附件泛在电力物联网混合组网关键技术与应用项目

附件：泛在电力物联网混合组网关键技术与应用项目项目名称泛在电力物联网混合组网关键技术与应用提名者沈阳市科学技术局提名意见该项目提名材料齐全、规范，符合辽宁省科学技术奖提名条件。该项目设计了一种可解决电力通信终端多种网络共存问题的智能网关，创新性地提出了基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法，提高了230MHz频段80%以上频谱资源利用率，提出了跨频带频率认知的电力线载波通信方法，并将中低压宽带载波速率在原基础上提升了5倍，有效提高了电力系统通信覆盖能力和安全性。 项目成功研制了“高可靠、广覆盖、大连接”的一体化通信系统，突破了电力无线专网载波灵活聚合、跨频率频带认知的电力线载波通信等关键技术，提升了泛在电力物联网的通信带宽和覆盖范围；通过该项目设计的智能网关，实现了电力载波网络与其他有线、无线网络的互联互通；提出了具有高动态范围及频段灵活配置能力的数字前端技术以及基于前导序列的电力线载波通信多频组网技术，实现了电力线载波通信的带宽灵活配置和通信频率的自主、实时选择。该项目获授权发明专利18项，发表论文9篇。该项目满足了泛在电力物联网建设过程中对海量终端的接入需求，有效支撑配电网智能化业务接入需求，为降低网络维护费用、提高运营收入发挥了重要作用。该项目突破了电力无线专网载波灵活聚合、跨频率频带认知的电力线载波通信等关键技术，提升了泛在电力物联网的通信带宽和覆盖范围，实现了电力载波网络与其他有线、无线网络的互联互通，项目主要技术指标达到国际先进水平。项目提出的一体化混合组网关键技术已在辽宁省电力公司开展示范应用，并推广至黑龙江、内蒙古、浙江等省电力公司，有效支撑配电网智能化业务接入需求。系统自建成以来长期稳定运行，显著提升了用电采集率，提高了信息化程度，减少了大量的物资损耗，具有巨大的社会价值及经济推广效益。对照省科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为2019年度辽宁省科学技术进步奖二等奖。项目简介为了满足泛在电力物联网建设期对各类终端设备大批量接入的需求，辽宁省积极推进基层网络建设，现役光纤网络高成本、难建设、通信资源利用率低，无线公网安全性低等问题日益突出，急需开发“高可靠、广覆盖、大连接”的终端接入方式应用于不同场景，实现大容量、低延迟、安全可靠的数据传输。为了突破电力专用无线频段过于分散、电力线载波稳定性差和各类终端设备所用协议难以互通的技术难点，依托相关科技项目，在现有无线及电力线数据传输基础上，进行了频谱感知、灵活载波聚合、跨频率频带认知等技术研究，开发了面向电力通信终端的的智能网关以及新型中压电力线载波设备，开展了多场景下的混合组网应用研究。主要科技创新如下：1、提出了基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法。研制了轻型一体化基站及轻型可重构电力无线通信终端，通过基站的调度，分配和使用多个离散的频段用于数据的传输，解决了电力专用230MHz现有频谱资源过于分散，难以综合利用的问题，优化频谱利用效率，保证终端通信网络高效率运行。2、提出了面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术。设计了面向电力通信终端的智能网关，提出了基于集成网关的多态网络架构，解决了泛在电力物联网感知层协议多样化造成的互联互通困难问题。3、提出了基于跨频带频率认知的在线可定义的电力线载波通信方法。设计了新型中压电力线载波设备，通过信道认知选择最佳工作频段，提高系统稳定性，扩大接入网的通信覆盖范围，相比传统电力线传输技术，将宽带载波速率提高了5倍。4、提出了具有高动态范围及频段灵活配置能力的数字前端技术。通过配置滤波器的数量及参数，支持频率认知载波通信信号工作频段的在线配置。5、提出了基于前导序列的电力线载波通信多频组网技术。兼具同步和频率选择等作用，并可根据各段链路情况，使用多个中心频点及带宽均不同的频率通信，同时支持自组网及网络维护功能。授权发明专利18项，发表论文9篇。经中国电机工程学会进行成果评价，专家认为该研究成果提高了电力系统通信覆盖能力和安全性，加快了泛在电力物联网建设与应用水平，在电力通信接入网技术领域达到了国际先进水平。客观评价1.