物联网5G赋能电力行业

关于物联网+5G赋能北京电力的思考 中国移动北京公司 政企客户中心解决方案中心 01 02 03 CONTENTS 01 物联网市场潜力巨大，大连接时代来临 物联网行业发展中面临的主要挑战 网络类型多，2G/3G/4G/5G/NB-IoT/Z-Wave/ZigBee…安全性要求、实时性要求、QoS要求 解决方案需要适配物联网行业需求及挑战 02 物联网应用管理存在痛点 01 02 03 04 物联网管理手段缺失，信息孤岛现象普遍存在，平台管理规划复杂 •内部组织结构复杂 •各单位系统独立，重 复建设严重 •信息缺乏有效共享途径，孤岛现象频发 •手持、无线终端广泛使用，连接规模激增，卡管理手段缺失 •各物联网业务系统分立，管理耗时耗力 •智能电表采用无线回传，如果通信卡被盗拔盗用，业务存在安全隐患 •业务数据在网络传输层 面无分层分级保障 •建设统一物联网管理门户需考虑多终端协议适配 •通信技术升级不能快速应用于电力业务 北京移动物联网整体解决方案全景 自主研发和定制的物联网芯片、通信模组、行业终端 NB-IoT/2G双模eSIM通信芯片 NB-IoT专用eSIM通信芯片 国内首张物联专网，提供专业、安全的数据回传 1440 148 时延 吞吐量 连接数 高速场景 1ms E2E时延 10Gbps1,000K 每链接吞吐率每平方公里链接 数 500km/h 高速公路高铁 新型网络架构 Slicing 网络切片网络能力开放 5G 5G技术指标-与4G对比 时延峰值吞吐率 1ms 空口 10Gbps 每用户 GAP 连接数高速移动性 LTE 30~50x100x100x1.5xNFV/SDN 1000K 30~50ms 100Mbps 10K 350Km/h Inflexible 每平方公里 500KM 每小时 资费订购 物联网连接管理平台（CMP），最大发挥连接价值 12、用户管理 11、统计分析 10、API集成 9、安全管控 8、eSIM管理 7、账单管理 6、资费管理 5、智能诊断 4、自动化规则 3、生命周期管理 2、通信管理 1、信息面板 通信服务 使用量及账务 通信状态 安全管控 生命周期管理 OneLink3.0 7类API 增值服务 12个功能模块，150+个功能项，100+个API 灵活的生命周期管理、计费方式、连接管理 智能、自主物联网连接管理 统一门户 客户自助服务通道管理 SIM卡管理 网络状态监测SIM卡功能操作告警通知 能力开放 管理管道功能操作 运营支撑 客户管理卡号资源管理订购关系管理统计分析 物联网应用使能平台（AEP） OneNET平台 设备监测 异常告警 监管协调 治理协同 智慧分析 手机…APP 协议适配 数据存储 API 设备管理 API 安全引擎 消息推送 API 智能终端 摄像头 自动售票机 物联网网关 OneNET平台 执法终端 全场景AMI抄表 智能充电桩 用电质量监测 AI视频监控 无人机巡检&安防 连接、使能、大数据等重点能力开放 电力行业发展趋势：传统电网逐步迈向能源互联网 传统电网智能电网能源互联网 “瓦特（Watts）、比特（Bits）、米特（Meters）”融合发展是实现世界能源互联网的关键 “新能源、新业务”不断接入 •太阳能、风能 •充电桩，智能家庭，智能路灯 “控制”向末端拓展 •从输电、变电控制，向配电网、分布式电源和用户侧拓展 •控制点数量：十万级->百万级，控时延：准实时->实时，控制频次：低频 ->高频 信息“采集”需求爆发增长 •采集点和采集量大幅提升 •采集频次和实时性提高 电力行业场景分析 发电 •更多新能源接入，发电装置呈分布式趋势 智慧风场智能光伏智能变电站智慧水电智慧火电 联接数从万到亿，覆盖从干线到全覆盖，无线是关键 生产管理营销 SCADA,EMSERPAMI 