★ 广东信通通信有限公司 廖永强

关键词：电力通信网络；智能运维；5C架构；多协议兼容；数据挖掘；云服务器集群；实时监测

在系统架构的相关设计研究中，王爱军 [1]开展了能源企业智能运维系统网络安全防护架构设计研究，此研究结合行业特点与实际需求，构建了一套针对性的网络安全防护架构。该架构从网络边界防护、内部安全监测、数据安全保护等多方面入手，采用防火墙、入侵检测、加密技术等手段，构建了多层次、全方位的安全防护体系。应用结果表明，该设计架构能够保障能源企业智能运维系统的稳定运行和数据安全。然而，系统功能的实现效果仍有待进一步提升。郭晓岩等人[2]开展了基于数字孪生的智慧城区运维系统架构分析研究，此研究在系统中构建了物理城区实体与数字孪生模型的映射关系，通过构建的架构，实现了对智慧城区设施设备的实时监测、故障预测和智能决策。测试结果表明，该设计架构能够提高城区运维效率和管理水平。然而，系统功能的实现效果不够稳定。伍志龙等人 [3]开展了电力调度智慧运维系统的架构设计与应用研究，此研究在架构融合了物联网、大数据、人工智能等先进技术，  实现了对电力调度设备的实时监控、状态评估和智能运维管理。实际应用案例分析表明， 该设计架构能够有效提高电力调度的自动化水平和运维效率， 然而， 系统功能的实现效果波动较为明显。谢志刚等人[4]开展了基于BIM云架构的建筑能源智慧运维系统研究，此研究通过BIM模型实现了建筑信息的集成与可视化， 并利用云架构提供了强大的数据存储和计算能力， 实现了对建筑能源消耗的实时监测、分析和优化控制。研究结果表明， 该设计架构可显著提升建筑能源管理水平， 有效降低能源消耗。然而， 系统功能的实现效果仍有待完善。

综合上述， 本文开展了电力通信网络智能运维系统的架构设计与应用研究。

1   电力通信网络智能运维系统架构设计

1.1   理论架构设计

为满足功能需求， 本研究将基于信息物理系统（Cyber Physical Systems， CPS）的5C架构作为电力通信网络智能运维系统的理论框架，具体如图1所示。

图1 系统理论架构设计

考虑到电力通信网络包含众多设备， 如通信设备、传感器等， 本研究利用智能连接层建立设备间的连接关系，实现数据的实时采集[5]。在具体的设计中， 本研究采用多种通信接口和协议， 以兼容不同类型的电力通信设备。

对于采集到的原始数据，需要经过处理才能成为有价值的信息。为此，本研究设计了数据-信息转换层对原始数据进行清洗、分析和挖掘， 并提取关键信息[6]。在具体设计中，本研究运用数据挖掘算法和机器学习模型， 对采集到的数据进行预处理， 去除噪声和异常值。

设计网络层作为中央信息枢纽，集中存储和处理数据与信息，为认知层提供全面的数据支持，以实现智能决策和全局监测[7]。在具体设计中，本研究构建了基于云计算和大数据技术的网络平台，并采用了分布式架构，确保了数据的安全性和可靠性。

设计认知层旨在使用户能够全面洞察电力通信网络，并获取关键信息与决策建议[8]。在具体设计阶段，需开发可视化界面与智能分析工具，以便将网络层处理后的信息以直观的图表和报告形式呈现给用户。

按照上述方式，完成电力通信网络智能运维系统架构的理论设计。

1.2   物理架构设计

结合1.1部分对电力通信网络智能运维系统架构的理论设计，通过物理设计实现架构的应用属性。

在智能连接层，部署传感器以采集电力通信设备的运行环境参数与电气参数。通信设备涵盖光纤收发器、无线接入点和路由器。其中，光纤收发器用于长距离有线通信，无线接入点为无线传感器提供网络接入，路由器则负责数据转发与路由选择。

在数据-信息转换层中，为数据采集服务器配备高性能的处理器和大容量内存，用于快速采集和存储传感器和其他设备发送的数据。数据处理服务器配备多核处理器和大容量存储设备。

在网络层中， 设计云服务器集群由多台高性能服务器组成，以提供大规模的数据存储和计算能力。数据存储设备融合磁盘阵列与固态硬盘（Solid State Disk， SSD），利用磁盘阵列提供大容量存储空间，利用SSD存储高频访问数据。