鉴定意见2019年3月28日，中国电机工程学会组织召开了“泛在电力物联网混合组网关键技术与应用”项目技术鉴定会，鉴定委员会认为：“该研究成果提高了电力系统通信覆盖能力和安全性，加快了泛在电力物联网建设与应用水平，在电力通信物联网技术领域达到了国际先进水平”。2.测试结论（1）轻型一体化基站及轻型可重构电力无线通信终端设备经威尔克通信实验室信息产业数据通信产品质量监督检验中心检测：系统功能、系统性能、终端测试3个方面共13个测试项目，合格项13项，不合格项0项，不支持项0项，结论：合格。（2）新型中压电力线载波设备经许昌开普检测技术有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测：电气性能及安全、电磁兼容2个方面共30个测试项目，结论：根据本报告描述的检验结果，本实验室声明所检项目满足上述检验依据的要求。3.验收结论（1）2015年7月17日，国家电网公司对科技项目“新型电力线载波通信系统研究与开发”（合同号：XXB17201300056）进行了验收审核，验收意见为：该项目完成了国网科技项目任务书/合同规定的研究内容，同意通过验收。（2）2016年12月16日，国家电网公司对科技项目“基于频谱感知和灵活载波聚合的轻型可重构电力无线通信关键技术研究及应用”（合同号：SGIT0000KJJS1500050、SGIT0000KJJS1500067）进行了验收审核，验收意见为：该项目完成了国网科技项目任务书/合同规定的研究内容，同意通过验收。（3）2017年9月21日，中国科学院沈阳自动化研究所对课题“面向过程智能化的多态无线监控技术与系统研制”（课题编号：2014AA041801）进行了验收审核，验收意见为：研究内容和考核指标达到任务书规定要求，同意通过技术验收。4.查新结论2019年3月19日，辽宁省科学技术情报研究所对该项目的查新结论为：该委托单位完成的以上述查新点为技术特点的“泛在电力物联网混合组网关键技术与应用”，在国内文献检索中，未见相同研究的文献报道。推广应用情况项目提出的一体化混合组网电力通信接入系统，在国网辽宁沈阳、大连、朝阳等供电公司建设了电力专用网络，用于承载用电信息采集及配电自动化业务，解决了偏远地区及地下室无信号不能自动采集用电信息的问题，至今运行良好，有效支撑了配电网智能化业务的开展，同时为泛在电力物联网的各类终端信息回传提供有力支撑。项目还推广应用至黑龙江、内蒙古、浙江等省电力公司，截至目前，系统运行稳定可靠，状态良好。主要知识产权和标准规范等目录（不超过10件）知识产权（标准）类别知识产权（标准）具体名称国家（地区）授权号（标准编号）授权（标准发布）日期证书编号（标准批准发布部门）权利人（标准起草单位）发明人（标准起草人）发明专利（标准）有效状态发明专利基于生存性重路由的无线光宽带接入网优化部署方法中国ZL201410541706.92017-11-102691827国家电网公司；国网辽宁省电力有限公司；国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司符太懿；孟凡博；赵宏昊；吴迪英；黄国辉；李然；于淼；王俊楠有效专利发明专利基于频率认知技术的跨频带电力线载波通信方法及系统中国ZL201310347251.22015-5-271676836国家电网公司；中国电力科学研究院李建岐；刘伟麟；陆阳；陶锋；赵涛；高鸿坚；有效专利发明专利一种用于电力数据通信的软件定义网络系统及其流量疏导方法中国ZL201510784885.32018-06-222972086国家电网公司；国网辽宁省电力有限公司；国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司刘国庆；夏泳；赵宏昊；孟凡博；蒋向东；朱明；李明；祁宁；齐智刚；邹愚；吴雪梅有效专利发明专利一种跨频带电力线载波通信系统及其通信方法中国ZL201310516099.62016-4-202039731国家电网公司；中国电力科学研究院；国网河北省电力公司褚广斌；李建岐；陆阳；赵涛；魏明磊；谢乃博；谢博有效专利发明专利一种用于电能表无线抄表模块的固件保护方法中国ZL201210363890.32017.4.122441217辽宁省电力有限公司沈阳供电公司；中国科学院沈阳自动化研究所；国家电网公司王英男；于海斌；任哲；王忠锋；张宏宇；李力刚；黄剑龙有效专利发明专利一种电力通信网络及其扩容与抗毁路由路径确定方法中国ZL201510784650.42018-04-272902196国家电网公司；国网辽宁省电力有限公司；国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司马伟哲；孟凡博；赵宏昊；姜运斗；魏东旭；卞晓光；李道圣；张威有效专利发明专利一种跨频带电力线通信频率的自学习方法中国ZL201310616416.12016-1-201930234国家电网公司；中国电力科学研究院刘伟麟；布米勒.