Original Title: Analysis of Challenges and Solutions of IoT in Smart Grids Using AI and Machine Learning Techniques: A Review
Source: doi.org/10.3390/electronics12010242
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការវិភាគលើបញ្ហាប្រឈមនិងដំណោះស្រាយនៃ IoT ក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃដោយប្រើបច្ចេកទេស AI និង Machine Learning

ចំណងជើងដើម៖ Analysis of Challenges and Solutions of IoT in Smart Grids Using AI and Machine Learning Techniques: A Review

អ្នកនិពន្ធ៖ Tehseen Mazhar (Virtual University of Pakistan), Inam Ullah (Chungbuk National University), Hafiz Muhammad Irfan, Inayatul Haq, Madiha Ashraf, Tamara Al Shloul, Yazeed Yasin Ghadi, Imran, Dalia H. Elkamchouchi

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2023 (Electronics)

វិស័យសិក្សា៖ Computer Science / Electrical Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមក្នុងការគ្រប់គ្រងប្រសិទ្ធភាពថាមពល និងសុវត្ថិភាពទិន្នន័យនៅក្នុងបណ្តាញអគ្គិសនីឆ្លាតវៃ (Smart Grids) ដែលបណ្តាលមកពីការកើនឡើងនៃចំនួនឧបករណ៍ IoT និងតម្រូវការក្នុងការត្រួតពិនិត្យតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកនិពន្ធបានអនុវត្តការត្រួតពិនិត្យឯកសារស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយ (Comprehensive Literature Review) ដើម្បីវិភាគលើការប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស AI និង Machine Learning ក្នុងការដោះស្រាយបញ្ហានៅក្នុង Smart Grids។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Artificial Neural Networks (ANNs)
បណ្តាញសរសៃប្រសាទសិប្បនិម្មិត (ប្រើសម្រាប់ការដោះស្រាយបញ្ហាមិនលីនេអ៊ែរ និងការព្យាករណ៍)
មានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ និងផ្តល់ភាពងាយស្រួលក្នុងការត្រួតពិនិត្យប៉ារ៉ាម៉ែត្រស្មុគស្មាញ។ មានភាពស្មុគស្មាញក្នុងការរចនា និងទាមទារទិន្នន័យច្រើនដើម្បីបណ្តុះបណ្តាល (Training)។ មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ក្នុងការប៉ាន់ប្រមាណការប្រើប្រាស់ថាមពល និងការព្យាករណ៍បន្ទុក (Load Forecasting)។
Support Vector Machines (SVMs)
ម៉ាស៊ីនវ៉ិចទ័រគាំទ្រ (ប្រើសម្រាប់ការបែងចែកចំណាត់ថ្នាក់ទិន្នន័យ និងសុវត្ថិភាព)
មានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការបែងចែកទិន្នន័យ និងស័ក្តិសមសម្រាប់ប្រព័ន្ធរកឃើញការឈ្លានពាន (Intrusion Detection)។ ល្បឿនដំណើរការអាចយឺត ហើយមានភាពស្មុគស្មាញនៅពេលធ្វើការជាមួយទិន្នន័យធំ។ អាចបង្កើនអត្រាភាពត្រឹមត្រូវដល់ 94.44% ក្នុងការរកឃើញការវាយប្រហារលើបណ្តាញ (យោងតាមទិន្នន័យ UNSW-NB15)។
Deep Reinforcement Learning (DRL)
ការរៀនពង្រឹងកម្រិតជ្រៅ (ប្រើសម្រាប់ការសម្រេចចិត្តក្នុងស្ថានភាពមិនប្រាកដប្រជា)
អាចដោះស្រាយភារកិច្ចដែលស្មុគស្មាញខ្លាំង និងធ្វើការសម្រេចចិត្តជាប្រព័ន្ធបានល្អ។ ទាមទារធនធានកុំព្យូទ័រខ្លាំង និងស្មុគស្មាញខ្លាំងក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង។ ជួយដោះស្រាយបញ្ហាការខ្ជះខ្ជាយថាមពល និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពថាមពលក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធឆ្លាតវៃ។
Genetic Algorithms (GA)
ក្បួនដោះស្រាយហ្សេនេទិក (ប្រើសម្រាប់បញ្ហា Optimization)
មានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការស្វែងរកដំណោះស្រាយល្អបំផុតសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងបន្ទុក (Load Management)។ មានល្បឿនយឺតក្នុងការដំណើរការបើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រផ្សេងទៀត។ ប្រើប្រាស់សម្រាប់ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់ថាមពល និងការពេញចិត្តរបស់អ្នកប្រើប្រាស់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះទាមទារការវិនិយោគលើហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធបណ្តាញ និងសមត្ថភាពកុំព្យូទ័រខ្ពស់៖

