電力物聯(lián)網(wǎng)下的邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)用

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摘要：分析表明，電力物聯(lián)網(wǎng)仍然存在局部貫通、共享實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、響應(yīng)需求變化能力不足的問題，邊緣計(jì)算技術(shù)對促進(jìn)電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，智能電網(wǎng)的優(yōu)化具有重要作用。闡述邊緣計(jì)算技術(shù)理論，邊緣計(jì)算架構(gòu)，邊緣計(jì)算包含的技術(shù)，邊緣計(jì)算在電力物聯(lián)網(wǎng)中作用。

關(guān)鍵詞：邊緣計(jì)算技術(shù);電力物聯(lián)網(wǎng);計(jì)算架構(gòu)

引言

電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為邊緣計(jì)算應(yīng)用的重要場景，邊緣計(jì)算技術(shù)引入到電力物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域可以很好地解決電力物聯(lián)網(wǎng)中存在的問題。目前我國輸配電系統(tǒng)已經(jīng)接入終端設(shè)備數(shù)量多達(dá)5億。電力物聯(lián)網(wǎng)方向布置的各類傳感器可以組成邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，邊緣計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集電力物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部的各類狀態(tài)信息[1]，可以利用自己的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)通信的能力以及各節(jié)點(diǎn)之間的相互作用實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)的監(jiān)測和控制。

1邊緣計(jì)算技術(shù)理論

邊緣計(jì)算技術(shù)是對云計(jì)算延伸，在靠近邊緣基礎(chǔ)設(shè)施或者大量的數(shù)據(jù)終端上為用戶提供就近的服務(wù)，相比于云計(jì)算把握全局，邊緣計(jì)算側(cè)重于局部實(shí)時(shí)智能的響應(yīng)。邊緣計(jì)算架構(gòu)如圖1所示。邊緣計(jì)算包含的技術(shù)包括：（1）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。邊緣計(jì)算在靠近數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)端進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，邊緣計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括快速配置、負(fù)載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)[2]。（2）隔離技術(shù)。邊緣計(jì)算的穩(wěn)定可靠需要隔離技術(shù)，隔離技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算服務(wù)的可靠性和穩(wěn)定性。隔離技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)隔離邊緣計(jì)算資源，使計(jì)算資源獲取時(shí)避免相互干擾，同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)隔離計(jì)算數(shù)據(jù)，使程序訪問具有不同權(quán)限。（3）安全技術(shù)。邊緣計(jì)算貼近用戶，在用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中會存在信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)，邊緣計(jì)算需要通過網(wǎng)絡(luò)安全和系統(tǒng)安全等安全技術(shù)避免被攻擊者攻擊入侵[3]，解決安全問題和信息泄露問題。此外，邊緣計(jì)算還涉及操作系統(tǒng)技術(shù)、新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、新的算法實(shí)施框架和新的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理平臺等技術(shù)。2電力物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計(jì)算電力物聯(lián)網(wǎng)是連接設(shè)備數(shù)量巨大的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，也是重要的邊緣計(jì)算應(yīng)用場景。邊緣計(jì)算可以有效解決電力物聯(lián)網(wǎng)中存在的問題。

2.1電力物聯(lián)網(wǎng)中存在的問題

目前電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)，隨著電力設(shè)備的增加，電力設(shè)備產(chǎn)生海量電力數(shù)據(jù)，面對巨大數(shù)據(jù)量，電力物聯(lián)網(wǎng)存在不足。（1）電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存在不貫通，共享的實(shí)時(shí)性較弱。（2）電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集存儲和處理應(yīng)用靈活性相對較弱[4]，快速準(zhǔn)確地滿足需求響應(yīng)的能力較弱。（3）電力物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)導(dǎo)致云計(jì)算中心的負(fù)載過大，從而具有較高的時(shí)延性，而且安全穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

