泛在电力物联网与5G通信的融合发展

王志刚 赵训威 付海旋 孙孝波

摘要：在能源资源紧张以及技术创新发展的背景下，泛在电力物联网的出现为能源互联网建设提供了基础保障。同时5G通信时代的到来，进一步促进通信网与电力网的深度融合，形成物理-信息-社会耦合的能源系统。因此要想实现未来能源互联网建设目标，即是是要注重5G通信与泛在电力物联网的有机融合，根据其基本特征在能源行业中提高应用深度和广度，从而逐渐完善泛在电力物联网与5G通信结合应用体系。

关键词：电力物联网；5G通信；融合

引言：本文通过探究5G通信与泛在电力物联网的融合，不仅可以有效帮助人们对泛在电力物联网和5G通信技术特点形成正确认知，同时准确把握5G通信与泛在电力物联网之间的内在关联。还可以为有效实现二者的深入融合提供必要理论参考与相应实践指导,以此有效推动5G通信与泛在电力物联网实现同步发展。

1 物联网与5G通信技术的融合发展条件

1.1高效性

网络通信速度是限制物联网行业发展及应用普及的主要原因之一，当前的4G通信技术已经很难再满足物联网创新发展的需求，在进行海量数据传输、处理时遭遇瓶颈。然而物联网在各行各业的融入以数据全面采集和实时传输为基础，因此传输速度有明显优势的5G通信技术与物联网的融合成为必然。相较于4G技术，5G通信能更好应对海量数据实时传输的需求，容量更高、时延更低，给物联网在多行业的普及和深入应用带来更多可能。

1.2安全性

物联网的应用实现了人与人、人与物、物与物之间的互通互联，社会生产、生活中的任何一个环节都可能通过物联网被连通到同一系统当中，如何保证连通网络中的信息、数据安全是一大问题。5G通信技术拥有完善、先进的安全防护机制，其以4G通信时代的安全机制为基础，增加与当前物联网安全需求相适应的防护技术，在保证信息传输效率的同时，还具备极高的安全性[1]。

2 物联网与5G通信技术的融合应用现状

2.1智慧家居

智慧家居与大众生活关系最为密切，也成为物联网与5G通信技术融合的最先实验场景。智慧家居将家庭中物品、设备数字化，并通过智能控制系统进行联合管理。用户通过移动电子设备，随时随地可了解家中物品的状态信息。例如，当系统监测到某用电设备出现异常后，会自动给出报警提示，并对异常原因进行专家判断，做出处理意见。在4G通信时代，数据体量较小的水电、煤气仪表监测信息等均可实现顺畅的采集与传输，但对于体量较高的视频传输存在一定困难，且无法实现对家庭汽车的远程操控。5G通信技术融入到物联网系统后，其高效、安全、可靠等优势得到充分发挥，几乎可实现家庭监控视频数据的实时传递，以及真正的实时监测和控制。

2.2智慧城市

智慧城市通过物联网与5G通信技术的融合应用，实现对城市交通、车辆及治安的智慧化管理。通过遍布城市的高清视频监控终端，将发生于城市各个区域的场景实时传输至智慧城市管控中心，对城市运行风险进行在线监控。此外，融合技术还能通过精准的数据采集和大数据分析，掌握城市发展规律，为交通应急方案制定、气象灾害预防等工作提供极大便利。智慧城市的发展与完善，其效用最终将分享给城市居民。随着5G通信技术的进一步发展，现行的固定监控方式将逐渐过渡为固定与移动相结合的形式，带来更高性能的城市监控系统。

3 5G通信与泛在电力物联网的融合途径
  3.15G通信具体的特征

5G通信具有高容量、高速率、高可靠性、低时延、低能耗的特点，这些特点与和优势又能很大程度上满足电力系统的需求，5G通信技术与泛在物联网的具体应用主要体现在以下几个方面。
  万物互联，目前我国基本实现了电力网的全覆盖，其中5G通信技术的应用为打通电力的最后一公里做了重大贡献。5G通信与泛在电力物联网融合不仅可以实现电力实物的相连還可以将家用电器互联，不但可以实现智能家居还可以将整个楼宇或者小区的电力设备连接在一起及时监控各个环节的电力使用状态，实现物物相连、万物相连。
  精准控制，5G通信在电力系统的精准控制主要体现在能及时响应电力系统的需求、精准控制储能、精准把控配电自动化的各个环节并提出解决方案。
  海量测定，传统的电力传感器只能保存数据最基本的功能，不能满足大数据时代海量数据收集的需求，而5G通信技术的应用可以实现万物互联，这样电力系统就可以安装更多的传感器来满足对海量数据的分析处理的需求。
  宽带通信，5G通信与泛在电力物联网高度融合为电力系统的视频远程控制和电力虚拟现实做出了重大贡献。5G通信可以利用远程监控技术，及时把控电力系统的各个环节，为电力的健康运行状态把关。同时，利用5G通信技术可以在泛在物联网中打造一个电力的虚拟现实系统，为电商平台的工作提供便利。

3.2动态监测电网及其设备的运行

5G通信技术在与泛在电力物联网进行相互融合的过程中,也可以有效帮助完成对电网及其各项电力设备运行状态的动态监测,例如在监测电网运行状态过程中,5G通信具有成本低廉、通信可靠性高等诸多优势特点。在将包括电压和功率等在内的系统运行状态传感电源、变压器等电力设备传感单元等安装在配电网各节点指定位置处,即可实时采集包括电压幅值相角等在内的,各项关于配电网络运行状态的参数信息,为系统精准识别分析配电网拓扑结构和潮流等提供至关重要的数据支持。特别是在5G通信时延较低的影响下,微型PMU也可以在电网运行状态监测中实现各项信息数据的高效共享传输。同样,在配电系统中通过运用智能温湿度传感器,在精准完成各项电力设备运行环境的参数采集后,经由5G通信方式及时、完整、高效地传输至调度决策者处,使其可以结合实际情况对电力设备各项参数进行深入分析,并以此为基础准确判断电力设备的具体运行状态,进而有针对性地制定相应的检修运维管理方案。

3.3泛在电力物联网管理5G通信能效

在实现5G通信与泛在电力物联网的融合中,5G通信可以为泛在电力物联网提供重要支撑,而反过来泛在电力物联网也可以有效帮助5G通信优化能效管理。根据相关统计数据显示,当前在通信系统当中,通信基站在整个通信网络中的耗电量占比至少为70%,而随着5G通信技术的持续发展,需要建设部署的通信基站数量也会越来越多,由此产生的耗能势必也会成倍增长。这也使得在将5G通信技术运用在泛在电力物联网当中时,需要为基站提供大量电力,进而产生巨大能耗并减缓电力网络效率。

窗体底端

结束语：物联网与5G通信技术同为当前最先进技术,二者融合发展有其必然性和必要性。本文探讨物联网与5G通信技术的融合,分析物联网与5G通信的融合应用现状及技术融合发展前景。明确物联网与5G通信技术融合发现形势,促进二者深度融合。

参考文献：

[1]王毅,陈启鑫,张宁,冯成,滕飞,孙铭阳,康重庆.5G通信与泛在电力物联网的融合:应用分析与研究展望[J].电网技术,2019,43(05):1575-1585.

[2]傅质馨，李潇逸，袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2019，40（5）：5-16.