解析泛在电力物联网的关键技术研究与多场景应用

潘磊 林楠 张璐 潘建宏

一、背景

2019年国家电网公司“两会”做出全面推进“三型两网”建设，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署，是网络强国战略的具体实践，是落实中央部署、发挥央企带头作用的重要举措，是适应内外部形势和挑战的必然要求。

当前，国家电网公司系统面临三大挑战：一是社会对电的依赖、要求供电可靠性更高，电网越来越复杂，接入设备类型和数量越来越多，电网形态发生变化，电网安全運行压力加大；二是受电力市场开放、输配电价降低、电量增长减速等因素影响，电网业务面临日趋激烈的市场竞争，企业经营遇到瓶颈；三是互联网经济、数字经济等社会经济形态发生变化，通过平台对接匹配供需双方，打造多边市场，对传统售电业务带来巨大挑战。建设泛在电力物联网为电网运行更安全、管理更精益、服务更优质开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网独特优势，开拓数字经济这一巨大蓝海市场，因此建设泛在电力物联网是落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。

二、发展现状

泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知，信息高效处理，应用便捷灵活特征的智慧服务系统。泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和交互。泛在电力物联网是物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地；不仅是技术的变革，更是管理思维的提升和管理理念的创新，对内重点是质效提升，对外重点是融通发展。

从技术角度看，物联网应用要经历三个发展阶段：一是数据单向采集，二是“采集+集中控制”，三是“采集+集中控制+区域自治”，公司现阶段属于“采集+集中控制”。应用场景：智能交费是通过自动采集客户电表实时数据，经测算后与客户账户余额进行比对，再通过短信或电话的方式，提醒余额不足的客户及时交费，同时对欠费客户进行远程自动停送电。是充分利用先进技术，实现自动抄表、自动扣费、动态查询、预警提醒的一种新型的营销管理模式，也是泛在电力物联网应用的典型案例，其业务逻辑及工作成效如图1所示。

三、建设框架

泛在物联：是泛在电力物联网总体框架中的最底层，主要由各类传感器、业务终端、本地通信三大组件构成，是物联网的核心和信息采集的关键部分，其功能为“感知”，即通过二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等传感网络获取信息。泛在电力物联网主要通过泛在物联实现对电源侧、电网侧、用户侧、供应链相关信息的采集。

边缘智能：在每一个现场设置一个边缘智能模块，实现对现场采集到的各类信息进行汇集、处理、反馈控制、通信、协调、自治等功能。一是统一数据结构及规约，实现前端数据共享；二是统一数据模型、架构及约束条件，实现边缘计算能力共享；三是实现通信资源共享；四是通过边端分离、边管共用实现成本的降低和效率的提升。

物联管理中心：物联网连接数量快速增长，因此，需要建设物联管理中心对数量庞大的物联网设备进行管理。物联管理中心主要由设备管理、接入管理、应用管理、数据处理及安全监测几大组件构成。近期的主要建设任务是统筹各领域泛在物联和深度感知需求，结合应用场景，推进电网侧各类终端标准化接入，拓展客户侧用能设备、供应商生产线设备试点接入，实现对终端的安全监测。

企业中台：坚持“业务驱动、迭代完善、问题导向、急用先行”的原则，以企业级共享服务为核心，逐步沉淀共性业务和数据服务能力，打造企业中台，包括业务中台和数据中台。在业务中台方面，以业务为导向，实现公司各版块客户资源及电网资源整合以及共享业务服务构建，优先建设电网资源业务中台和客户服务业务中台，后期逐步视情况拓展账务结算等业务共享服务；在数据中台方面，以需求为导向，基于统一数据模型，有针对性地按需开展数据接入与整合，逐步实现电网、产业、金融、国际化等各版块数据融通，实现人员、组织、客户、供应商等主数据共建共享，促进数据横向跨专业共享、纵向跨层级按需获取，提升数据价值挖掘支撑能力。数据中台分为贴源层、共享层和分析层。

对内、外业务：对内业务主要包括营配贯通、多维精益管理、客户服务、网上电网、电力交易、物资供应链等业务；对外业务主要包括智慧能源综合服务平台构建、综合能源服务、多站融合、虚拟电厂、新能源云、资源运营、车联网等业务。

能源生态：重点构建分布式光伏及新能源云服务、数据商业化服务、综合能效服务、线上产业链金融、电动汽车服务、电工装备服务、能源电商服务等七个生态圈。通过构建七大生态圈，有效汇聚各类资源，形成开放共享、合作共赢的能源互联网服务生态圈，创新引领能源服务业务，带动产业链上下游共同发展。

保障体系：主要包括标准规范、技术攻关、安全防护、运行维护、商业模式、运营机制、人才队伍等。主要开展可信互联、安全互动、智能防御相关技术的研究及应用，开展标准体系构建、知识产权布局、核心技术突破、运营机制优化、新业态新业务商业模式研究与应用等工作，为各类物联网业务的开展提供安全服务与运维保障。

合作伙伴：主要包括监管/行业机构、上下游企业、金融/互联网企业、高校/科研机构、配售电企业、中小微企业等。上述合作伙伴的感知设备可在满足要求的前提下接入物联管理中心，相关业务数据可汇集至企业中台，公司通过对外业务的构建来实现价值共创，为合作伙伴赋能和提供服务。

四、建设思路

结合泛在电力物联网总体框架，以及2019年建设目标和原则，明确大力发展新兴业务、迭代打造企业中台、协同推进智慧物联、同步推进组织优化四个思路。

（一）大力发展新兴业务

坚持顶层设计和基层首创相结合，按照“平台+生态”的思路，以打造智慧能源综合服务体系为抓手，统一对外业务门户和入口，实现“引流+赋能”，积极构建能源互联网生态圈，推动新兴业务“百花齐放”，带动产业链上下游共同发展。

（二）迭代打造企业中台

以企业级共享服务为核心，逐步沉淀共性业务和数据服务能力，打造企业中台，包括业务中台和数据中台。以业务为导向，优先建设电网资源业务中台和客户服务业务中台；以需求为导向，基于统一数据模型，逐步建设数据中台。

（三）协同推进智慧物联

统一终端功能设计、接入标准和交互规范，研发部署物联管理中心；推进输变电、配用电、客户侧等源网荷储各类型终端标准化接入、跨专业资源复用和统一物联管理；应用人工智能和边缘计算等新技术，实现区域自治、云边协同和能力开放。

（四）同步推进组织优化

动态优化各层级组织机构，打造柔性组织，推动前端融合。优化管理体系，实现管理模式从“条块化”向“共享化”转变，向各级组织和业务赋能。优化新兴业务和产业公司管理模式、市场化用工策略，加大人才引进力度，建立激励措施。

五、结论

通过充分应用“大云物移智链”等现代信息技术、先进通信技术，可以实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，大力提升数据自动采集、自动获取、灵活应用能力，对内实现“数据一个源、电网一张图、业务一条线”，“一网通办、全程透明”，对外广泛连接内外部、上下游资源和需求，打造能源互联网生态圈，适应社会形态、打造行业生态、培育新兴业态，支撑“三型两网”世界一流能源互联网企业建设。