2.2邊緣計(jì)算在電力物聯(lián)網(wǎng)中作用

邊緣計(jì)算是建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，便于計(jì)算具有實(shí)時(shí)高效、緩解網(wǎng)絡(luò)壓力、智能安全和降成本減能耗等優(yōu)勢，在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中邊緣計(jì)算主要有以下幾方面的作用。（1）高效率低時(shí)延。邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)許多電力設(shè)備終端在本地進(jìn)行電力數(shù)據(jù)分析，應(yīng)對緊急事件，提高處理效率，減輕云計(jì)算的負(fù)荷。（2）精確分析精準(zhǔn)調(diào)度。邊緣計(jì)算的分布式計(jì)算特點(diǎn)可以更精確更迅速對本地用電數(shù)據(jù)做出分析和反應(yīng)，和云計(jì)算技術(shù)結(jié)合對電網(wǎng)形成完整的狀況分析和全域調(diào)度[5]，極大地提升了綜合管理效率。（3）定制化快速響應(yīng)。邊緣計(jì)算設(shè)備可以通過智能組件實(shí)現(xiàn)定制化和智能化，針對電力用戶不同用電需求進(jìn)行個(gè)性化定制服務(wù)，為用戶提供更快的的需求響應(yīng)，為電力客戶實(shí)現(xiàn)一站式的管控。

2.3應(yīng)用場景和方案

基于邊緣計(jì)算技術(shù)具有高效低時(shí)延、安全性好和風(fēng)險(xiǎn)控制低等優(yōu)點(diǎn)，邊緣計(jì)算技術(shù)在電力物聯(lián)網(wǎng)方面有了豐富的實(shí)際應(yīng)用。（1）電力設(shè)備故障檢測。邊緣計(jì)算靠近設(shè)備端，能實(shí)時(shí)監(jiān)測到設(shè)備是否發(fā)生故障，如智能電表設(shè)備能實(shí)時(shí)檢測到配變的運(yùn)行信息和線路的狀態(tài)信息，進(jìn)行智能自動(dòng)判定并及時(shí)應(yīng)對突發(fā)故障，降低風(fēng)險(xiǎn)損失和運(yùn)行成本。（2）電網(wǎng)智能巡檢。邊緣計(jì)算實(shí)時(shí)監(jiān)測和抓拍架空線路的狀況，進(jìn)行處分分析處理，減少無效圖片回傳，減輕寬帶壓力，減輕云計(jì)算端的負(fù)載壓力。邊緣計(jì)算設(shè)備系統(tǒng)可以通過智能算法和實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站和配電房等的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，及時(shí)采集并分析和處理電力系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。（3）綜合能源管理。邊緣能源計(jì)算管理系統(tǒng)用戶可以有效實(shí)時(shí)的進(jìn)行各種類型本地資源綜合調(diào)度和動(dòng)態(tài)檢測，智能化綜合管理協(xié)調(diào)能源綜合利用、整合并網(wǎng)、高效率電力消納，進(jìn)行實(shí)時(shí)能源負(fù)荷的綜合預(yù)測和能源協(xié)調(diào)綜合管理，此外，邊緣計(jì)算可以應(yīng)用到有序用電管理、超可靠的低時(shí)延監(jiān)測、控制型業(yè)務(wù)場景，以及家庭能源網(wǎng)關(guān)、電力需求側(cè)響應(yīng)、非侵入式負(fù)荷監(jiān)測等海量連接采集類業(yè)務(wù)場景等。

3結(jié)語

本文主要探討了邊緣計(jì)算的架構(gòu)和包含的技術(shù)理論，在分析電力物聯(lián)網(wǎng)中存在問題的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了電力物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計(jì)算技術(shù)。邊緣計(jì)算是電力物聯(lián)網(wǎng)中一項(xiàng)重要的不可或缺的技術(shù)，未來隨著邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，電力物聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備和邊緣基礎(chǔ)設(shè)施都可能具有邊緣計(jì)算能力，邊緣計(jì)算在電力物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)懈鼜V闊的發(fā)展空間，將協(xié)同云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加智能的電力物聯(lián)網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]施巍松,張星洲,王一帆,張慶陽.邊緣計(jì)算:現(xiàn)狀與展望[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2019,56(01):69-89.

作者：祝文軍 李炎 楊成 琚贇 單位：國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司