為落實(shí)國家電網(wǎng)有限公司關(guān)于進(jìn)一步加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的相關(guān)部署,國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院在省公司數(shù)字化部的指導(dǎo)下,開展面向電力物聯(lián)網(wǎng)場景的全面感知、高效協(xié)同智慧物聯(lián)技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)海量感知終端設(shè)備統(tǒng)一接入、管控和應(yīng)用,推動(dòng)數(shù)據(jù)同源采集、互聯(lián)互通。
截至2024年年底,福建電網(wǎng)接入站房智能網(wǎng)關(guān)、智能電表等百余類2200余萬臺(tái)感知終端設(shè)備。隨著感知終端設(shè)備大規(guī)模接入,電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)面臨一系列挑戰(zhàn)。“設(shè)備數(shù)量多、型號(hào)各異,接入過程需要花費(fèi)大量人力物力開展適配開發(fā)及調(diào)試工作。各類終端設(shè)備的接入也增大了電網(wǎng)安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),亟須加強(qiáng)入網(wǎng)終端設(shè)備的身份及行為校驗(yàn)。”國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院電力物聯(lián)技術(shù)專責(zé)廖飛龍介紹。
2024年,福建電科院創(chuàng)新研發(fā)電力物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)終端即插即用關(guān)鍵技術(shù),提出即插即用接入方法。該關(guān)鍵技術(shù)可應(yīng)用于當(dāng)前主流類型的感知終端設(shè)備,實(shí)現(xiàn)感知終端設(shè)備即插即用、海量數(shù)據(jù)互聯(lián)互通,為大規(guī)模物聯(lián)設(shè)備接入、運(yùn)行維護(hù)提供了“技術(shù)底座”。以該技術(shù)為基礎(chǔ)編制形成的案例入選工業(yè)和信息化部2024年物聯(lián)網(wǎng)賦能行業(yè)發(fā)展典型案例。
云邊協(xié)同打造終端即插即用架構(gòu)
電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)整體可劃分為“云、管、邊、端”四個(gè)部分。“云”是云端的平臺(tái)及其上層應(yīng)用,“管”是“邊”“端”和“云”之間的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò),“邊”是具備邊緣計(jì)算能力的邊緣采集終端,“端”是各類感知終端。
在“云”側(cè),國網(wǎng)福建電力物聯(lián)管理平臺(tái)可提供終端接入管理、狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程管控等功能服務(wù),提升終端管控效率。在“邊”側(cè),福建電科院開發(fā)了邊緣采集終端數(shù)智化管家。數(shù)智化管家適配當(dāng)前主流邊緣采集終端操作系統(tǒng),包括協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收集功能,實(shí)現(xiàn)終端軟硬件實(shí)時(shí)監(jiān)管。
“感知終端用于采集各類數(shù)據(jù),獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和現(xiàn)場狀況;邊緣采集終端用于計(jì)算、研判感知數(shù)據(jù),匯聚、分析、處理靠近數(shù)據(jù)源的基本信息;物聯(lián)管理平臺(tái)的主要功能是處理、分析和控制,用于統(tǒng)籌海量感知終端設(shè)備的接入、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、信息處理和決策控制。”福建電科院電力物聯(lián)技術(shù)室負(fù)責(zé)人劉冰倩介紹。
感知終端設(shè)備接入邊緣采集終端,邊緣采集終端與物聯(lián)管理平臺(tái)連接,感知終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至物聯(lián)管理平臺(tái)進(jìn)行深度處理,物聯(lián)管理平臺(tái)也可以將管理指令迅速下發(fā)至邊緣采集終端。這一過程實(shí)現(xiàn)了緊密連接、高效互動(dòng)的云邊協(xié)同。
