為落實國家電網(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，實現(xiàn)海量感知終端設(shè)備統(tǒng)一接入、管控和應(yīng)用，推動數(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、型號各異，接入過程需要花費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，亟須加強入網(wǎng)終端設(shè)備的身份及行為校驗。”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”四個部分。“云”是云端的平臺及其上層應(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，實現(xiàn)終端軟硬件實時監(jiān)管。

“感知終端用于采集各類數(shù)據(jù)，獲取電力系統(tǒng)運行狀態(tài)和現(xiàn)場狀況；邊緣采集終端用于計算、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)管理平臺連接，感知終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)實時上傳至物聯(lián)管理平臺進(jìn)行深度處理，物聯(lián)管理平臺也可以將管理指令迅速下發(fā)至邊緣采集終端。這一過程實現(xiàn)了緊密連接、高效互動的云邊協(xié)同。

基于“平臺+管家”協(xié)同，福建電科院構(gòu)建了感知終端信息自描述、異動感知終端信息自識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，邊緣采集終端自動識別感知終端信息描述并主動上報至物聯(lián)管理平臺，隨后該平臺自主完成設(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。在異動感知終端信息自識別模式下，物聯(lián)管理平臺會提前向邊緣采集終端下發(fā)異動感知終端信息，異動感知終端接入邊緣采集終端后自主完成設(shè)備身份識別，建立傳輸通道，即可入網(wǎng)運行。

可信認(rèn)證機制確保應(yīng)用安全數(shù)據(jù)合規(guī)

應(yīng)用感知終端信息自描述、異動感知終端信息自識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，實時監(jiān)測校驗應(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。

“APP安全可信認(rèn)證機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，進(jìn)一步保障了電力物聯(lián)采集感知體系的安全運行。”廖飛龍說。

截至2024年年底，福建電科院依托相關(guān)技術(shù)已累計完成33.6萬余次邊緣采集終端實時安全校驗，告警成功率達(dá)100%，非法數(shù)據(jù)阻斷成功率達(dá)100%，實現(xiàn)邊緣采集終端運行遠(yuǎn)程智能監(jiān)控、自主安全校驗。

設(shè)備接入自動識別無須人工調(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，福州供電公司運維人員鄭峰僅用1分鐘就完成了2臺感知終端設(shè)備接入。電力物聯(lián)管理平臺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)員工和運維人員配合，用代碼指令的方式開展安裝調(diào)試，單臺感知終端設(shè)備接入需要3～5分鐘時間。”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，實現(xiàn)設(shè)備接入自動識別、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余臺感知終端設(shè)備全部實現(xiàn)即插即用，單臺感知終端設(shè)備接入平均耗時約30秒。