泛在電力物聯網與5G通信的融合發展

王光鵬

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

隨著人們對通信技術需求的不斷提高，5G技術是無線通信技術領域的一大突破，在傳輸速度和覆蓋性能等方面更成熟。本文研究了5G通信與泛在電力物聯網的融合，給人們的生活帶來了巨大改變。物聯網與5G通信融合如圖1所示。

圖1 物聯網與5G通信融合

泛在電力物聯網技術架構如圖2所示，其中包括感知層、網絡層、平臺層以及應用層4個層次。

圖2 泛在電力物聯網架構

1 物聯網與5G通信技術的融合發展

1.1 5G通信技術概述

我國的通信技術歷經了5代，而第五代的移動通信技術被稱作為5G通信技術。其是通過改善4G移動的技術問題，提高了網絡傳輸速率，一般速度可以達到10 Gb/s以上，同時降低了損耗，網絡能源的消耗小于4G網絡。由于研發和設備使用的費用過高，因此并未在當前的群眾市場中取得良好的回響，但這并不影響其科技價值的發揮，對于我國科研、醫療、教育以及軍事等方面都有著重要意義[1]。

1.2 物聯網技術的概念

我國物聯網研究的起步較晚，其主要是通過各類信息傳感設備與互聯網相結合，形成一個巨大且完整的查詢體系。物聯網中通過特定的實物標簽對事物進行標示，如RFID技術，再通過信息采集與存儲，使其存儲在中央處理器中，可以囊括各類事物，不受到時間和空間的影響與阻隔。通過開放式的網絡技術，使得信息的提取更加智能化，其應用范圍大到國際的大型項目建設，小至個人的生活必需品，與人們的生活息息相關[2]。

1.3 5G通信技術與物聯網相輔相成

1.3.1 5G通信技術是保障物聯網有效運行的基礎

高速發展的網絡時代，物資與信息的傳遞離不開網絡，更高效的物聯網應運而生，使得人們對于現實事物的把控更加的便易。基于5G網絡的發展，提升了物聯網的速率，有效規避了網絡傳播速度的限制，使人們的信息獲取更加方便快捷，同時保障了信息的安全與穩定，徹底地實現了網絡信息傳遞的保密性[3]。

1.3.2 物聯網事業的發展促使5G通信技術的研發

5G通信技術的發展使得各行業都取得了長足的進步，也正是眾多行業的不斷提升與發展促進了對于5G通信技術的深入研究。物聯網技術的提升尤為依賴通信技術，其行業發展對于通信技術的研究增加了費用的投入，加大了通信技術人才的培養，從此看出物聯網的發展同樣帶動了5G通信事業的進步。

2 物聯網與5G通信技術的融合發展條件

2.1 高效性

網絡通信速度是限制物聯網行業發展及應用普及的主要原因之一。當前的4G通信技術已經很難再滿足物聯網創新發展的需求，在進行海量數據傳輸和處理時遭遇瓶頸。由于物聯網在各行各業的融入以數據全面采集和實時傳輸為基礎，因此傳輸速度有明顯優勢的5G通信技術與物聯網的融合成為必然。相較于4G技術，5G通信能更好應對海量數據實時傳輸的需求，容量更高且時延更低，給物聯網在多行業的普及和深入應用帶來更多可能。

2.2 安全性

物聯網的應用實現了人與人、人與物以及物與物之間的互通互聯，社會生產和生活中的任何一個環節都可能通過物聯網被連通到同一系統中，如何保證連通網絡中的信息、數據安全是一大問題。5G通信技術擁有完善且先進的安全防護機制，其以4G通信時代的安全機制為基礎，增加與當前物聯網安全需求相適應的防護技術，在保證信息傳輸效率的同時，還具備極高的安全性[4]。