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះគឺជាអត្ថបទពិនិត្យឡើងវិញ (Review Paper) ដែលប្រមូលផ្តុំទិន្នន័យពីឯកសារស្រាវជ្រាវអន្តរជាតិជាច្រើន ប៉ុន្តែភាគច្រើនផ្អែកលើបរិបទនៃប្រទេសដែលមានបច្ចេកវិទ្យាជឿនលឿន (ដូចជាអឺរ៉ុប ឬអាមេរិក)។ សម្រាប់កម្ពុជា ការអនុវត្តអាចជួបប្រទះបញ្ហាដោយសារកង្វះទិន្នន័យប្រវត្តិសាស្ត្រនៃបណ្តាញអគ្គិសនី និងហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធអ៊ីនធឺណិតនៅតំបន់ដាច់ស្រយាលនៅមានកម្រិត។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រដែលបានលើកឡើងមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងសម្រាប់ការធ្វើទំនើបកម្មវិស័យថាមពលនៅកម្ពុជា ជាពិសេសក្នុងបរិបទដែលតម្រូវការអគ្គិសនីកើនឡើង។

ទោះបីជាការវិនិយោគលើ Hardware ដំបូងមានតម្លៃខ្ពស់ ប៉ុន្តែការចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់ AI លើទិន្នន័យដែលមានស្រាប់ គឺជាជំហានដំបូងដ៏មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់កម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី ១៖ ការសិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះ និងឧបករណ៍: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមសិក្សាភាសា Python និងបណ្ណាល័យ ML សំខាន់ៗដូចជា TensorFlow ឬ Scikit-learn។ ទន្ទឹមនឹងនោះ ត្រូវស្វែងយល់ពីរបៀបប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើដូចជា EnergyPlus ដើម្បីបង្កើតទិន្នន័យគំរូ។
  2. ជំហានទី ២៖ ការពិសោធន៍ IoT ខ្នាតតូច: បង្កើតគម្រោងសាកល្បងដោយប្រើឧបករណ៍តម្លៃសមរម្យដូចជា Arduino ឬ ESP32 ដើម្បីវាស់កម្តៅ និងការប្រើប្រាស់ភ្លើងក្នុងបន្ទប់ពិសោធន៍ រួចបញ្ជូនទិន្នន័យទៅកាន់ Cloud។
  3. ជំហានទី ៣៖ ការអនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ ML: យកទិន្នន័យដែលប្រមូលបានមកបណ្តុះបណ្តាលម៉ូដែល ANN ឬ SVM ដើម្បីព្យាករណ៍តម្រូវការថាមពល ឬរកមើលភាពមិនប្រក្រតី (Anomaly Detection) នៃការប្រើប្រាស់។
  4. ជំហានទី ៤៖ ការផ្តោតលើសុវត្ថិភាពសាយប៊ឺ: សិក្សាពីការការពារបណ្តាញ IoT ដោយប្រើបច្ចេកទេស Deep Learning ដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធ Intrusion Detection System (IDS) ដូចដែលបានណែនាំក្នុងឯកសារ។
  5. ជំហានទី ៥៖ សំណើគម្រោងស្រាវជ្រាវ: សរសេរគម្រោងស្នើសុំកិច្ចសហការជាមួយក្រុមហ៊ុនអភិវឌ្ឍន៍អគារក្នុងស្រុក ដើម្បីអនុវត្តប្រព័ន្ធ Smart Building Management ខ្នាតតូចដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យាដែលបានសិក្សា។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Smart Grid (SG) ជាប្រព័ន្ធបណ្តាញអគ្គិសនីទំនើបដែលប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាឌីជីថលដើម្បីតាមដាន និងគ្រប់គ្រងការចែកចាយអគ្គិសនីពីអ្នកផលិតទៅអ្នកប្រើប្រាស់ដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ វាអនុញ្ញាតឱ្យមានទំនាក់ទំនងទិន្នន័យពីរទិស (Two-way communication) ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងភាពជឿជាក់។ ដូចជាប្រព័ន្ធផ្លូវថ្នល់ដែលមានភ្លើងស្តុបឆ្លាតវៃចេះប្តូរពណ៌ដោយខ្លួនឯងដើម្បីកុំឱ្យស្ទះចរាចរណ៍ និងដឹងភ្លាមៗនៅពេលមានគ្រោះថ្នាក់។
