物聯網智庫原創

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萬物互聯”是物聯網的最終目標之一，泛在電力物聯網的“泛在”理念也彰顯了其“無處不聯接”的決心。但是，在連接的過程中，泛在電力物聯網在傳統電力系統領域以及新興領域等不同場景選擇合適的連接技術尤爲重要，當前的主要任務是提升採集的通信能力，比如積極開展4G通信模塊改造、應用，開展無線專網、eSIM卡試點應用，以及合理佈局5G的創新應用。

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

通過參與此次論壇，筆者認爲通訊技術與不同應用場景的契合程度纔是應用成功落地的核心因素之一。泛在電力物聯網推進的過程中，應該根據具體細分的應用場景有選擇的採用匹配度最高的技術連接，並用整體性思維選擇最佳的實用方案，靠最終的數據、效果說話。

在泛在電力物聯網的具體應用和環節中，物聯網通訊技術要解決的主要問題是數據獲取、數據傳輸、數據處理。由此產生的兩個關鍵問題是我們不得不面對的：

1. 不同細分領域，如何正確匹配合適的通訊技術？

2. 在大量數據下沉的情況下，數據處理的準確性該如何保證？

下面，我們嘗試從具體應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網的典型應用場景有哪些。

物聯網視角下的“泛在電力物聯網”

泛在電力物聯網的概念是由國家電網公司在2019年兩會報告中首次提出，併成爲和堅強智能電網相提並論的“兩網建設”重點工作。其架構包含感知層、網絡層、平臺層、應用層。

感知層包括電錶在內的各種傳感器。感知層的數據要到網絡層需要兩個步驟，首先是從感知層終端模組到物聯網基站，基站收到數據以後，再回傳到平臺系統。因此網絡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。

在這兩個步驟中，從終端模組到基站的數據傳輸採用的是物聯網無線通信核心技術，既可以通過傳統的運營商3G、4G網絡，也可以通過電力專網傳輸。在這個平臺的基礎上可以建立各種各樣的業務應用，這就是從感知層到網絡層、到平臺層、最終到應用層的完整環節。

就物聯網和電力系統發展情況來看，當前泛在電力物聯網處於初步佈局的階段，重點佈局應該還是在感知層和網絡層，國家電網當前投入資金的主要用途應該是在感知層和網絡層方面。所以，選擇恰當的通訊技術尤爲重要。

泛在電力物聯網在不同領域的連接選擇

根據電力的輸送路徑，電力物聯網的應用場景主要集中在用電側、配電側、變電側、輸電側、發電側、電網資產管理等細分領域。

下圖更直觀一些。

從電力設備的角度，應用場景包括測溫、電氣設施環境監測等；從用戶側，應用場景包括智能電錶、智能電器、智能充電樁，甚至漏電監測，以及能效管理、智能建築、智能消防等。

而泛在電力物聯網的應用場景，因爲“泛在”二字拓展到無比龐大的格局，即國家電網所稱的SG-eIoT(electric Internet of Things)：把電力的輸電、變電、配電、用電、經營五大業務結合通訊、計算、控制等技術，把終端、網絡、平臺、運維、安全五大體系融合進網、雲、層、邊、端，把電力、數據、服務都變成一種取之不盡的基礎設施流。

除此之外，國家電網公司正在推廣的泛在電力物聯網創新應用還包括實物ID提升移動作業、虛擬電廠、能源大數據、全景安防等。

整體來看，由於傳統的電力系統並不缺電，對低功耗不是剛需，所以綜合以上應用場景，在電力系統進行物聯網推進過程中，以4G、5G爲主的蜂窩IoT纔是主流。

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5G等蜂窩通信技術打通泛在電力物聯網的脈絡

目前，4G制式通信模塊纔是國家電網採用的主流連接技術。在當日的峯會論壇上，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量佔比高達97%，全國有18個省的電力公司全部採用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%，但年度市場佔有率已經到達天花板。

