云服务与5G物联终端技术融合为电网管理提供“一站式”服务

钟卫成

（广西电网有限责任公司崇左凭祥供电局 广西 崇左 532600）

1 引言

云服务作为近年来软件与服务的实施平台和对外服务基础设施，已经逐步呈现出了替代传统服务承载方式的趋势。最初的网络服务是由单一服务器进行承载和对外运营的。随着虚拟化和云计算的发展，一种弹性可扩展的云端虚拟服务逐步替代了传统服务，为多服务互通整合、服务集群化运维、服务高可用性等问题提供了解决方案。而随着5G基础建设的不断推进，基于5G的物联网通信服务和物联网组件已经成功应用在了包括能源、物流、军工、航运等不同领域。特别是基于5G的物联终端，与云服务相融合，为众多领域提供了高可靠性的实施数据监测和控制方案，为诸多实施管理场景提供了可行性[1]。电网管理近些年逐步在进行服务整合，原来分散在各地的服务系统和电网管理系统，目前逐步在向云服务迁移，期望利用SAAS为电网管理进一步赋能。一方面能够为电网管理提供更高的安全性和稳定性，另一方面 也能够提升管控能力，做到服务和数据的高度共享和全面监控[2]。本文将对云服务与5G物联终端技术在电网管理领域的应用进行探讨，对需求和应用方案进行分析，期望通过云计算和5G物联终端技术，为电网管理进行赋能，助理智能电网的建设和发展。

2 云服务与5G物联终端融合现状

要对云服务和5G物联终端融合现状进行探讨，首先应当对云服务及5G物联终端的发展现状进行了解。

2.1 云服务

要探讨云服务，就不得不提到云计算。云计算实质上是一种全新的基于互联网的计算方式。通过将海量高性能计算机通过高速内部网络进行连接，并将其集群化和虚拟化，构建一套逻辑上分布式的计算集群。这套计算集群对外在进行服务的时候会隐藏分布式中的每一个个体节点，从而对外提供统一的计算机终端服务。而云的概念则是，该超级计算机可以随时随地被访问，其计算资源也可以随时随地被调用[2]。云服务则是基于云计算的一种特定应用，基于云计算基础设施，用户可以获得一个可扩展的逻辑服务器甚至逻辑服务器集群。通过将传统分散在各个自建数据中心或私有服务器上的数据和服务进行整合，构建基于云服务的互通服务集群，能够有效提升数据互通的效率和服务的可用性。由于云服务是虚拟的概念，因此其本质上可以横向扩充，这种根据需要可以弹性扩充的优势省去了频繁增减硬件的维护和物料成本。

2.2 5G物联终端

移动通信是人类近30年最影响人类发展的关键技术之一。自从2G时代的GPRS及EDGE通信被普及，基于长距离无线通信的物联网控制方案就已经形成，诸多移动式的物联终端被应用在了各个领域。然而物联终端最为核心的需求主要是传输速度、传输带宽和传输时延。随着通信技术的发展，从2G到4G，变化的不仅有带宽，还有速率。最初的物联终端仅能够被用作传输几十个字节的报文，因此通常只能够用于一些变量测量或状态数据监测和回传[3]。而到了4G时代，物联终端已经可以传输一定清晰度的语音和视频数据，这进一步拓宽了物联终端的应用领域。然而时延问题始终影响着物联终端在远程控制和实时数据监听领域的应用。

5G的出现彻底解决了这一问题。在5G环境下，通信时延从传统网络的100 ms+降低到了最快10 ms以内，据中国移动与华为联合提供的5G移动通信模块的测试数据显示，端到端延时最低能够达到5 ms，带宽和速率能够超过当前家用宽带的水平[4]。在这样的基础设施环境下，5G物联终端能够切入到实时控制领域，这对于对设备运行状态有实施监控和远程控制需求的电网管理业务有极大帮助。

2.3 基于云服务的5G物联终端应用

物联网的架构中，物联终端承担着指令相应、数据采集和数据回传的职能。而所有物联网必然是以业务为核心，因此通常需要有个中心服务承担数据处理中心和管理中心的职能。此时云服务的一些特质就能提供帮助。首先，云服务作为集中提供的云端虚拟服务，其对外连接性通常做过诸多优化，能够确保在不同地域获得相同的访问效果，这一点是传统服务难以提供的。其次，云服务内部的虚拟机群允许各虚拟主机之间以极高速率进行互通访问，必要的时候甚至能够获取到超过磁盘IO的传输速率，这就使得物联网控制中心和业务管理中心能够高速共享数据[4]。第三，基于云服务的物联终端应用，能够尽可能降低服务的维护成本，对于应用能够降低极大的门槛。

