編者按：隨著物聯網、大數據、云計算的快速發展,國家電網沿著堅強電網、堅強智能電網建設，直到與互聯網、嵌入式系統相互融合，誕生出泛在電力物聯網。近年來，《單片機與嵌入式系統應用》陸續收到大量有關電力物聯網的精彩論文。本期“泛在電力物聯網應用”專題將重點聚焦于泛在電力物聯網的宏觀論述與基礎應用。本次專題精選以下5篇文章:《從智能電網、物聯網到泛在電力物聯網》《邊緣計算和深度學習的智能電網短期負荷預測研究》《邊緣計算的配電網信息物理系統研究》《混沌加密的電網數據安全傳輸系統設計》以及《基于OpenWRT的5G融合通信網關設計》。
從智能電網、物聯網到泛在電力物聯網
北京航空航天大學?何立民
摘要:?人工智能時代,弱電領域的信息革命與數字化革命沿著信息互聯互通的互聯網，以及外部信息感知與控制的嵌入式系統發展。至今，互聯網與嵌入式系統相互融合誕生了物聯網，并沿著物聯網、大數據、云計算勇猛前行。而在強電領域,國家電網沿著堅強電網、堅強智能電網建設，直到與互聯網、嵌入式系統相互融合，誕生出泛在電力物聯網，從而使人工智能進入到一個強電、弱電統一的物聯網應用新時代。在這個新時代里，一方面是電力系統發電、輸電、配電、供電的全面智能化；另一方面是以用、供電形式將強電(電源系統)與弱電(互聯網及嵌入式等用電系統)統一起來，實現全局性的人工智能時代。
邊緣計算和深度學習的智能電網短期負荷預測研究
張雄寶1，江雄烽1，阮詩迪1，謝虎2
(1.廣西電網電力調度控制中心;2.南方電網數字電網研究院有限公司)
摘要:?本研究以深度學習和邊緣計算為基礎,詳細闡述了電力系統負荷預測的方法,并在此基礎上分別建立了基于深度學習理論的電力短期負荷預測模型和基于邊緣計算電力負荷預測模型,然后基于MATLAB平臺分別對兩種模型所選取的數據集進行仿真分析,并以N市某充電站為例,分析對比了兩種模型對充電站電力負荷預測的準確性。研究結果表明,深度學習模型輸出值與真實值相差較小,相關系數為0.998 99,所建立的深度學習模型在數據特征挖掘和分類方面有絕對優勢。
邊緣計算的配電網信息物理系統研究
趙永柱
(國網陜西省電力公司 信息通信公司)
摘要：為了加快配電網系統的數據處理效率,本研究在配電網信息物理系統中應用邊緣計算技術,在數據源的一端就近提供計算服務,具有反饋環節使物理系統與信息系統之間緊密聯系。提出協作式邊緣計算資源的優化配置策略,將系統業務請求和計算任務分給其他邊緣節點和云數據中心,協調器根據網絡的資源分配決策變量執行優化分配;對信息系統中的脆弱點進行識別,基于配電網的拓撲特性和攻擊路徑建立多層拓撲模型,計算信息節點的脆弱度,遍歷所有的攻擊路徑識別脆弱點。實驗結果表明,本研究配電網信息物理系統識別到的脆弱點數據量最大(超出5 000),邊緣計算的分載量最高達到1.42 FLOP。
混沌加密的電網數據安全傳輸系統設計
王皓然，周澤元，班秋成
(貴州電網有限責任公司 信息中心)
摘要：隨著電網規模的發展,電網數據海量增加,但是當前電網數據安全傳輸系統由于應用的數據加密技術較為落后,對海量數據的處理效果較差,導致其抗攻擊能力較低,故本文設計了基于混沌加密的電網數據安全傳輸系統。在硬件設計中,優化嵌入式控制器以及信息存儲電路,為軟件優化提供基礎。在軟件設計中,借助四維Chen離散處理技術以及混沌動力學理論設計電網數據加密模塊,并采用加權殘差檢測數據交匯過程,構建電網數據網絡攻擊檢測模塊,完成電網數據安全傳輸系統設計。實驗結果表明:本文所設計系統的抗攻擊敏感度與加密耗時均優于當前系統,可將其應用到實際工作中。
基于OpenWRT的5G融合通信網關設計
安立源,葛紅舞,趙振非,陳民,趙華,范鎮淇
(1. 南瑞集團有限公司(國網電力科學研究院有限公司);2. 南京南瑞信息通信科技有限公司)
摘要：本文結合電力業務實際通信需求,提出了一種融合多種通信協議的5G物聯網關設計。選用IPQ8072A 作為主控芯片,支持5G、WiFi、以太網、HPLC、LoRa和串口等通信方式,不僅適用于視頻監控、智能巡檢等對性能敏感的寬帶通信業務場景,還適用于采集、傳感等對成本敏感的窄帶通信業務場景。測試結果表明,5G網關與4G終端相比,大幅提升了傳輸速率,并且驗證了輕量級安全加密認證功能。本設計功能接口豐富,實現了多數據通道并行傳輸,通過匯聚的方式化繁為簡地實現了電力物聯網“端-邊-云”的通信鏈路,具有廣泛的應用場景。
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