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淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的挑戰(zhàn)與應(yīng)用
閱讀：665 發(fā)布時間：2021-9-8
摘要：深刻認(rèn)識泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的重要性、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定面臨的主要挑戰(zhàn)，以及應(yīng)在現(xiàn)有防護(hù)體系基礎(chǔ)上開展哪些工作，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。
關(guān)鍵詞：泛在物聯(lián)網(wǎng)；挑戰(zhàn)；應(yīng)用
0引言
今年，國家電網(wǎng)有限公司提出要全力打造“三型兩網(wǎng)"企業(yè)，加快推進(jìn)世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)。建設(shè)運(yùn)營好堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是建設(shè)世界能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；“兩網(wǎng)"相輔相成、融合發(fā)展，將對推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命， 構(gòu)建清潔低碳、穩(wěn)定的能源體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
其中，基于信息通信技術(shù)構(gòu)建的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)的“神經(jīng)脈絡(luò)"，運(yùn)用新興通信技術(shù)建設(shè)可靠的“神經(jīng)脈絡(luò)"，構(gòu)筑穩(wěn)定智能電網(wǎng)，是我們面臨的新挑戰(zhàn)。
1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有電力關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施屬性
關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施是指一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定事故，會影響到能源、通信、金融、交通等重要行業(yè)的正常運(yùn)行，給國家政治、經(jīng)濟(jì)、科技、社會、文化、國防、環(huán)境以及人民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失的信息系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)既是對電力能源用戶信息和數(shù)據(jù)穩(wěn)定有重要影響的信息系統(tǒng)，又是對電網(wǎng)穩(wěn)定穩(wěn)定有重要影響的工業(yè)控制系統(tǒng)，作為電力系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)跨界融合的基礎(chǔ)設(shè)施，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)一端連接著電力能源，一端連接著金融、交通等重要行業(yè)領(lǐng)域，它的能源樞紐作用使其天然具有關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施屬性，對經(jīng)濟(jì)社會的正常運(yùn)行有重要影響。
以新能源汽車為例，據(jù)保守估計(jì)，到 2025 年，我國新能源汽車保有量將達(dá)到 7000 萬輛。公共充電基礎(chǔ)設(shè)施對新能源汽車遠(yuǎn)距離行駛意義重大，一旦充電樁運(yùn)營平臺遭到大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊，或網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)及充電樁、能源路由器等節(jié)點(diǎn)設(shè)備遭到大規(guī)模蠕蟲、木馬攻擊，公共充電基礎(chǔ)設(shè)施很可能大面積癱瘓，大量新能源汽車將無法正常充電行駛。特別是在重大節(jié)假日期間，針對公共充電基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊，有可能演變?yōu)橛绊懻Ｉ鐣刃虻闹卮笫录?nbsp;
此外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，不僅支持新能源大規(guī)模開發(fā)利用，還支持分布式能源、微電網(wǎng)、儲能等交互式用戶設(shè)施大量接入，這些分布式、交互式業(yè)務(wù)對電網(wǎng)資源配置、供電保障能力提出了挑戰(zhàn)；多站融合、綜合能源服務(wù)、區(qū)域能源自治、車聯(lián)網(wǎng)等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)的推廣應(yīng)用，也將促使海量用戶信息、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將被采集、存儲、應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)的價值也凸顯出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要性。
目前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)剛起步，相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備數(shù)量、覆蓋面還較少，社會與經(jīng)濟(jì)價值也還未*凸顯，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定問題還不足以造成重大影響。但是量變終將引發(fā)質(zhì)變，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深化與發(fā)展，相關(guān)業(yè)務(wù)的經(jīng)濟(jì)與社會價值將呈指數(shù)型增長，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的重要性也會日益顯著。
2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)面臨的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定挑戰(zhàn)
近年來，對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)攻擊，以及利用物聯(lián)網(wǎng)開展的網(wǎng)絡(luò)攻擊事件頻頻爆出，烏克蘭停電事件、美國 IoT 網(wǎng)絡(luò)攻擊事件以及委內(nèi)瑞拉大停電，都在告訴我們，網(wǎng)絡(luò)空間穩(wěn)定形勢嚴(yán)峻，電力與能源領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定不容輕視。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施屬性，及其今后對經(jīng)濟(jì)與社會的重要影響，使其必然成為組織、敵對勢力網(wǎng)絡(luò)攻擊或?qū)嵤┚W(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的目標(biāo)。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“泛在"、互聯(lián)互通性強(qiáng)等特點(diǎn)，降低了網(wǎng)絡(luò)攻擊難度，提高了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管控難度，從三個方面構(gòu)成了對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定工作的挑戰(zhàn)。
