)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)對比如圖3所示。

4結(jié)束語

電力營銷作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)險(xiǎn)因素復(fù)雜，通過引入5G通信技術(shù)可確?，F(xiàn)場作業(yè)的高效實(shí)時(shí)管控。研究表明，文章所提系統(tǒng)可提高電力營銷現(xiàn)場作業(yè)智能化水平，降低整體風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，推動我國電網(wǎng)未來的建設(shè)發(fā)展。