5G+智慧能源典型應(yīng)用場(chǎng)景白皮書

1、5Gnit m jfi生故5G+智慧能源典型應(yīng)用場(chǎng)景白皮書目錄智慧電力 15G 智能場(chǎng)站 1.電力設(shè)施立體巡檢 2.遠(yuǎn)程運(yùn)維指導(dǎo) 4.應(yīng)用案例：天津 5G 陸空一體化電力設(shè)施立體巡檢 4.石油石化 55G智慧油田5.5G巡檢機(jī)器人7天然氣 8煤炭產(chǎn)業(yè) 9引言近年來，能源行業(yè)持續(xù)推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+ ”戰(zhàn)略，旨在全方位提升行業(yè)信息化、智能化水平，這就需要加強(qiáng)現(xiàn)代信息通信技術(shù)、控制技術(shù)的利用率，來實(shí) 現(xiàn)前端設(shè)備監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，衍生出新型產(chǎn)能方式和用能模式。隨著各類能源 業(yè)務(wù)的快速增長，能源行業(yè)對(duì)新型通信網(wǎng)絡(luò)的需求日益迫切，急需安全可靠、 實(shí)時(shí)穩(wěn)定的通信技術(shù)及系統(tǒng)支撐。5 G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，背負(fù)著“使能垂直

2、行業(yè)”的使命，旨在改變垂直行業(yè) 核心業(yè)務(wù)的作業(yè)模式和運(yùn)營方式，使得傳統(tǒng)行業(yè)管理實(shí)現(xiàn)智能化、決策更加智 慧化。在此背景下，中國聯(lián)通發(fā)布全新 5 Gn品牌以及品牌口號(hào)“讓未來生長”， 充分詮釋了聯(lián)通5 G致力科技創(chuàng)新、賦能行業(yè)、給用戶帶來無限精彩體驗(yàn)的品 牌精神和品牌態(tài)度。聯(lián)通5G將以其“大帶寬、低時(shí)延、泛連接”的特性，助 力能源行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、提升服務(wù)水平、拓展新業(yè)務(wù)新模式，全面提升能 源物聯(lián)網(wǎng)全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新能力，推動(dòng)能源行業(yè)安全 可靠、綠色智能發(fā)展。智慧電力今年年初，國家電網(wǎng)提出“三型兩網(wǎng)、 打造世界一流智能電網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)， 南方電網(wǎng)印發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字南網(wǎng)建設(shè)行

3、動(dòng)方案（ 2019 版），全面驅(qū)動(dòng)傳 統(tǒng)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。 智能電網(wǎng)是全球各國電力、 能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的體現(xiàn)， 特 別我國智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的提出， 將在發(fā)輸變配用電和調(diào)度的各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)智 能化、數(shù)字化。 已有的電網(wǎng)調(diào)度通信系統(tǒng)將進(jìn)一步升級(jí)換代， 在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)遠(yuǎn) 程傳輸?shù)耐瑫r(shí)， 能夠靈活維護(hù)和調(diào)控， 形成實(shí)時(shí)立體監(jiān)控、 安全可靠的電力信息 網(wǎng)絡(luò)。5 G 以一種全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供 10 倍于 4 G 的用戶體驗(yàn)速率，峰值速率高 達(dá) 20 Gbps （毫米波），低至 1 ms 的空口時(shí)延， 5 個(gè) 9 的超高可靠性， 100 萬 每平方公里的連接密度。針對(duì)行業(yè)應(yīng)用定義了 mMTC 海量物聯(lián)和 u

4、RLLC 低時(shí) 延高可靠兩類全新場(chǎng)景，使得 VR 、大數(shù)據(jù)等運(yùn)用到電力行業(yè)成為現(xiàn)實(shí)，更加有 效服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和事故預(yù)判、 診斷，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)從數(shù)字化到智慧化的演進(jìn)。 5G 獨(dú)有的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的安全級(jí)別和隔離性完全滿足能源行業(yè)對(duì)安全的需求， 而相 比企業(yè)自建的光纖專網(wǎng)， 則大幅度的降低了成本。 5 G 邊緣計(jì)算技術(shù)通過網(wǎng)關(guān)分 布式下沉部署， 進(jìn)行本地流量處理和邏輯運(yùn)算， 節(jié)省帶寬的同時(shí)降低了延時(shí)， 充 分滿足電網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的超低時(shí)延需求，構(gòu)建高效環(huán)保、綠色智能電網(wǎng)。5G 智能場(chǎng)站隨著分布式新能源的迅猛發(fā)展， 新能源發(fā)電設(shè)備日益增加， 變電站、風(fēng)電場(chǎng)、 光伏電站等大多呈分散式分布，有些處于偏遠(yuǎn)地，光纖

