5C网络在抽水蓄能电厂的应用

戴鸿清

摘要：随着移动通讯发展，5G网络已应用到电力生产中。5G网络应用于抽蓄电站数字化智能化电厂建设不仅可以实现电厂的无人化与智能化，而且也提高了各种数据的安全性。

关键词：抽水蓄能电厂;5G网络;数字化智能电厂

1 概述

5C网络是第五代移动通信网络，它具备以下优点∶

超大带宽dMBB。5C网络具备超大带宽特点，用户体验速率为100Maps-1Caps，用户峰值速率最高可达10Caps，具备支撑4K/8K超高清视频及AR/VR等高带宽应用的能力。

低时延高可靠uRLLC。5C网络空口时延低至1ms，仅为4C网络的五分之一，同时无线数据传输可靠率达到99.999%，具备支撑高频率采集.工业控制等低时延.高可靠场景的能力。

超大连接mMTC。5C网络的终端连接密度可以达到100万个/平方千米，是4C网络的5倍以上，可以满足电力工业生产中环境监测.终端控制等高度密集的物联网连接需求。

对比目前能源行业中较常使用的wIFI网络，5C网络在抗干扰.移动切换.峰值带宽.稳定时延.无线安全等方面均具有显著优势，抽蓄电站数字化智能化电厂建设利用5C网络来实现全厂各测点.阀门.设备与集控室的通讯，不仅节约大量电缆且减少敷设电缆和接线查线，大大缩短网络工程建设周期，而且后期可为无人机巡检.机器人巡检.智能安防.单兵作业等智能应用场景提供支持。

2 技术架构

抽蓄电站数字化智能化电厂5C系统主要由接人层.网络层.平台层构成。其中接人层包括智能安防.无人机.AR眼镜.巡检机器人等5C应用终端，通过自带的5C模组接人5C网络：网络层包括sPN.5C宏站.室分RRU.合路器等5C网络设备：平台层由5CMEC（边缘计算）和电厂自有应用平台组成，其中MEC负责将厂区内的5C数据流导向电厂自有应用平台，保证电厂自有5C数据不出厂，兼具安全与高速响应的优点。同时，在运用在网络边缘的智能网关部署边缘计算MEC，就近采集数据并处理，提高业务处理的效率和实时性，降低电厂数据平台和网络的压力，提升终端用户业务体验。

3 安全要求

采用MEC边缘计算.5C网络切片.ssLVPN等技术，实现本地数据.远程数据及移动办公的安全。

3.1 MEC边缘计算——本地数据安全

MEC设备作为5C网络的重要一环，通过以下层层的安全防护措施，建立安全可信的边缘连接∶（1）外部攻击防护∶边缘计算DC人口部署防火墙，防止DDos等常见攻击，内部硬件资源合理划分预留，实现应用流控。（2）领域隔离方案∶边缘计算DC内按照RAN侧.CN侧.应用分为三个VDC，硬件相互隔离并可增加独立物理防火墙。（3）内部应用隔离∶不同应用部署在不同边缘计算主机组上，在I__s层资源即进行隔离，并可根据不同应用间安全隔离等级需要增加vFw虚拟防火墙。（4）分权分域管理∶电厂管理员.运营商.应用厂商根据不同角色在操作管理界面上进行分权分域配置，确保操作权限合理分配.风险溯源安全可控。

3.2 5C网络切片——远程数据安全

5C网络切片是提供特定网络能力的.端到端的逻辑与用网络，一个网络切片实际是由网络功能和所需的物理/虚拟资源的集合，具体可包括无线网.核心网.传输承载网及应用，可满足抽蓄电站与其他电站及集团的远程数据通信需求。

（1） 定制性∶网络能力可定制.网络性能可定制.接人方式可定制.服务范围/部署策略可定制，有助于行业分步骤.按需.快速地开通新业务所需要的网络新特性。

（2） 隔离/专用性∶为不同的切片提供服务于特定的应用场景的差异化资源使用策略.数据访问安全.高可用性等保障，使得不同切片之间相互隔离，互不影响。

（3） 按需连接∶为垂直行业提供按需采购.稳定可靠的连接服务，针对     不同的高清视频.控制类.办公类业务的不同特性，可分别提供标准.大带宽.低

時延等具备不同网络特性的切片服务。

3.3 ssLVPN——移动办公安全

企业内部0A等办公系统存在通过手机APP进行移动办公的需求，针对员工无线办公接人需求，建议采用ssLVPN技术进行保护。ssLVPN是一种采用ssL协议实现远程接人的VPN通道，使用标准的安全套接层ssL对传输中的数据进行加密，客户端和ssLVPN网关之间自动完成ssL证书加载和认证过程，在应用层保障数据安全，帮助企业远程用户安全的访问内部平台VPC数据。手机移动端APP可以通过ssLVPN通道便捷地接人到VPC内部网络，实现安全访问。

4 5G应用

基于以上5C网络基础物理设施，可充分利用边缘计算.5C网络切片及隧道协议等技术重点开展以下5C应用。

4.1 5C+移动办公

针对电厂无线办公接人需求，可运用5C网络安全的ssLVPN技术，使用标准的安全套接层ssL对传输中的数据进行加密，客户端和ssLVPN网关之间自动完成ssL证书加载和认证过程，在应用层保障数据安全，帮助企业远程用户安全的访问内部平台VPC（私有网络）数据。手机移动端APP可以通过ssLVPN通道便捷地接人到VPC内部网络，实现安全访问。

4.2 5C+数字孪生

数字孪生是充分利用物理模型.传感器更新.运行历史等数据将实体装备的全生命周期进行3D建模虚拟映射：5C技术通过实现前端采集设备的大带宽.高频率信息交互进一步提升了数字孪生应用中实体和模型的同步能力。

4.3 5C+无人机巡检

利用5C大带宽技术，结合无人机.AI超清摄像头（百兆级以上）的信息综合回传，满足特殊环境下的无人巡检和故障处理需求。利用无人机采集数据.图像.视频等信息，为设备运行状态判断提供依据：利用无人机的机动灵活等特点，可有效提升作业.规划.采集的效率，到达人所不能达到的区域，即从空中采集到图像资料：利用无人机远距离操控通信，大范围任务作业，有效覆盖更大工作区域，提高工作效率。

4.4 5C+机器人巡检

通过整合机器人技术.非接触检测技术.多传感器融合技术.图像识别技术.导航定位技术以及无线通信技术等，让机器人代替人到危险区域执行巡检任务，让人更安全，让巡检更智能化，以达到提升整个巡检工作的智能化目标。其中5C水下机器人利用5C大带宽技术，结合水下机器人线脐带电缆数据回传，水上控制设备搭载5CCPE模组，实现可视化资料实时回传，集控中心远程操控作业能力。

4.5 5C+AR生产辅助

AR生产辅助结合物联网.RFID.二维码等智能识别技术，以及各类设备状态传感器.在线监测装置等感知手段，可将平台中设备的多维度数据信息实时推送至AR智能穿戴设备，实现设备.运维资源信息互联互通。通过调用电厂应用平台采集数据的接口，以表格或组态图示的方式显示实时的IoT数据，方便了解设备状态或者环境参数等数据，使操作人员在现场掌握控制系统中关键参数，及时做出准备.判断和响应。

参考文献

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