金成伟

（中通服中睿科技有限公司，广东 广州 510030）

1.1 物联网产业背景

随着5G 技术研发的高速发展以及成果在各行业的迅速普及，物联网的准入门槛逐渐降低，其应用的市场渗透率正逐步提高，应用规模相应扩大，使得物联网技术所用软件、硬件、服务和连接支出不断增长[1]。未来10 年，预计物联网会进一步规模性普及，将应用于智慧城市、智慧医疗、智能交通、智慧物流、智慧校园、平安家具、老人护理、工业监测、智能电网、智慧农业等多个领域，逐步形成万亿元级的高科技市场[2]。

1.2 物联网建设现状

目前，智慧城市、应急、园区、培训等领域的物联网能力已经比较丰富，物联网相关产品案例包括智慧物联行业使能平台、基于物联网的应急资源智慧感知调度系统、老旧社区改造物联网创新与应用系统、国密安全服务平台等。

在智慧城市建设领域，目前已有智慧物联行业使能平台的建设案例。该产品采用“1+1+N”系统架构，即1 个行业设备连接平台、1 个物联数据中台和N 个应用系统。该平台基于微服务架构实现了多运营商物联网卡和跨平台管理等基础功能；
针对数字政府、智能电网、智慧交通、产业园区和社区安全等定制化需求开发各类物联网应用。

在应急领域，业界已建设基于物联网的多行业监控系统、基于物联网的应急资源智慧感知调度系统等等。以基于物联网的多行业监控系统为例，多行业全生态全要素互联监控作为接入和汇聚平台，使数据的接入、存储和展现变得轻松简单，利于快速开发出专业的物联网应用，解决了边缘实时性、可靠性、运维经济性等方面遇到的问题。

在信息安全领域，已建设国密安全服务平台。国密安全服务平台拥有海量的“带外管理”数据，服务万物互联，为国家网络空间安全提供密码服务支撑，标识万“物”身份，构建国家网络空间安全信任体系，保障了国家关键信息。

物联网平台在各个领域都有所建设，但当前环境下，电力领域的服务平台建设相对稀缺。

1.3 电力领域物联网建设背景

在电网生态环境中，变电站主网内业务日益多样化，需要引入无线通信手段解决业务的接入承载。现有站所内通常采用光纤或数据网等传统有线接入方式承载电网生产实时信息和生产管理等传统业务，但对于面向大连接、移动性难以形成有效覆盖。

配电通信网侧具有点多面广的特点，管理方需要实时监测和控制大量设备，使得信息交互频繁，且当前全领域覆盖的光纤建设成本高，运维难度大。针对不同场景，信息管理需要利用无线公网支撑配电网不同终端的可观、可测、可控[3]。

本文提出5G 智慧电力物联网管理平台的建设方案，能很好地解决电力领域物联网的建设需求。

本平台的功能主要集中于用户侧的管理与应用。该平台实行与5G 切片管理平台的双向连接，使用时将屏蔽网络配置细节，通过调用切片管理平台的开放服务，使用户的精力集中在核心的生产业务上，提升业务处理效率。同时，平台为用户提供详细的网络性能指标，能为用户提供实时网络监控的功能。

对电力内部，本平台作为通信管理的能力开放平台，为电力各类业务平台提供切片管理服务及终端状态、流量状态等信息，实现电力终端通信的可管可控。

对外部，本平台与三大运营商网络对接，通过对接三大运营商网络能力开放平台或终端应用层交互的方式，获取终端、业务、网络等状态信息，并在此基础上提供基于大数据的更多扩展应用。

如图1 所示，本平台与外系统对接，分别实现如下功能。

图1 平台与外系统对接

（1）与5G 切片管理平台对接，实现5G 切片可视化、规划、订购功能。

（2）与物联云平台对接，实现卡台账、业务资费、流量、在线状态信息的监测管理；
“物联云”平台是广东移动物联网连接管理平台，是面向广东移动物联网业务集团客户，为客户提供大规模、自助化、全生命周期通信连接管理服务的云平台。

（3）与通信终端对接，实现终端台账、状态、性能指标的监测管理。

（4）与电力业务主站对接，为其提供通信终端、状态、网络的相关数据服务。

随着网络侧的控制面大集中，面向5G 的运营也趋于省级或集团集中。5G 的业务运营模式目前业界主流采用“NSMF+CSMF+行业平台”三级模式，其中CSMF为运营商面向行业的能力开放及运营窗口。根据中国移动的计划，未来CSMF 将采用集团、省两级架构，这就意味着，对于电网而言，5G 的切片管理及运营可以统一对三大运营商的CSMF 平台。

2.1 功能架构

平台的功能模块包含7 个部分，分别是系统管理、数据采集控制、无线通信卡管理、接入设备管理、统计分析、高级应用、统一接口服务，其功能架构如图2 所示。而简化后，可以归类为统一接口服务、应用域、系统管理域、数据采集控制4 个部分。本平台依托5G 切片技术、网络能力开放的优势，为电网企业提供了更丰富多元和灵活的切片服务管理功能。基于此，平台将根据业务需求不断调整架构的开放性，为电力业务提供迭代优化的支撑服务。

