“国网芯“和智能终端技术突破是泛在电力物联网建设应用创新的保障之一

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国网联研院如何支撑泛在电力物联网发展?——访全球能源互联网研究院有限公司董事长、党委书记滕乐天

1、什么是“泛在电力物联网”?

“国网芯“和智能终端技术突破是泛在电力物联网建设应用创新的保障之一

2019年5月9日

泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地。泛在电力物联网将电力用户及其设备,电网企业及其设备,发电企业及其设备,供应商及其设备,以及人和物连接起来,产生共享数据,为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务。以电网为枢纽,发挥平台和共享作用,为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇,提供价值服务。

2019年5月7日

记者:联研院如何从基础前瞻、共性关键技术研究和信息安全技术等方面,为公司建设泛在电力物联网提供支撑?
滕乐天:在能源转型的大背景下,国家电网有限公司提出打造枢纽型、平台型、共享型企业,建设运营好坚强智能电网与泛在电力物联网。这是加快公司新旧动能转换、推进能源生产和消费革命、引领行业转型升级的重要举措,具有深远意义。
建设泛在电力物联网,数据的采集、传输与安全这三方面的技术最为关键。目前,联研院重点围绕支撑泛在电力物联网的智能穿戴、先进通信、图计算、大数据、人工智能等方面新技术开展研究,为公司提供基础前瞻、共性关键技术研究和信息安全的技术支撑。
公司在科研、产业结构调整优化过程中,将信通板块科研业务从中国电科院全部划转至联研院,成立了信息通信研究所、计算及应用研究所,重点围绕智能感知、物联网、先进计算、人工智能、网络安全等开展基础共性技术研究、核心装备研发和成果转化应用,同时承担公司信息安全日常督查监控、应急处置、安全红队和工控安全等工作,有力推动了信息通信技术与电网技术、经营管理的深度融合。
此外,联研院通过构建涵盖终端、网络、平台、应用、安全的泛在电力物联网基础共性技术创新体系,加快推进关键技术研究、核心装备研制与成果转化,并围绕智能传感与融合通信、边缘智能与泛在物联、电网拓扑高性能分析、大数据与人工智能应用、能源路由器、综合能源站、电力物联网全场景安全防护等7个方面任务加强技术攻关,全面支撑对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关和安全防护6个方面11个重点方向的泛在电力物联网建设工作。
记者:目前这7个方面技术研发的进展情况如何?您认为在哪方面将率先突破?哪方面需要加强力量重点突围?
滕乐天:目前7个方面重点研发任务中,能源路由器、综合能源站、大数据与人工智能应用、电力物联网全场景安全防护这4个方面的技术研发已经率先取得突破。智能传感与融合通信、边缘智能与泛在物联这两方面技术正在加强研发力量突破中。
联研院在夯实信通专业传统优势基础上,研发了特高频局放无线监测与定位、工业级增强现实智能头盔及云平台等智能传感设备及系统,研制了微功率无线通信芯片、跨频带认知电力线载波通信等网络通信核心器件及设备,开发了基于图计算的电网高性能计算分析、输电线路巡视图像视频智能分析等应用系统,研制了可信芯片及可信计算平台、移动终端安全监测及加固等网络安全设备及平台。
接下来,联研院将整合优势研发资源,建立“云管边场端”集成研发环境,聚焦泛在电力物联网基础共性技术研究,并基于多能转换技术,打造综合能源“多站合一”新兴业务研发平台,为公司拓展新兴业务提供基础共性技术支撑。
记者:泛在电力物联网建设对新技术新设备的研发要求很高,尤其是信息数据的处理。联研院有什么举措来支持公司保持技术上的竞争优势?
滕乐天:多年大量基础研发工作使联研院在一些领域已经积累了一些优势。下一步,针对泛在电力物联网建设需求,联研院在5个方面进行研发布局。
智能传感方面,重点开展多传感器融合技术研究,攻克多参量微型传感器及片上系统集成、传感器低功耗和自取能等技术,推动传感器向高集成、低功耗、微型化方向发展;开展新型传感机理、结构、封装工艺研究,研发适用于复杂工况的传感核心元器件,提升各类传感器应用可靠性。
网络通信方面,推进电力无线专网、5G通信及网络切片技术在客户侧的应用,提升网络覆盖能力;突破软件定义网络技术,促进异构网络互联互通;攻克“电力线载波+无线”融合通信技术,打通泛在接入的“最后一公里”。
物联平台方面,突破端到端连接管理、终端管理及高并发消息处理等关键技术,促进各类业务互联互通;重点推进图计算及图数据库等新技术的应用,解决亿级规模并且具有复杂关系的数据分析与计算问题,同时满足大量并行计算及实时响应需求。
综合能源方面,重点研发新型能源路由器,突破电、热、气等多类型能源高效转化及时空协同控制技术,探索化学储热、高温燃料电池技术,深化“大云物移智”在能源路由器中的融合应用,支撑“多站合一”综合能源新兴业务。
信息安全方面,攻克漏洞自动挖掘与隐患智能探测技术,突破多场景攻击联动防御与智能防渗透技术,积极探索芯片级物理信息防护技术,推动信息安全由“被动防御”向“主动免疫、智能防御”演进。
记者:除了技术研发,各个系统的协同也是泛在电力物联网建设过程中备受关注的点。联研院有哪些举措更好推进跨领域跨学科的技术研发?
滕乐天:跨领域跨学科技术研发最重要的还是协同攻关和融合创新。
联研院充分发挥各研究所、海外研究院资源优势,打破现有科研体系下的人才交流、专业交流壁垒,围绕泛在电力物联网建设目标,建设跨领域、跨学科、跨单位的科研攻关团队,实施项目经理负责制,更好地释放人才、技术、信息等创新要素活力,形成联合攻关的创新协作能力。
作为公司首批“双创”建设示范基地之一,联研院成立了系统内首家知识产权运营中心,吸纳系统外高水平专家及其创新团队进行开放式创新,并运用市场化激励方式促进科技成果的转化和推广运用,整合并发挥系统内科研、产业单位及海外院优势,构建科技创新全流程利益共同体,为泛在电力物联网建设提供坚强技术支撑。