3 基于云服务和5G物联的“一站式”电网管理服务

3.1 电网管理的云服务与5G物联融合需求

电网管理目前正在向着智能电网的方向发展，核心思路是利用数字化、信息化和自动化技术，将电力生产、运营、管理等各方面业务进行系统化。然而由于一些历史原因，电网管理领域有许多独立运行和部署的服务，各个服务间数据格式不统一、链路不互通、资源不互通，这就使得在进行电网管理时，不仅要实施和应用多个系统，需要同时维护多个系统，同时系统间数据无法共享，导致数据应用效率低下。同时，由于电网存在众多分布在不同地理位置的数据监控和控制终端，传统模式下是通过GPRS专网或者485链路传递到采集中心，再转发至业务系统。此外，还存在众多因技术方案较早无法接入物联网的设备[5]。针对上述现状，特别对电网管理在云服务与5G物联融合方面的实际应用需求进行分析。

（1）电网管理服务与数据治理

为打破现有管理模式下的诸多信息孤岛，可以构建基于云服务的数据治理架构，一方面将现有服务迁移到可信云端，并对各系统间数据进行标准化，构建贯通电网管理和调度业务的统一平台。通过这种方式，在满足电网管理服务的同时，有效利用数据，减少数据转发和加工次数，提高消息利用率和响应时效。

（2）基于5G网关的传统设备物联网改造

在现有电力系统中，已经有很多数据采集和控制设备，然而由于技术方案较早，这些设备并没有接入互联网或者直接应用物联数据传输的能力。因此可以借助5G终端作为中间网关，间接为传统设备提供物联网传输和远程控制能力。

（3）基于5G终端的数据监控和控制终端应用

在新兴建和部署的电力监控与管理设备设施时，可以将5G物联终端或支持5G的终端纳入到设计和部署清单中，以提升设备设施的物联网传输和控制能力。

（4）5G智能人机交互终端应用

在电网管理系统中，人机交互始终是不可或缺的。在办公环境下，有线网络即可完成与云服务的交互，然而还有众多外勤人员需要通过业务系统进行线上业务交互。可利用5G智能人机交互终端，对外勤业务人员赋予远程工作能力。

3.2 技术融合下的服务架构

众所周知，云服务环境下，所有终端均通过公共或专有网络访问服务中心。而在5G环境下，无论是人机终端还是5G设备或5G网关，均可以直接通过5G网络获得高带宽、高速度、低时延的网络通信能力[6]。基于前文所述基本需求，可以设计如图1所示的云服务与5G物联终端技术融合架构。

图1 云服务与5G物联终端技术融合架构

云服务与5G物联终端技术融合架构从结构上可以区分为云端、网端以及物端。

（1）云端

云端即基于虚拟化技术的云服务，基于云计算基础架构，业务平台迁移至云端，以云服务形式为一定范围内设备和用户提供数据和业务服务。云服务之间通过高速内部网络进行互通，并共享数据源。为确保数据和业务安全，可由电网内部自行搭建上层的统一云服务平台，以私有化云平台为对外服务形式。这样在确保安全性和稳定性的同时，也能够享受云服务的便捷和高效。

（2）网端

网端通常指网络接入能力，在当前场景下所指就是基于5G网络的物联网通信链路。为确保对部分资源和服务的私有性访问，可能通过VPN或者加密方式，实现对网端的保护。

（3）物端

物端是物联网络的核心。根据现有实际硬件和技术应用情况可知，物端具备两种情况：基于5G网关的传统设备改造，基于5G物联终端的设备。前者具备一定的异构型，可以将不同协议不同标准的传统设备通过网关进行统一化管理和标准化传输，为传统设备提供物联赋能；后者则自身具备5G通信基础，可以直接与数据中心交互完成数据传输和指令执行[7]。

通过上述架构，电网服务能够具备更强大的服务管理能力、更高效的数据处理能力、更具时效性的监控和控制能力，能够很好解决当前电网服务的诸多痛点。

4 结语

本文通过挖掘电网管理在云服务与5G物联融合方面的实际需求，结合云服务和5G物联终端各自的特点，对云服务与5G物联终端技术融合为电网管理提供“一站式”服务进行了探讨，并设计了适宜于电网管理现状的云服务与5G物联终端技术融合架构。未来的时代是物联网与云服务的时代，合理利用先进的通信和数据处理服务为电网管理赋能，能够有效提升电网管理效能，为电网生产、运维提供基础平台保障。