一是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的暴露面較大。海量終端及網(wǎng)絡(luò)接口，將會被部署到用戶側(cè)和各級系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，惡意攻擊者從物理上可接觸的點(diǎn)非常多，并且這些點(diǎn)很難被及時地進(jìn)行監(jiān)控。二是可攻擊的路徑較多。無線專網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、5G、NB-IoT、近場通信等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將被大量應(yīng)用，雖然對終端接入成本降低和便利性提高有利，但也使得惡意攻擊者進(jìn)行攻擊的網(wǎng)絡(luò)路徑增多。三是智能終端網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定漏洞較多。智能終端采用的操作系統(tǒng)、嵌入式設(shè)備、芯片等各異，通信協(xié)議、規(guī)約和接口實(shí)現(xiàn)方式也不同，出現(xiàn)穩(wěn)定漏洞的幾率大增，修復(fù)漏洞的難度也較大，容易被惡意攻擊者用來攻擊滲透。
考慮到電力系統(tǒng)當(dāng)前防護(hù)體系的實(shí)際情況，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定保障工作還面臨三方面挑戰(zhàn)。一是傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，對現(xiàn)有信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)的防護(hù)格局造成沖擊，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已無法滿足業(yè)務(wù)部署及防護(hù)要求。二是感知造成的終端泛在化，對現(xiàn)有終端接入防護(hù)策略形成沖擊，當(dāng)前邊界防護(hù)結(jié)構(gòu)與防護(hù)設(shè)備的性能將無法*要求。三是多專業(yè)、多業(yè)務(wù)基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，在提高運(yùn)營成效的同時，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理體系也形成較大沖擊。網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定責(zé)任、數(shù)據(jù)穩(wěn)定責(zé)任、運(yùn)行穩(wěn)定責(zé)任等需要重新梳理界定，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定事件的響應(yīng)、溯源、取證，以及重大活動穩(wěn)定保障等現(xiàn)有管理措施也將面臨泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)帶來的新挑戰(zhàn)。
應(yīng)該說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，特別是與能源運(yùn)管服務(wù)有關(guān)的業(yè)務(wù)，其防護(hù)要求接近于電力監(jiān)控系統(tǒng)，而其運(yùn)行環(huán)境又遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于電力監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)有防護(hù)體系既不適應(yīng)又難以有效覆蓋新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展情況，這些都對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定帶來了很大的挑戰(zhàn)。
3 對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定防護(hù)的思考
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是對現(xiàn)有電網(wǎng)業(yè)務(wù)的提升、完善和創(chuàng)新拓展，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定防護(hù)也應(yīng)基于現(xiàn)有防護(hù)體系進(jìn)一步優(yōu)化、加強(qiáng)和發(fā)展，以滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)新的防護(hù)需求。
3.1優(yōu)化提升，適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理體系方面，應(yīng)逐步優(yōu)化完善管理機(jī)制、制度、機(jī)構(gòu)、隊(duì)伍，適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理需求。對業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、運(yùn)行等方面的穩(wěn)定管理責(zé)任進(jìn)行重新梳理，明確責(zé)任的范圍、崗位、人員等內(nèi)容，探索專業(yè)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)營與保障的模式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定管理的創(chuàng)新發(fā)展。
基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)架構(gòu)方面，要對信息內(nèi)外網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)側(cè)的邊界、區(qū)域劃分、部署要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化相關(guān)的穩(wěn)定防護(hù)策略，以適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)防護(hù)要求。要推動電力專用裝備升級完善，提高設(shè)備的性能，加強(qiáng)設(shè)備集群化部署應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)專用裝備資源池化、云化能力，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)防護(hù)需求。
3.2創(chuàng)新發(fā)展，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定需求。