在4G通信芯片市場方面，高通擁有絕對的話語權。比如，在智能電錶細分領域，有方科技推出的基於高通芯片平臺的4G全網通通信模塊N710\N720等產品，並憑藉該系列產品的穩定性以及可靠性，自2015年開始至今，一直保持電力行業市場佔有率第一的地位。

其系統示意圖如下：

隨着技術的演變，鑑於4G模塊在電力市場上的佔有率已經觸及天花板，可以預見的是，即將商用的5G將會爲泛在物聯網的發展提供一種更優的無線通信解決方案。在本次論壇上，高通物聯網產品市場總監馬進武在接受物聯網智庫專訪時表示，

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

物聯網的應用主要包括信息的採集和傳輸，以及通過分析數據進而進行的控制，泛在物聯網中的應用也不例外。隨着泛在物聯網的推進，在控制方面泛在電力物聯網應用場景不久將從當前的星型集中連接模式向點到點分佈式連接切換，主站系統將逐步下沉，出現更多的本地就近控制和邊緣計算。

主體系統的下沉，讓數據中心逐漸向現場、邊緣轉移，應運而生的邊緣計算則完美的解決這部分數據處理的問題。

邊緣計算是處理數據下沉的利器

在講泛在電力物聯網的時候，常常會跟大數據、人工智能、雲計算相關聯，但我們卻忽略了邊緣計算。

什麼是邊緣計算呢？邊緣計算是指在靠近物或數據源頭的一側，採用網絡、計算、存儲、應用核心能力爲一體的開放平臺，就近提供服務。其應用程序在邊緣側發起，產生更快的網絡服務響應，滿足行業在實時業務、應用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。邊緣計算處於物理實體和工業連接之間，或處於物理實體的頂端。

電力系統任何微小的進步都會帶來很大的優勢，但與之相對的，電力系統任何微小的故障也可能帶來很大的損失——電網的很多數據“保鮮期”很短，一旦處理延誤，就會迅速“變質”，數據價值呈斷崖式跌落。因此不是所有數據都必須上傳到雲平臺，“邊緣計算”便發揮了巨大作用。

當前，物聯網信息處理基本都是“端-管-雲”的模式——在應用的現場，“端”只負責收集數據、執行指令，而“雲”負責所有的數據分析和控制邏輯功能。“邊緣計算”就是將部分數據分析功能，放到了應用場景的邊緣側（終端或網關)來實現，這種就近提供的智能服務可以滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

如果把大腦比作雲端，那麼邊緣計算就是神經末梢，對簡單的刺激進行自處理並將處理的特徵信息反饋給雲端大腦。在泛在電力物聯網領域，邊緣計算的應用，可以針對不同場所進行個性化定製功能。在遇到一些情況需要處理的時候，可以快速的在現場進行處理，而不是先上傳到雲端，雲端再返回處理。這樣可以大大減少反應時間，在一些重大故障需要緊急處理的時候，反應的快慢往往決定着事故的破壞程度！

雖然，邊緣計算設備的異構分佈式計算、時序化存儲、跨站協調、冗餘計算、超低能耗、智能操作系統等技術理論已經成熟，但適用於泛在電力物聯網場景的具體應用仍需一定的研發工作，在這方面，有方科技已經向前邁進了一步。

有方科技在本次大會上重點介紹了Open CPU創新解決方案。該方案基於高通MDM9x07平臺，使用MODEM芯片自身的計算能力（CortexA7）替代傳統的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揮，爲泛在電力物聯網在終端側執行邊緣計算提供了一種新的方案選擇。

總結：“萬物互聯”是物聯網的最終目標之一，泛在電力物聯網的“泛在”理念也彰顯了其“無處不聯接”的決心。但是，在連接的過程中，泛在電力物聯網在傳統電力系統領域以及新興領域等不同場景選擇合適的連接技術尤爲重要，當前的主要任務是提升採集的通信能力，比如積極開展4G通信模塊改造、應用，開展無線專網、eSIM卡試點應用，以及合理佈局5G的創新應用。

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

物聯網智庫“2019-2020中國物聯網產業全景圖譜”

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