歌德；杨冰；陆阳；高鸿坚；李建岐；陶锋有效专利发明专利建立电力线载波通信系统双向链路的方法中国ZL201310632592.42015-9-231799121国家电网公司；中国电力科学研究院；国网河北省电力公司陆阳；刘伟麟；杨冰；高鸿坚；李建岐；陶锋有效专利发明专利一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统及方法中国ZL201210555242.82015-8-191762696中国电力科学研究院；国家电网公司李建岐；褚广斌；李勍；陆阳；赵涛有效专利发明专利低压电力线载波信道衰减特性测试系统及其控制方法中国ZL201210488251.X2016-3-21971712中国电力科学研究院；国家电网公司李建岐；褚广斌；李勍；赵涛；陆阳有效专利完成人情况1.孟凡博，第1完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责组织开展项目的总体设计，制定技术方案和实施方案。提出了创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法，对创新点2：面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术的提出有重要贡献。曾获奖励：辽宁省科技进步二等奖3项。2.卢斌，第2完成人，工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责组织项目的前期调研、可行性论证、立项、实施、总体协调等方面工作。对项目创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法、创新点2：面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术的提出有重要贡献。3.郭昆亚，第3完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责组织协调项目的总体研究、可行性论证、具体项目方案审查、参与项目实施重大事项的决策。对项目创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法的提出有重要贡献。4.王忠锋，第4完成人，研究员，工作于中国科学院沈阳自动化研究所，协助项目总体技术负责人设计面向泛在电力物联网的物联网体系架构，提出面向大规模并发通信的低开销组网方法，主要负责感知层传感网技术攻关及应用方案设计。曾获奖励：CAA科技进步二等奖。5.王东东，第5完成人，工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责项目的前期调研、可行性论证、立项、实施等方面的工作，并参与项目实施重大事项的决策。对项目创新点2：面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术的提出有重要贡献。6.李建岐，第6完成人，高级工程师，工作于全球能源互联网研究院有限公司，负责项目技术路线制定、方案审查、研究。提出了创新点3：基于跨频带频率认知的在线可定义的电力线载波通信方法、创新点4：具有高动态范围及频段灵活配置能力的数字前端技术、创新点5：基于前导序列的电力线载波通信多频组网技术及相关专利技术。7.丛培贤，第7完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责协助项目的前期调研、可行性论证、试点协调、业务测试及设备研发等方面的工作，并参与项目实施重大事项的决策，对项目创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法的提出有重要贡献。