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,包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。通过广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术,汇集各方面资源,为规划建设、生产运行、经营管理、综合服务、新业务新模式发展、企业生态环境构建等各方面,提供充足有效的信息和数据支撑。

4月28日,国网信通产业集团副总经理孙德栋在泛在电力物联网产业生态联盟大会上提出建设泛在电力物联网的“4条主线、2个保障”——以营配贯通优化提升推动内部管理与质效提升,以智慧能源综合服务体系建设带动业务开拓和生态构建,以数据中台建设推动数据共享与价值挖掘,以智慧物联体系建设支撑基础应用和泛在物联,以“国网芯”和智能终端技术突破保障应用创新,以全场景安全防护体系构建保障业务发展。

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主线1:以营配贯通优化提升推动内部管理和质效提升

2、泛在电力物联网的层次结构

以营配贯通深化推动业务融合应用:综合应用边缘物联代理、智能配变终端、台区智能终端等,实现智能电表、低压断路器、无功补偿装置、电动汽车充电桩、分布式电源并网等装置、水气热计量装置及用户智能家居等的互联互通,从源头大幅提升营配贯通水平;利用边缘计算,实现配电变压台状态全面感知、低压故障主动研判、分布式光伏“孤岛”预警、电动汽车有序充电及用户用能监测、负荷辨识等应用。

泛在电力物联网包括感知层、网络层、平台层 、应用层。

建设关键点:以业务中台推动业务融合应用

感知层:重点是统一终端标准,推动跨专业数据通源采集,实现配电侧、用电侧采集监控深度覆盖,提升终端智能化和边缘计算水平;