3 物聯網與5G通信技術的融合應用現狀

3.1 智慧家居

智慧家居與大眾生活關系最為密切，也成為物聯網與5G通信技術融合的最先實驗場景。智慧家居將家庭中物品和設備數字化，并通過智能控制系統進行聯合管理。用戶通過移動電子設備，隨時隨地可了解家中物品的狀態信息。例如，當系統監測到某用電設備出現異常后，會自動給出報警提示，并對異常原因進行專家判斷，提出處理意見。在4G通信時代，數據體量較小的水電和煤氣儀表監測信息等均可實現順暢采集與傳輸，但對于體量較高的視頻傳輸存在一定困難，且無法實現對家庭汽車的遠程操控。5G通信技術融入到物聯網系統后，其高效、安全以及可靠等優勢得到了充分發揮，幾乎可實現家庭監控視頻數據的實時傳遞以及真正的實時監測和控制。

3.2 智慧城市

智慧城市通過物聯網與5G通信技術的融合應用，實現對城市交通、車輛及治安的智慧化管理。通過遍布城市的高清視頻監控終端，將發生于城市各個區域的場景實時傳輸至智慧城市管控中心，對城市運行風險進行在線監控。此外，融合技術還能通過精準的數據采集和大數據分析掌握城市發展規律，為交通應急方案制定和氣象災害預防等工作提供極大便利。智慧城市的發展與完善，其效用最終將分享給城市居民。隨著5G通信技術的進一步發展，現行的固定監控方式將逐漸過渡為固定與移動相結合的形式，帶來更高性能的城市監控系統。下面以網格化智慧社區管理系統的實現為例分析。

網格化智慧社區管理系統是為了提高社會管理的效率而以網格化模式為基礎開發出來的一種管理平臺，為了更好地滿足系統的可靠性與安全性，選擇分布式架構。其總體框架如圖2所示。

將基于互聯網-地理信息系統的技術和網格化的管理理念融入到此管理系統之中，將社區的管理工作可視化，通過網絡來劃分物理便捷，將社區中的房屋和住宅等信息耦合起來，在系統中可以使用互聯網-地理信息系統來快速查詢社區信息，詳細地分解介紹其中所包含的各項模塊，敘述了其內部的工作原理，同時在系統工作的過程中，對已經存在的數據進行檢索或者統計等操作，還能夠通過短信或者微信等工具將社區的各項情況實時的監控起來，對社區信息化的建設起到了重要作用[5-8]。

圖3 網格化智慧社區管理系統整體架構

4 5G通信具體的特征

5G通信具有高容量、高速率、高可靠性、低時延以及低能耗的特點，能在很大程度上滿足電力系統的需求。5G通信技術與泛在物聯網的具體應用主要體現在以下幾個方面。

4.1 萬物互聯

目前，我國基本實現了電力網的全覆蓋，其中5G通信技術的應用為打通電力的最后一公里做了重大貢獻。5G通信與泛在電力物聯網融合不僅可以實現電力實物的相連而且可以將家用電器互聯，實現智能家居外還可以將整個樓宇或者小區的電力設備連接在一起，及時監控各個環節的電力使用狀態，實現物物相連、萬物相連。

4.2 精準控制

5G通信在電力系統的精準控制主要體現在能及時響應電力系統的需求、精準控制儲能以及精準把控配電自動化的各個環節，并提出解決方案。

4.3 海量測定

傳統的電力傳感器只能保存數據最基本的功能，不能滿足大數據時代海量數據收集的需求，而5G通信技術的應用可以實現萬物互聯，這樣電力系統就可以安裝更多的傳感器來滿足對海量數據分析處理的需求[9]。

4.4 寬帶通信

5G通信與泛在電力物聯網高度融合為電力系統的視頻遠程控制和電力虛擬現實做出了重大貢獻。5G通信可以利用遠程監控技術，及時把控電力系統的各個環節，為電力的健康運行狀態把關。同時，利用5G通信技術可以在泛在物聯網中打造一個電力的虛擬現實系統，為電商平臺的工作提供便利[10]。

5 結 論

物聯網與5G通信技術同為當前的先進技術，二者融合發展有其必然性和必要性。本文探討了物聯網與5G通信技術的融合，分析了物聯網與5G通信技術融合的應用現狀及技術融合發展前景。