Demand Side Management (DSM) ជាយុទ្ធសាស្ត្រដែលក្រុមហ៊ុនអគ្គិសនីប្រើដើម្បីជំរុញឱ្យអ្នកប្រើប្រាស់កែប្រែទម្លាប់នៃការប្រើប្រាស់ថាមពល ជាពិសេសការកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់នៅម៉ោងដែលមានតម្រូវការខ្ពស់ (Peak hours) ដើម្បីរក្សាស្ថេរភាពបណ្តាញ។ ដូចជារោងកុនដែលលក់សំបុត្រថោកនៅពេលព្រឹក ដើម្បីទាក់ទាញមនុស្សឱ្យទៅមើលពេលនោះ កុំឱ្យកកកុញច្រើនពេកនៅពេលល្ងាច។
Advanced Metering Infrastructure (AMI) ជាប្រព័ន្ធនៃកុងទ័រភ្លើងឆ្លាតវៃ (Smart Meters) ដែលភ្ជាប់ជាមួយបណ្តាញទំនាក់ទំនង។ វាអនុញ្ញាតឱ្យក្រុមហ៊ុនអគ្គិសនីអានលេខកុងទ័រពីចម្ងាយ និងដឹងពីបញ្ហាដាច់ភ្លើងភ្លាមៗដោយមិនបាច់ចុះទៅមើលផ្ទាល់។ ដូចជាការប្រើទូរស័ព្ទដៃដែលផ្ញើសារទិន្នន័យភ្លើងទៅក្រុមហ៊ុនភ្លាមៗ ជំនួសឱ្យការឱ្យបុគ្គលិកដើរកត់លេខកុងទ័រតាមផ្ទះ។
Deep Reinforcement Learning (DRL) ជាបច្ចេកទេសនៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដែលបង្រៀនកុំព្យូទ័រឱ្យចេះសម្រេចចិត្តដោយខ្លួនឯងតាមរយៈការសាកល្បងខុស និងត្រូវ (Trial and Error)។ ប្រព័ន្ធនឹងរៀនពីលទ្ធផលដើម្បីកែលម្អការសម្រេចចិត្តនៅពេលក្រោយ។ ដូចជាការបង្ហាត់សត្វឆ្កែដោយឱ្យចំណីនៅពេលវាធ្វើត្រូវ ដើម្បីឱ្យវាចាំថាត្រូវធ្វើបែបណានៅពេលក្រោយ។
Phasor Measurement Unit (PMU) ជាឧបករណ៍វាស់វែងដែលមានល្បឿនលឿនបំផុតសម្រាប់តាមដានសុខភាពនៃបណ្តាញអគ្គិសនី។ វាវាស់រលកអគ្គិសនីយ៉ាងលម្អិតដើម្បីការពារការដាច់ភ្លើងទ្រង់ទ្រាយធំ (Blackouts)។ ដូចជាម៉ាស៊ីនវាស់ចង្វាក់បេះដូងសម្រាប់បណ្តាញអគ្គិសនី ដើម្បីដឹងថាវាដើរស្រួលឬអត់ក្នុងមួយវិនាទីៗ។
Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) ជាវិធានការបញ្ជូនទិន្នន័យដែលបង្កើតឡើងសម្រាប់ឧបករណ៍ IoT តូចៗដែលមានថាមពលថ្មតិច និងកម្លាំងម៉ាស៊ីនខ្សោយ (ដូចជាកុងទ័រឆ្លាតវៃ) ដើម្បីឱ្យពួកវាអាចទាក់ទងគ្នាបានទោះបីជាបណ្តាញមិនសូវល្អក៏ដោយ។ ដូចជាការលេងល្បែងខ្សឹបបន្តគ្នា ដោយប្រើសំឡេងតិចៗដើម្បីសន្សំកម្លាំង ប៉ុន្តែសារនៅតែទៅដល់គោលដៅ។
Support Vector Machines (SVMs) ជាក្បួនដោះស្រាយ Machine Learning ដែលប្រើដើម្បីបែងចែកទិន្នន័យជាក្រុមដាច់ពីគ្នា។ នៅក្នុងឯកសារនេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីបែងចែករវាង "សកម្មភាពធម្មតា" និង "ការវាយប្រហារសាយប៊ឺ" នៅក្នុងបណ្តាញ។ ដូចជាការគូសបន្ទាត់មួយនៅលើដី ដើម្បីបែងចែកផ្លែប៉ោមឱ្យនៅម្ខាង និងផ្លែក្រូចឱ្យនៅម្ខាងទៀតយ៉ាងច្បាស់លាស់។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