输电&变电 •输电线路&各级变电站逐步实现全线路实时监控 计量/化验终端 园区移动智能终端 工业传感器监控巡检 短、中、远程通信能力 广域工业传感器 智能变电站安防/监控智能巡检 CCTV 发电 PT/CT Teleprotection 能源互联网 DTU/FTU/TTIU 配电 Air-conditionerMeterUtilization 用电 •4.5亿电表的高频，高精度抄表，需要新的接入技术 TemperaturePressure 输电 配电 智能化DTU /FTU/TTU •配网控制逐步从10kV走向0.4kV，联接节点千万+ 全场景AMI抄表 智能充电桩用电质量监测 故障处理控制 智能频率和电压控制 配电自动化 5G在电力行业的典型应用1：云边互动，负荷调度智能升级 按场馆所需能耗和总体电网负 载，实时调控风、光场产能 风、光组成微电网，借助边缘计算，可进行分布式调度，帮助风、光电能就地消纳 利用5G的边缘云监控微电厂的生产情况和设备健康状态，对微电网进行管理和调度，调控产能。 风机舱内无线部署，采集风速风向、温度、振动、视频、油压等多种数据，用于选址、优化生产、故障监测、预测性维护等 5G可以帮助其采集数据并进行实时生产控制 风、光均是数据为核心的产业， 5G网络性能需求 采集温度、光伏逆变器电流大小、视频数据，控制表面倾角、除尘、故障监测等 5G在电力行业的典型应用2：无人机应用于基础设施巡检 无人机可对电线、高塔顶部拍摄、迅速把握状态异常部分、安全、省力、提升效率。 无人机应用中，5G与4G相比优势特点： 更小干扰 采用3D波束赋形，在水平，尤其是垂直方向动态调整主瓣方向，实现精准的信号传送； 更低时延 5G空口时延1ms，整体端到端时延有望达到10ms；网络切片保证端到端网络时延 更大带宽 基于多天线Massive-MIMO、LDPC/Polar等5G先进新技术，5G体验速率可达1Gbit/s •国网重庆电力无人机巡线 –对两条线路1号塔至10号塔进行检修，巡视时长从3小时缩短为17分钟 –开展现场巡检416架次，巡视塔基数630基，巡视线路238.4千米 •东京电力“无人机飞行辅助系统”实现自主飞行路线、自主充电；配备高清红外摄像头，实时确认； 5G网络性能需求 5G在电力行业的典型应用3：高级计量 高级计量以智能电表为基础，开展用电信息深度采集，满足智能用电和个性化客户服务需求。 两类用户 工商业用户家庭用户 三大趋势 采集频次提升 采集内容丰富 双向互动 5G网络性能需求 5G在电力行业的典型应用4：运维可视化巡检 基础对讲 实时对讲 可视化对讲 实时视频 临时会话 多媒体消息 可视化调度 组织架构管理 实时位置调度 多路会话 现场图文上报 频道设置管理 调度互通 实时视频查看 专业对讲按键 方便户外作业三防安全终端 效率。 •北京移动可基于先进的4G/5G网络和专业的对讲终端，为北京电力提供可视化对讲服务。作为电力巡检等室外作业人员的实时通信手段，使前后端可通过可视化对讲，实现远程协同运维工作，从而提高电力运维工作 03 中国移动的优势 网络资源 长期运营 海量数据 平台服务 中国移动已建成全球最大的通信网络，通过优质的有线及无线（2/3/4G/NB/5G）网络，全面覆盖各类行业应用场景。 中国移动凭集中建设物联网连接管理平台和应用使能平台，为各项智慧应用服能，可向政府企业单位提供全量数据。 中国移动依托超过70%的移动手机占有率，全量收集用户真实通信数据，成为大数据分析的可靠来源。 中国移动上市20周年，深耕ICT领域，已形成从工程建设、系统集成、硬件设施到客户体验的端到端服务交付能力。 