曾获奖励：辽宁省科技进步二等奖。8.丛海洋，第8完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责制定项目技术路线、具体项目方案审查、研究参与项目实施重大项目的决策。对项目创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法、创新点2：面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术的提出有重要贡献。9.唐昱华，第9完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司，负责协助项目的前期调研、试点协调、设备调试、技术支持和实施等方面的工作，并参与项目实施重大事项的决策，对项目创新点1：基于智能频谱感知的灵活载波聚合方法、创新点2：面向泛在电力物联网的多模式自组织传感网技术提出有重要贡献。完成单位及创新推广贡献1.国网辽宁省电力有限公司：第1完成单位，针对泛在电力物联网大量终端对接入网络的需求，进行了广泛的前期调研，组织各参与单位开展了项目的总体方案设计，展开了对不同类型终端、网络的深入研究，带领各单位对无线专网、电力线载波传输等多网络组网方式进行联通性研究，通过周期性的频谱感知和智能干扰规避定位所有可用频点，应用灵活载波聚合技术实现对可用频点的按需聚合，在充分应用频谱资源的前提下实现数据传输速率的最大化；成功地通过电力线载波将智能网关采集到的各类终端数据传至无线终端，而后至无线专网基站；通过电力线载波终端之间的多跳中继技术实现了中压线路全覆盖，解决了中低压配电网“最后一公里”通信问题，为整个项目的完成与实现提供了包括测试场景、研究人员、研究设备等一系列必要资源。2. 中国科学院沈阳自动化研究所：第2完成单位，针对国网辽宁省电力有限公司提出的需求，结合工业物联网通信网技术，开展了泛在电力物联感知层多模网络互通的关键技术攻关工作；提出了基于集成网关的多态网络架构，实现了感知层终端统一接入和管理，实现了电力载波网络与其他有线、无线网络的互联互通；设计了面向电力通信终端的智能网关，支持Modbus、Zigbee、WIA-PA等多种网络协议的接入，通过集成网关可以方便地将原有采集终端直接接入采集网络，解决了泛在电力物联网感知层协议多样化带来的不同设备互联互通困难的问题。3. 全球能源互联网研究院有限公司：第3完成单位，针对该项目进行了广泛的前期调研和需求确认，协助开展了项目的总体方案设计，提出基于跨频带频率认知的在线可定义的电力线载波通信方法，扩大接入网的通信覆盖范围；提出了具有高动态范围及频段灵活配置能力的数字前端技术，并基于鲁棒的前导序列，提出了电力线载波通信多频组网技术，兼具同步和频率选择等作用，可使用多个中心频点及带宽均不同的频率通信，为整个项目的完成与实现提供了实践基础。4. 许昌许继昌南通信设备有限公司：第4完成单位，根据该项目的实际需求，承担了新型中压电力线载波设备的研制，实现了中压电力线载波设备的生产及实际应用；自2016年至今，该设备在辽宁、黑龙江、内蒙古、浙江等省份稳定运行，为该项目的落地提供了实践基础。完成人合作关系说明2014年，完成人孟凡博与卢斌、郭昆亚、王东东、丛培贤、唐昱华等人共同开展了电力无线专网、电力终端接入网规划与运维技术研究合作，并于2018年共同发表了著作电力终端接入网规划与运维技术。2016年，完成人孟凡博与卢斌、郭昆亚、王东东共同参加国家电网公司科技项目“终端通信接入网规划与运维支撑关键技术”研究。2014年，完成人王忠锋与王东东、李建岐、丛培贤等人共同对电力线载波物理层性能进行了研究分析，共同发表了软著中国电科院PLC物理层性能分析软件。2014年，完成人李建岐与丛海洋、唐昱华等人共同对电力线载波信道特性进行了研究探索，共同发表了软著中国电科院电力线载波信道综合测试系统。2014年，完成人李建岐与丛培贤、丛海洋、唐昱华共同对电力线载波MAC协议进行了研究分析，发表了软著中国电科院PLC MAC协议软件。2016年，完成人孟凡博与卢斌、王忠锋、郭昆亚、唐昱华共同对终端通信接入网进行了规划、评估，共同发表了软著终端通信接入网规划设计与评估辅助工具软件。2016年，完成人孟凡博与王东东、李建岐、丛海洋、唐昱华共同对终端通信接入网运维支持进行了研究，共同发表了软著终端通信接入网运维支撑工具软件。