電力物聯網下的邊緣計算技術應用

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摘要：分析表明，電力物聯網仍然存在局部貫通、共享實時性不強、響應需求變化能力不足的問題，邊緣計算技術對促進電力物聯網的建設，智能電網的優化具有重要作用。闡述邊緣計算技術理論，邊緣計算架構，邊緣計算包含的技術，邊緣計算在電力物聯網中作用。

關鍵詞：邊緣計算技術;電力物聯網;計算架構

引言

電力物聯網已經成為邊緣計算應用的重要場景，邊緣計算技術引入到電力物聯網領域可以很好地解決電力物聯網中存在的問題。目前我國輸配電系統已經接入終端設備數量多達5億。電力物聯網方向布置的各類傳感器可以組成邊緣計算節點，邊緣計算技術可以實現實時采集電力物聯網內部的各類狀態信息[1]，可以利用自己的計算、存儲、網絡通信的能力以及各節點之間的相互作用實現電網實時的監測和控制。

1邊緣計算技術理論

邊緣計算技術是對云計算延伸，在靠近邊緣基礎設施或者大量的數據終端上為用戶提供就近的服務，相比于云計算把握全局，邊緣計算側重于局部實時智能的響應。邊緣計算架構如圖1所示。邊緣計算包含的技術包括：（1）網絡技術。邊緣計算在靠近數據源或數據端進行實時處理，邊緣計算的網絡結構主要包括快速配置、負載均衡和服務發現[2]。（2）隔離技術。邊緣計算的穩定可靠需要隔離技術，隔離技術可以實現邊緣計算服務的可靠性和穩定性。隔離技術主要實現隔離邊緣計算資源，使計算資源獲取時避免相互干擾，同時需要實現隔離計算數據，使程序訪問具有不同權限。（3）安全技術。邊緣計算貼近用戶，在用戶數據傳輸的過程中會存在信息泄露的風險，邊緣計算需要通過網絡安全和系統安全等安全技術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，邊緣計算還涉及操作系統技術、新的系統結構、新的算法實施框架和新的大規模數據處理平臺等技術。2電力物聯網中的邊緣計算電力物聯網是連接設備數量巨大的物聯網生態圈，也是重要的邊緣計算應用場景。邊緣計算可以有效解決電力物聯網中存在的問題。

2.1電力物聯網中存在的問題

目前電力物聯網應用已經具備一定的基礎，隨著電力設備的增加，電力設備產生海量電力數據，面對巨大數據量，電力物聯網存在不足。（1）電力物聯網數據存在不貫通，共享的實時性較弱。（2）電力物聯網數據的采集存儲和處理應用靈活性相對較弱[4]，快速準確地滿足需求響應的能力較弱。（3）電力物聯網的海量數據導致云計算中心的負載過大，從而具有較高的時延性，而且安全穩定性差的缺點。

2.2邊緣計算在電力物聯網中作用

邊緣計算是建立數據驅動的電力物聯網應用的關鍵環節，便于計算具有實時高效、緩解網絡壓力、智能安全和降成本減能耗等優勢，在電力物聯網建設中邊緣計算主要有以下幾方面的作用。（1）高效率低時延。邊緣計算實現許多電力設備終端在本地進行電力數據分析，應對緊急事件，提高處理效率，減輕云計算的負荷。（2）精確分析精準調度。邊緣計算的分布式計算特點可以更精確更迅速對本地用電數據做出分析和反應，和云計算技術結合對電網形成完整的狀況分析和全域調度[5]，極大地提升了綜合管理效率。（3）定制化快速響應。邊緣計算設備可以通過智能組件實現定制化和智能化，針對電力用戶不同用電需求進行個性化定制服務，為用戶提供更快的的需求響應，為電力客戶實現一站式的管控。

2.3應用場景和方案

基于邊緣計算技術具有高效低時延、安全性好和風險控制低等優點，邊緣計算技術在電力物聯網方面有了豐富的實際應用。（1）電力設備故障檢測。邊緣計算靠近設備端，能實時監測到設備是否發生故障，如智能電表設備能實時檢測到配變的運行信息和線路的狀態信息，進行智能自動判定并及時應對突發故障，降低風險損失和運行成本。（2）電網智能巡檢。邊緣計算實時監測和抓拍架空線路的狀況，進行處分分析處理，減少無效圖片回傳，減輕寬帶壓力，減輕云計算端的負載壓力。邊緣計算設備系統可以通過智能算法和實時監測變電站和配電房等的運轉狀況，及時采集并分析和處理電力系統運行的數據。（3）綜合能源管理。邊緣能源計算管理系統用戶可以有效實時的進行各種類型本地資源綜合調度和動態檢測，智能化綜合管理協調能源綜合利用、整合并網、高效率電力消納，進行實時能源負荷的綜合預測和能源協調綜合管理，此外，邊緣計算可以應用到有序用電管理、超可靠的低時延監測、控制型業務場景，以及家庭能源網關、電力需求側響應、非侵入式負荷監測等海量連接采集類業務場景等。

3結語

本文主要探討了邊緣計算的架構和包含的技術理論，在分析電力物聯網中存在問題的基礎上重點研究了電力物聯網中的邊緣計算技術。邊緣計算是電力物聯網中一項重要的不可或缺的技術，未來隨著邊緣計算技術的發展，電力物聯網的終端設備和邊緣基礎設施都可能具有邊緣計算能力，邊緣計算在電力物聯網方向將會有更廣闊的發展空間，將協同云計算技術實現更加智能的電力物聯網。

參考文獻

[1]張聰,樊小毅,劉曉騰,龐海天,孫立峰,劉江川.邊緣計算使能智慧電網[J].大數據,2019,5(02):64-78.

[2]施巍松,張星洲,王一帆,張慶陽.邊緣計算:現狀與展望[J].計算機研究與發展,2019,56(01):69-89.

作者：祝文軍 李炎 楊成 琚贇 單位：國網信息通信產業集團有限公司