在认知层中，设计具备优秀图形处理能力和高效网络连接性能的显示器装置，作为终端访问认知层的可视化界面与智能分析工具。配合高分辨率和广视角的大屏幕显示系统可展示电力通信网络的整体运行状态和关键信息。

基于上述理论架构与物理架构的设计，电力通信网络智能运维系统可实现实时监测、故障预警、智能决策及自动修复等功能。

2   应用分析

2.1   架构实现

本研究选取某省级电网公司220kV及以上变电站的电力通信网络（覆盖3个片区，包含光纤自愈环网、无线传感器网络及核心交换机组）进行本文设计架构的应用测试。其中，依据理论架构与物理架构的设计，架构实现阶段的具体配置如下：

（1） 智能连接层：传感器分别选用Pt100（测温）、SHT30（温湿度）、ACS712（电流）；通信设备包括华为OptiX OSN 8800（光传输）、中兴ZXCTN 6180（PTN）、海康DS-3WF03C-2N（无线AP）。

（2）数据 - 信息转换层：采集服务器选用戴尔PowerEdge R750（2×Intel Xeon Silver 4314 CPU，512GB DDR4内存，8×10Gbps网卡）；处理服务器选用浪潮NF5280M6（4×NVIDIA A100 GPU，1TB NVMe SSD，256GB DDR4内存）。

（3） 网络层： 云服务器集群选用阿里云ECS g8i实例（10台，2×Intel Xeon Platinum 8480+ CPU，2TB DDR5内存，100TB SSD存储）；存储设备选用华为OceanStor 5310（磁盘阵列， 500TB HDD）+三星980 PRO SSD（4TB，缓存层）。

（4）认知层：可视化终端选用联想ThinkStation P620（AMD Ryzen Threadripper PRO 5995WX CPU，64GB内存，NVIDIA RTX A6000显卡）；大屏系统选用利亚德P1.2 LED屏（分辨率7680×2160，亮度1200cd/㎡）。

架构实现如图2所示。

图2 架构实现

2.2   应用效果分析

设置能源企业智能运维系统网络安全防护架构设计作为测试的实验组、基于数字孪生的智慧城区运维系统架构分析作为对照组，对比分析两者功能，结果如表1所示。

表1 功能参数对比表

结合表1所示的信息可以看出，本文设计架构下，系统功能参数明显优于对照组，能够高效实现系统功能。

3   结束语

本文开展了电力通信网络智能运维系统的架构设计与应用研究。该设计研究基于信息物理系统，在5C架构下，构建了智能连接层、数据-信息转换层、网络层以及认知层的架构，使得系统在采集延迟、处理吞吐量、决策速度方面均有良好表现。

作者简介：

廖永强（1980-），男，广东广州人，工程师，学士，现就职于广东信通通信有限公司，研究方向为电力通信。

参考文献：

[1] 王爱军. 能源企业智能运维系统网络安全防护架构设计[J]. 网络安全和信息化, 2025, (11) : 37 - 39.

[2] 郭晓岩, 尹越, 谭笑, 等. 基于数字孪生的智慧城区运维系统架构分析[J]. 智能建筑与智慧城市, 2025, (10) : 127 - 129.

[3] 伍志龙. 电力调度智慧运维系统的架构设计与应用[J]. 电子技术, 2025, 54 (08) : 240 - 241.

[4] 谢志刚, 费朝阳, 周勃, 等. 基于BIM云架构的建筑能源智慧运维系统研究[J]. 辽宁科技学院学报, 2025, 27 (02) : 6 - 9 + 31.

[5] 郑彦春, 时旭航. 全自主漂浮式海上风电场运维系统关键技术与系统架构探讨[J]. 科技资讯, 2023, 21 (24) : 66 - 69.

[6] 李建, 张雪君. 基于电子学技术的智能电力监测系统分析[J]. 电子技术, 2025, 54(12): 246 - 247.

[7] 刘晓玉, 王娟, 王晋华. 智能技术赋能的电力调度自动化系统设计与工程实现[J]. 仪器仪表用户, 2025, 32 (10) : 7 - 9 + 12.

[8] 叶华洋, 范强, 文贤馗, 等. 山区小水电站智能监测与预警技术研究与应用[J]. 电力大数据, 2024, 27 (10) : 64 - 73.

摘自《自动化博览》2026年4月刊