5、覆蓋難，施工難度大，運(yùn)行中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)難以快速有效的進(jìn)行傳輸。5G技術(shù)作為電力有線光纖通信的補(bǔ)充手段，可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程采集新能源發(fā)電的設(shè)備信息等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，完成電網(wǎng)接納 響應(yīng)，在海量接入的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能分析，提供高水平的運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電力 數(shù)據(jù)信息安全快速、高效交互。tiW控緬住皆H溫逛厲監(jiān)腔靜電H檯通過5 G低時(shí)延、廣連接的特性，實(shí)時(shí)傳輸場(chǎng)站內(nèi)各項(xiàng)傳感器、智能表計(jì)、 控制器等數(shù)據(jù)，5G邊緣計(jì)算特性將數(shù)據(jù)功能移到邊緣側(cè)，既可以在本地處理, 又可以利用云端的平臺(tái)，讓數(shù)據(jù)得到充分使用，以此打造泛在感知、無人值守、 無線互通的智能化場(chǎng)站。電力設(shè)施立體巡檢目前，電力設(shè)施巡檢機(jī)器人通信方式主要有線、近距離無

6、線等，工作范圍、 數(shù)據(jù)回傳、實(shí)時(shí)控制操作都受到一定的限制。5G網(wǎng)絡(luò)的高速率、低時(shí)延、大帶寬等特性，可同時(shí)承載巡檢機(jī)器人、無人 機(jī)巡檢、視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)，通過 5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能分 析，判斷缺陷、故障，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸從有線到無線，設(shè)備操控從現(xiàn)場(chǎng)到遠(yuǎn)程的跨 越。巡檢機(jī)器人是利用磁或者激光導(dǎo)航的方式，加裝可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀 等傳感檢測(cè)設(shè)備，利用圖像識(shí)別、紅外帶電檢測(cè)、自動(dòng)充電等自動(dòng)化、智能化技 術(shù)，通過自主或遙控模式實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備、 環(huán)境進(jìn)行智能巡檢的系統(tǒng)，有效提 升巡檢效率和巡檢質(zhì)量。無人機(jī)巡檢系統(tǒng)是利用無人機(jī)搭載高清攝像頭，檢查采集輸電線路、桿塔的 物理特性（如彎曲形變、

7、物理損壞等），將采集到的高清視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至數(shù) 據(jù)中心，并且可借助于后臺(tái)人工智能分析，實(shí)時(shí)判斷故障點(diǎn)，甚至進(jìn)行簡(jiǎn)單的清 除障礙操作。這決定了該業(yè)務(wù)對(duì)通信帶寬及移動(dòng)性要求極高。5G技術(shù)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以實(shí)現(xiàn)高清視頻畫面實(shí)時(shí)回傳， 結(jié)合智能分析，當(dāng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)隱患和 故障點(diǎn)。利用5G高速移動(dòng)切換特性，相鄰基站切換同時(shí)保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，擴(kuò)大巡線范圍到數(shù)公里之外，讓巡檢的效率大幅提升。遠(yuǎn)程運(yùn)維指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員佩戴智能設(shè)備，通過 AR、音視頻和人員定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力設(shè) 施、數(shù)據(jù)信息的混合實(shí)景化展示。智能穿戴設(shè)備與平臺(tái)系統(tǒng)信息流交互量較大， 對(duì)通信帶寬要求較高。基于 5G 高帶寬特性，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)檢系統(tǒng)與運(yùn)

8、檢智能穿戴 設(shè)備的信息互通， 在顯示屏中可看到設(shè)備結(jié)構(gòu)、 文檔資料及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景的標(biāo)注信 息等，輔助巡檢作業(yè)人員減低工作強(qiáng)度，提升作業(yè)效率。故障發(fā)生時(shí)，遠(yuǎn)程專家可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)圖像、傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng) 的實(shí)時(shí)會(huì)商，快速響應(yīng)，專業(yè)指導(dǎo)，第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)排障，恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 應(yīng)用案例：天津 5G 陸空一體化電力設(shè)施立體巡檢2019 年 5 月 15 日，中國聯(lián)通與多家行業(yè)公司在國網(wǎng)天津?yàn)I海公司實(shí)現(xiàn)國 內(nèi)首次基于 5G 技術(shù)的陸空一體化電力設(shè)施立體巡檢。此次陸空一體化電力設(shè)施立體巡檢分為陸空兩部分， 陸地巡檢是在變電站內(nèi) 載有 5G 終端的智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行智能巡檢，空中場(chǎng)景是載有 5G 終端的