图2 功能架构

数据采集功能模块能够与接口层进行适配，通过网络传输，实现对无线终端统计接口、三大运营商接口的数据抽取。

系统管理模块能够实现对用户、权限、日志、业务规划的多元化管理。

应用域包含了多种基础和扩展应用，有连接管理、接入设备管理、统计分析、5G 网络切片管理等等。连接管理能够基于电力通信终端的性能、状态、卡号、台账、资费等等信息进行监测，让用户能快速了解连接的基本信息。5G 网络切片管理主要有两种类型，分别是状态监测型和控制管理型。状态监测型主要对移动网络的业务切片属性、负荷运行状态和资源视图进行监测；
控制管理型主要包括根据类型、性能、容量、覆盖范围的需求，合理订购网络切片，可对订购切片的功能、资源分配、业务属性等等调整业务间的物理或逻辑隔离度，可对切片的上下线进行权限管理。扩展应用则主要涵盖重要场景保障监视、无线通信大屏展示、终端预警分析、区域隐患预警、移动监测APP。统计分析主要含有终端在线率统计、业务运行统计分析、流量统计分析、故障统计分析、终端统计分析、SIM 卡统计分析等[4]。

统一接口服务域主要指对本平台的通信终端、网络和状态数据封装成接口，并以微服务的形式，输出于运行管控系统、计量系统、配电自动化系统、GIS 系统。

2.2 技术架构

本平台采用微服务化架构，系统根据不同应用场景，对相关的应用模块进行分类，按照隔离、集群、备份的原则，对系统进行分类部署，达到系统运行的高稳定性、高可扩展性和高互操作性。

系统总体架构如图3 所示，并符合下列要求。

图3 技术架构

（1）系统应采用主备冗余架构。

（2）系统包括数据采集与控制层、平台层、应用层3 个层次。

（3）系统应通过与运营商实现对无线通信卡的监视和控制。

（4）系统应提供与通信运行管控系统、计量自动化系统横向集成接口，实现基础数据的交互。

2.3 业务架构

平台采用“省（区域中心）+地市两级部署”，如图4所示。省（区域中心）侧重外部数据采集存储及基础数据清洗统计功能，并向数字南网四大平台、地市进行数据能力开放。地市平台侧重利用省（区域中心）的数据，结合自身业务特点，向省中心调用数据开展个性化应用开发，支撑调度生产及其他应用。

图4 业务架构

省中心（兼做区域中心）：集中完成所管辖区域的外部数据采集、存储（主要包括连接管理、通信设备管理），并统一进行5G 切片与运营商的出口。同时完成全省流量、资费等基础数据清洗及统计分析及数据的统一对外能力开放。此外还集中进行全省的权限管理。

地市局（区域中心）：建议依托某2、3 个地市平台进行扩展。除本地市的卡、通信终端采集外，兼顾采集区域中心所管辖地市的数据，并进行初步清洗，同步到省中心进行统一的数据整合。虽然区域中心具备采集本地市的卡、通信终端的数据能力，为了对数据调用的统筹管理，建议区域中心在个性化应用开发时，仍采用调用省中心平台数据的方式。

地市局（非区域中心）：无须进行数据采集存储工作，重点根据本地需求，调用省公司平台数据，开发个性化应用：泛在物联网的连接管理、IP 地址管理、公网质量检测分析、网络资产关联、异常流量分析、故障定位等、多媒体AI 应用（智慧工地、智慧安检）、运营商基础设施共建共享、个性化大屏展示、业务关联分析等[5]。

3.1 经济效益

以产品在广东电网落地的项目举例来说，可以在“提效降本”的方面，为客户带来巨大的价值。

（1）通过公网通信资源委托代理业务，将历史的各市为政的公网管理模式，根据全省各使用单位的需求，统一对接运营商，实现资源的统一管理，与运营商统一对接，减少不必要的沟通成本，为基层减负。

（2）公网资源降本效果显著，各业务综合同比节约25%。

（3）通过公网统一管理，建立台账、统一与运营商开展谈判、搭建平台，实现公网业务规范管理。

（4）建立省地两级“9+19”的公网服务团队，通过分层分级管理，提供“一站式”服务，有效保证各业务对接顺畅。

3.2 社会效益

3.2.1 大幅提升公众满意度

建设5G 电网物联网管理平台既符合未来电力行业发展趋势，也顺应了公司自身建设的需要。本项目的建设不仅可以实现“提高电力供应能力，切实保障民生用电，提升客户满意水平，促进社会和谐稳定”的总体目标和要求，而且能提升公司电力生产业务管理信息化水平。通过加强项目实施管理、有序推进项目建设、控制项目实施成本、规避相关建设风险，可以确保项目建设成功、系统安全稳定可靠实用，取得良好的社会、管理和经济效益。

3.2.2 响应国家建设5G 号召

发改委面向三大中国移动发布《组织实施2018 年新一代信息基础设施建设工程的通知》，其中5G 规模组网建设及应用示范工程为其中重要内容。5G 电网物联网管理平台总体建设目标为：借助互联网、物联网技术，面向不同行业和企业，根据实际通信业务需求，实现通信卡和5G 切片的综合管理，帮助用户实时掌控通信网络质量、提升精细化运维水平、降低网络运营费用，提升企业竞争力。

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