從末端加強(qiáng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，在終端、邊緣計(jì)算等領(lǐng)域，加強(qiáng)穩(wěn)定芯片、穩(wěn)定 OS 和中間件等技術(shù)措施的應(yīng)用，研究采用可信計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)終端與邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、本體穩(wěn)定。加強(qiáng)穩(wěn)定可控技術(shù)應(yīng)用，在智能終端、感知設(shè)備方面，加強(qiáng)穩(wěn)定可控軟硬件產(chǎn)品應(yīng)用，在基礎(chǔ)軟件方面采用穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在信息基礎(chǔ)資源方面采用北斗授時、定位產(chǎn)品及穩(wěn)定可控的地理信息系統(tǒng)，同時加強(qiáng)在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面的自主創(chuàng)新，在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施方面，為基礎(chǔ)、關(guān)鍵性業(yè)務(wù)構(gòu)建專用、可控的通信網(wǎng)絡(luò)，確保核心業(yè)務(wù)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)的鏈路穩(wěn)定可靠，采用 IPv6 協(xié)議進(jìn)行終端接入網(wǎng)的組網(wǎng)，加強(qiáng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制。
3.3強(qiáng)基固本，加強(qiáng)基礎(chǔ)支撐性設(shè)施建設(shè)應(yīng)用。
認(rèn)證與授權(quán)基礎(chǔ)設(shè)施是物聯(lián)網(wǎng)防護(hù)的基礎(chǔ)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)，加強(qiáng)密碼與認(rèn)證基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，滿足終端、網(wǎng)絡(luò)等各層面輕、重量級的認(rèn)證需求，是保障泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的關(guān)鍵措施。
在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)仿真測試、上線測試、出廠測試、方案審核等“三同步"有關(guān)過程管控，對智能終端、軟硬件組件供應(yīng)鏈加強(qiáng)管理，從全生命周期對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定提出要求；做好數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎(chǔ)工作，明確數(shù)據(jù)穩(wěn)定的責(zé)任主體、識別數(shù)據(jù)穩(wěn)定等級，對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問、后臺數(shù)據(jù)運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問加強(qiáng)穩(wěn)定管控，打好數(shù)據(jù)穩(wěn)定防護(hù)的基礎(chǔ)；加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)長期的發(fā)展建設(shè)提供指導(dǎo)。
4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供解決方案
安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負(fù)荷）-儲（儲能）"各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計(jì)算）-端（終端設(shè)備）"的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，為國家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。
4.1.6物業(yè)小區(qū)預(yù)付費(fèi)管理云平臺
安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財(cái)務(wù)操作，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)已經(jīng)成功在上述各場景得到廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行多年，適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪?zhàn)鈶舻乃婎A(yù)付費(fèi)管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預(yù)付費(fèi)和用電管控系統(tǒng)。
4.2有線/無線物聯(lián)
安科瑞根據(jù)多年來的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合用戶實(shí)際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設(shè)步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
4.3邊緣計(jì)算
安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計(jì)算技術(shù)，現(xiàn)場采集和存儲終端設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)存儲在本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補(bǔ)傳數(shù)據(jù)，斷點(diǎn)續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。
4.4終端設(shè)備
針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應(yīng)用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。
4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運(yùn)維平臺等相關(guān)平臺的建設(shè)，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺在全國各地運(yùn)行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項(xiàng)目就是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。
“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業(yè)態(tài)。"盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的方方面面。
5結(jié)論
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)正在快速推進(jìn)，各種創(chuàng)新型業(yè)務(wù)也在不斷迭代發(fā)展，全場景網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定防護(hù)需要緊跟發(fā)展節(jié)奏，在技術(shù)與管理方面不斷豐富完善、創(chuàng)新發(fā)展，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的有效防護(hù)。
參考文獻(xiàn)
[1]許勇剛.讓泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平安落地
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版