24 通道、平台和信息三位一体安全保障 通道安全 •专用网络 •IPSec专线 •VPDN 信息安全 •垃圾短信拦截 •定向语音/流量 •多APN支持 •机卡绑定 平台安全 •多中心部署 •分布式系统 •实时监控 全方位安全保障 机卡互锁、分离监测VPDN+3A 5G与智能电网协同发展 中国移动、南方电网和华为联合开展智能电网研究 试点落地分布式FA（馈线自动化） 无线 无线 继电保护器 继电保护器 差动保护新应用孵化 ++10kvFeeder 无线 2018年6月27日，中国移动、南方电网、华为联合发布了《5G助力智能电网应用白皮书》。 FAFAFA 分布式FA，秒级故障定位和隔离 差动保护，提高配电线路可靠性 Case描述 o相邻终端（约300m~500m）进行信息交互，本地判断故障位置，恢复非故障区域供电 o一条约3Km电力线两个差动保护终端进行同步数据信息采集和信息交互，判断整条线路故障信息 孵化研究 o研究分布式点对点低时延(<10ms)通信o2018Q1在深圳进行试点、外场测试o2018Q1输出应用场景及业务模型研究报告、测试报告和白皮书 o研究1us高精度授时，同步数据采集； o2018Q2在深圳无线wTSN授时试点、外场测试o2018Q2输出应用场景及业务模型研究报告、测试报告和白皮书 参与方 备注：EATON–伊顿公司，一家多元化的动力管理公司；NARI–南瑞集团，国网电力科学研究院为促进科研成果产业化而创建的高新技术企业。 北京燃气NB智能抄表项目 •北京燃气集团有限责任公司600万居民用户NB智能燃气表项目已经启动，项目整体预计8-10年完成，遍及北京各区，燃气总部已经开始对NB卡、模组以及表终端进行测试，测试完成后将进入正式采购。另外，燃气集团平谷子公司率先开始农村煤改气工作，改造共涉智能燃气表终端8000块，采用中国移动NB-IoT网络进行数据回传，中国移动提供NB物联网专网卡及NB智能模组。三合一模组 NB-IOT 专线接入 密码发行、管理 安全策略配置 状态监测 设备管理 数据存储 数据转发 中国移动卡管理平台 API接口 专用/通用APN 燃气终端 （安全加密芯片） eNB 中国移动NB网络 专线接入 /公网 中国移动物联网专网 /公网 注册平台模块 运营商卡管理模块 存储单元 业务服务器 业务终端 北京燃气PaaS云平台 API接口 设备管理功能模块 用户管理平台 安全平台 安全发行模块 专线接入 安全服务模块 燃气公司应用系统 北京燃气IoT平台 数据以密文形式传输点对点数字传输专线确保数据安全 北京未来科学城智慧路灯项目 •“北京未来科学城NB-IoT智慧路灯项目”于2017年9月签约，通过物联网领域最先进的NB-IoT技术，实现对未来科学城滨水公园内598盏路灯的智能单灯控制、编组控制、亮度调节和状态监控等功能。该项目是未来科学城作为北京市"智能城市试验区"的标志性科技创新。 服务器 防火墙 互联网 服务器上运行路灯管理软件 交换机 以太网 局域网以太网 物联网平台 Internet APP 中国移动 NB-IoT 在全球任何可以上网的地方可以 通过IE浏览器完成对路灯的管理 摩拜共享单车项目 项目背景：车锁里面内置芯片、电路板、互联网协议、GPS和物联网卡，方便寻找自行车位置。车身大部分为专门设计的非标准组件，即使遭遇偷窃也不能再使用。 合作模式：北京移动一点支撑，服务覆盖全国。 物联网卡提供流量及短信方式以实现自行车智能开锁及定位功能。 截止目前开开量已接近1000万张卡，连接数到达943万，较去年北京公司提升150%。 北京银联商务无线POS机项目 项目成果 背景 项目应用 服务客户涵盖外资、中外合资和自主品牌车企 2015.11 2016.4 2016.7 2016.8 成功覆盖美系、德系、日系和国内领先品牌 AudiQ系列 SAIC上汽荣威 BYD元 GM凯迪拉克 已有多款搭载和车连解决方案上市的汽车 通用 比亚迪 奥迪 上汽 日产 丰田 比亚迪 卡