为企业级应用能力的汇聚中心、前端应用的服务中心、数据资源的整合中心,汇聚、沉淀公司各类可重用、可共享、可演进应用服务能力,支撑前端应用的快速构建。业务中台采取“成熟一个,接入一个”方式循序建设、初期考虑各公司各业务与中台适配性及需求迫切性,依托新一代电力营销系统、营配贯通优化提升优先开展客户服务中心、电网资源两大中心建设,并结合业务发展迭代完善。

网络层:重点是推进电力无线专网和终端通信建设,增强带宽,实现深度全覆盖,满足新兴业务发展需要;

主线2:以智慧能源综合服务体系建设带动业务开拓和生态构建

平台层:重点是实现超大规模终端统一物联管理,深化全业务统一数据中心建设,推广“国网云”平台建设和应用,提升数据高效处理和云雾协同能力;

以综合能源服务为核心,带动新兴业务发展。公司新兴业务主要包括三类:电网资产增值业务、数据资产增值业务、互联网业务。其中各类电网资产增值业务和部分的数据资产业务可由省市公司层面开展;互联网金融、电子商务、光伏云网、工业云网等业务由专业公司开展;智慧车联网运营可省市公司和专业公司协同开展。

应用层:重点是全面支撑核心业务智慧化运营,全面服务能源互联网生态,促进管理提升和业务转型。

智慧能源综合服务
打造公司级智慧能源综合服务平台。建设智慧能源综合服务线上统一门户,实现业务引流;建设智慧能源平台化共享服务能力,实现产业赋能;建设智慧能源数据运营中心,实现生态共赢。
开展区域级智慧能源运营服务。开展区域级资源整合,实现园区智慧能源互联互通;开展能源规划设计、运行维护、聚合交易、能效分析等业务,实现智慧能源运营;面向政府、能源生产商、能源运营商、能源消费者等主体,探索智慧能源商业模式。
推行园区级智慧能源运行优化。开展能源采集、控制、计量等终端标准化接入,实现全景感知;融合电力无线专网、VPN、5G等通信技术、实现数据高效传输;开展分布式能源、多元化储能、柔性可控负荷等业务模块化配置和运行优化,提高园区能效水平。

3、泛在电力物联网需要哪些关键技术

建设关键点:“多站融合”建设与运营

泛在电力物联网关键技术与核心产品:《泛在电力物联网建设大纲》中指出,将打造泛在电力物联网系列“国网芯”,推动设备、营销、基建和调度等领域应用。同时制定关键技术研究框架,完成技术攻关与应用研究,研发物联管理平台、企业中台、能源路由器、“三站合一”成套设备等核心产品,推动基于“国网芯”的新型智能终端研发应用,建立协同创新体系和应用落地机制。

通过“多站融合”建设与运营盘活公司现有变电站站址、通讯、电力等优势资源,实现“能源流、业务流、数据流”三流合一。将传统变电节点转变为具备源网荷储等特征的能量双向流动的能源信息枢纽的同时,提供综合能源服务、数据中心基础设施及增值服务、边缘计算解决方案及全面云服务。

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开展变电站辅控平台、高效储能、边缘计算、云边协同、高密服务器、智能芯片等产品和关键技术研究,推进多站管理平台开发和应用,支撑公司拓宽能源服务渠道、创新能源共享互济新业态,助力公司实现建设“三型两网”世界一流能演互联网企业的目标。

4、泛在电力物联网的关键技术和核心产品

主线3:以数据中台建设推动数据共享与价值挖掘

智能芯片:低功耗嵌入式cpu内核,嵌入式AI多级互联异构多核片上系统架构,电力高速无线本地通信芯片等。

数据中台定位于为各专业、各单位提供数据共享和分析应用服务,以公司全业务统一数据中心为基础,根据数据共享和分析应用的需求,沉淀共性数据服务能力,通过数据服务满足横向跨专业间、纵向不同层级间数据分享、分析挖掘和融通需求。对内支撑营配贯通、泛在电力物联网营销服务、多维精益管理、数字化审计、智慧供应链、网上电网、基建全过程综合数字化管理、供电服务指挥,对外支撑综合能源服务和车联网、电子商务、供应链金融等新兴业务。

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