為落實國家電網有限公司關于進一步加快數字化轉型的相關部署，國網福建省電力有限公司電力科學研究院在省公司數字化部的指導下，開展面向電力物聯(lián)網場景的全面感知、高效協(xié)同智慧物聯(lián)技術研究，實現海量感知終端設備統(tǒng)一接入、管控和應用，推動數據同源采集、互聯(lián)互通。
截至2024年年底，福建電網接入站房智能網關、智能電表等百余類2200余萬臺感知終端設備。隨著感知終端設備大規(guī)模接入，電力物聯(lián)網建設面臨一系列挑戰(zhàn)。“設備數量多、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)及調試工作。各類終端設備的接入也增大了電網安全生產風險，亟須加強入網終端設備的身份及行為校驗。”國網福建省電力有限公司電力科學研究院電力物聯(lián)技術專責廖飛龍介紹。
2024年，福建電科院創(chuàng)新研發(fā)電力物聯(lián)網物聯(lián)終端即插即用關鍵技術，提出即插即用接入方法。該關鍵技術可應用于當前主流類型的感知終端設備，實現感知終端設備即插即用、海量數據互聯(lián)互通，為大規(guī)模物聯(lián)設備接入、運行維護提供了“技術底座”。以該技術為基礎編制形成的案例入選工業(yè)和信息化部2024年物聯(lián)網賦能行業(yè)發(fā)展典型案例。
云邊協(xié)同打造終端即插即用架構
電力物聯(lián)網架構整體可劃分為“云、管、邊、端”四個部分。“云”是云端的平臺及其上層應用，“管”是“邊”“端”和“云”之間的遠程通信網絡，“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，國網福建電力物聯(lián)管理平臺可提供終端接入管理、狀態(tài)監(jiān)測、數據分析、遠程管控等功能服務，提升終端管控效率。在“邊”側，福建電科院開發(fā)了邊緣采集終端數智化管家。數智化管家適配當前主流邊緣采集終端操作系統(tǒng)，包括協(xié)議轉換和數據收集功能，實現終端軟硬件實時監(jiān)管。
“感知終端用于采集各類數據，獲取電力系統(tǒng)運行狀態(tài)和現場狀況；邊緣采集終端用于計算、研判感知數據，匯聚、分析、處理靠近數據源的基本信息；物聯(lián)管理平臺的主要功能是處理、分析和控制，用于統(tǒng)籌海量感知終端設備的接入、數據流轉、信息處理和決策控制。”福建電科院電力物聯(lián)技術室負責人劉冰倩介紹。
感知終端設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，感知終端設備采集的數據實時上傳至物聯(lián)管理平臺進行深度處理，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備信息注冊，建立量測數據傳輸通道，感知終端設備即可投用。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備身份識別，建立傳輸通道，即可入網運行。
可信認證機制確保應用安全數據合規(guī)
應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備接入的便捷性，提高了接入效率。但隨著感知終端設備接入規(guī)模擴大，數據間安全互聯(lián)的重要性愈加凸顯，邊緣采集終端安全可信認證需要隨之升級。
2024年6月，福建電科院基于電網業(yè)務場景梳理邊緣采集終端安全可信認證實際需求，構建了一種電力物聯(lián)邊緣采集終端應用APP安全可信認證機制，可以對通過檢測的終端應用APP生成安全可信認證證書。物聯(lián)管理平臺依據安全證書校核規(guī)則和數據異常判定規(guī)則，遠程派發(fā)安全可信認證證書至邊緣采集終端，實時監(jiān)測校驗應用APP的安全性和數據合法合規(guī)性，阻斷未知應用APP下載和非法數據上報。
“APP安全可信認證機制與即插即用模式的融合應用，避免了感知終端即插即用接入后的潛在安全風險，進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技術已累計完成33.6萬余次邊緣采集終端實時安全校驗，告警成功率達100%，非法數據阻斷成功率達100%，實現邊緣采集終端運行遠程智能監(jiān)控、自主安全校驗。
設備接入自動識別無須人工調試
2024年12月18日，在福州市碧海銀灘小區(qū)配電房改造現場，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備采集到的相應數據。
“以前，感知終端設備接入邊緣采集終端需要數字化專業(yè)員工和運維人員配合，用代碼指令的方式開展安裝調試，單臺感知終端設備接入需要3～5分鐘時間。”鄭峰說。
而小區(qū)配電站房改造質效提升得益于電力物聯(lián)網物聯(lián)終端即插即用關鍵技術的應用。依托該技術，福建電科院開發(fā)了采集應用APP。該APP與邊緣采集終端數智化管家連接，兼容多種采集感知協(xié)議，可自動接入智能開關、溫濕度傳感器、水浸傳感器、氣體傳感器等各類感知終端設備，完成量測數據和設備運行狀態(tài)數據等信息自主采集，免去了感知終端設備接入后的調試工作，實現設備接入自動識別、采集數據自主貫通。
電力物聯(lián)網物聯(lián)終端即插即用關鍵技術應用范圍覆蓋輸電、變電、配電全環(huán)節(jié)及智慧園區(qū)、能源工業(yè)云網等應用場景。應用該技術后，電力物聯(lián)終端接入全程無須人工干預，安全性也進一步提升。
目前，福建電網2000余臺感知終端設備全部實現即插即用，單臺感知終端設備接入平均耗時約30秒。
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