基于“平臺(tái)+管家”協(xié)同,福建電科院構(gòu)建了感知終端信息自描述、異動(dòng)感知終端信息自識(shí)別兩種即插即用模式。在感知終端信息自描述即插即用模式下,新接入的感知終端與邊緣采集終端完成物理連接后,邊緣采集終端自動(dòng)識(shí)別感知終端信息描述并主動(dòng)上報(bào)至物聯(lián)管理平臺(tái),隨后該平臺(tái)自主完成設(shè)備信息注冊,建立量測數(shù)據(jù)傳輸通道,感知終端設(shè)備即可投用。在異動(dòng)感知終端信息自識(shí)別模式下,物聯(lián)管理平臺(tái)會(huì)提前向邊緣采集終端下發(fā)異動(dòng)感知終端信息,異動(dòng)感知終端接入邊緣采集終端后自主完成設(shè)備身份識(shí)別,建立傳輸通道,即可入網(wǎng)運(yùn)行。
可信認(rèn)證機(jī)制確保應(yīng)用安全數(shù)據(jù)合規(guī)
應(yīng)用感知終端信息自描述、異動(dòng)感知終端信息自識(shí)別即插即用模式大幅提升了感知終端設(shè)備接入的便捷性,提高了接入效率。但隨著感知終端設(shè)備接入規(guī)模擴(kuò)大,數(shù)據(jù)間安全互聯(lián)的重要性愈加凸顯,邊緣采集終端安全可信認(rèn)證需要隨之升級。
2024年6月,福建電科院基于電網(wǎng)業(yè)務(wù)場景梳理邊緣采集終端安全可信認(rèn)證實(shí)際需求,構(gòu)建了一種電力物聯(lián)邊緣采集終端應(yīng)用APP安全可信認(rèn)證機(jī)制,可以對通過檢測的終端應(yīng)用APP生成安全可信認(rèn)證證書。物聯(lián)管理平臺(tái)依據(jù)安全證書校核規(guī)則和數(shù)據(jù)異常判定規(guī)則,遠(yuǎn)程派發(fā)安全可信認(rèn)證證書至邊緣采集終端,實(shí)時(shí)監(jiān)測校驗(yàn)應(yīng)用APP的安全性和數(shù)據(jù)合法合規(guī)性,阻斷未知應(yīng)用APP下載和非法數(shù)據(jù)上報(bào)。
“APP安全可信認(rèn)證機(jī)制與即插即用模式的融合應(yīng)用,避免了感知終端即插即用接入后的潛在安全風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)一步保障了電力物聯(lián)采集感知體系的安全運(yùn)行。”廖飛龍說。
截至2024年年底,福建電科院依托相關(guān)技術(shù)已累計(jì)完成33.6萬余次邊緣采集終端實(shí)時(shí)安全校驗(yàn),告警成功率達(dá)100%,非法數(shù)據(jù)阻斷成功率達(dá)100%,實(shí)現(xiàn)邊緣采集終端運(yùn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)控、自主安全校驗(yàn)。
設(shè)備接入自動(dòng)識(shí)別無須人工調(diào)試
2024年12月18日,在福州市碧海銀灘小區(qū)配電房改造現(xiàn)場,福州供電公司運(yùn)維人員鄭峰僅用1分鐘就完成了2臺(tái)感知終端設(shè)備接入。電力物聯(lián)管理平臺(tái)管理人員即刻看到感知終端設(shè)備采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)。
“以前,感知終端設(shè)備接入邊緣采集終端需要數(shù)字化專業(yè)員工和運(yùn)維人員配合,用代碼指令的方式開展安裝調(diào)試,單臺(tái)感知終端設(shè)備接入需要3~5分鐘時(shí)間。”鄭峰說。
而小區(qū)配電站房改造質(zhì)效提升得益于電力物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)終端即插即用關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。依托該技術(shù),福建電科院開發(fā)了采集應(yīng)用APP。該APP與邊緣采集終端數(shù)智化管家連接,兼容多種采集感知協(xié)議,可自動(dòng)接入智能開關(guān)、溫濕度傳感器、水浸傳感器、氣體傳感器等各類感知終端設(shè)備,完成量測數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等信息自主采集,免去了感知終端設(shè)備接入后的調(diào)試工作,實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入自動(dòng)識(shí)別、采集數(shù)據(jù)自主貫通。
電力物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)終端即插即用關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用范圍覆蓋輸電、變電、配電全環(huán)節(jié)及智慧園區(qū)、能源工業(yè)云網(wǎng)等應(yīng)用場景。應(yīng)用該技術(shù)后,電力物聯(lián)終端接入全程無須人工干預(yù),安全性也進(jìn)一步提升。
目前,福建電網(wǎng)2000余臺(tái)感知終端設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)即插即用,單臺(tái)感知終端設(shè)備接入平均耗時(shí)約30秒。
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