9、無人 機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢。通過 5G 網(wǎng)絡(luò)回傳巡檢中的實(shí)時(shí)視頻，指揮中心人員查 看的同時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程專家可同時(shí)對(duì)多個(gè)變電站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行診斷， 極大地提升巡檢人員工作效率的同時(shí)，保證電力設(shè)施的安全可靠。石油石化石油石化行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)原材料的重要來源，同時(shí)提供能源供給 推動(dòng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步。但是，近年來石油石化行業(yè)面臨著發(fā)展困境和挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)型 變革勢(shì)在必行。在石油石化行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展中，安全可靠的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、大數(shù)據(jù) 云計(jì)算等技術(shù)的使用，將起著關(guān)鍵性的作用，并在很大程度上決定了相關(guān)企業(yè) 的運(yùn)行效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。5G智慧油田隨著通訊與人工智能的發(fā)展，5G將在石油開采行業(yè)展現(xiàn)出巨大的功效，為

10、石油行業(yè)帶來質(zhì)變。5G可在石油的勘探、開采過程以及油田井區(qū)的維護(hù)過程中 發(fā)揮出及其重要的價(jià)值。圖：鉆井平臺(tái) （來源：AFN daily）在勘探過程中，我們將采用多個(gè) 5G無人車陣列，對(duì)巖層進(jìn)行詳盡的勘探,將采集到的數(shù)據(jù)傳回云端進(jìn)行運(yùn)算分析。在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)量非常龐大，人工智能模型也需求大數(shù)據(jù)的支持，4G帶寬無法支持如此龐大的信息量。所以,5G通信在傳輸?shù)刭|(zhì)信息方面，將起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，基于5G低延遲，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（DTD ）的特性，多個(gè)無人車之間將相互溝通，實(shí)時(shí)優(yōu)化勘探路線 并且避免碰撞。邊緣計(jì)算也在此有著關(guān)鍵作用，通過傳感器對(duì)周圍環(huán)境的掃 描，在無人車端直接重新規(guī)劃路線，減少將信息傳送到

11、云端運(yùn)算再傳回的通訊 時(shí)間，將整體延遲控制在毫秒級(jí)。無人車之間無需通過基站即可進(jìn)行傳輸，實(shí) 現(xiàn)咼效率、低損耗的勘探任務(wù)。TiirnEableDrill CollarLngirrnUmiHly bik：Miud nr!l圖：鉆井（來源：Pinterest ）配有5G通信模組的傳感器是保證施工安全的一道重要防線。在鉆井過程中，壓力、溫度等指標(biāo)稍有不慎，就會(huì)引發(fā)重大事故，對(duì)人員安全造成巨大威脅。在此場(chǎng)景下，5G通訊可以發(fā)揮出最佳的表現(xiàn)，將鉆頭周圍的壓力、濕度等 傳感器收集到的信息通過5G通道傳回給控制臺(tái)。使用5G通道的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn) 定、低延時(shí)。鉆井過程中，事故發(fā)生的同時(shí)，往往也伴隨著通訊的不穩(wěn)定，5G

12、通訊能保證通訊質(zhì)量，讓控制臺(tái)可以實(shí)時(shí)了解到井下信息。同時(shí)，信息的價(jià)值與響應(yīng)時(shí)間密切相關(guān)。在高精密度與多不可預(yù)測(cè)危險(xiǎn)的場(chǎng)景下，信息價(jià)值衰減 速度為秒級(jí)甚至毫秒級(jí)，5G的低延時(shí)特性精準(zhǔn)了滿足了業(yè)務(wù)的需求，系統(tǒng)可以 對(duì)突發(fā)情況做出最快的響應(yīng)，及時(shí)止損。5G巡檢機(jī)器人圖：巡檢機(jī)器人 （來源：Popular Science ）5G巡檢機(jī)器人將代替人工完成大部分特殊環(huán)境下設(shè)備的檢測(cè)與診斷。5G巡檢機(jī)器人以自主或遙控的方式，在無人值守或少人值守的環(huán)境中進(jìn)行巡檢， 具有安防巡檢、環(huán)境監(jiān)測(cè)、油氣泄露檢測(cè)等多種功能。通過邊緣計(jì)算的圖像分 析可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的停擺、漏油、火災(zāi)、盜竊等安全隱患并進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)巡 檢機(jī)器

13、人也會(huì)拍攝并傳回關(guān)鍵設(shè)備的視頻，在云端載入人工智能模型進(jìn)行處理 或交由工作人員進(jìn)行判斷。得益于 5G終端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特性，多個(gè)巡檢機(jī)器人之間 可以互相交流，優(yōu)化巡檢路線，提高巡檢效率。天然氣燃?xì)馐墙?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要公用基礎(chǔ)設(shè)施之一， 緊密關(guān)系到廣大老百姓的日常生活。燃?xì)夤芫W(wǎng)和相關(guān)的表計(jì)等設(shè)備是燃?xì)馄髽I(yè)的監(jiān)控重點(diǎn)，各項(xiàng)設(shè)備正常運(yùn)行可 以保障燃?xì)夤緸榭蛻籼峁┛煽康娜細(xì)夤?yīng)服務(wù)， 使得管理部門快速及時(shí)的掌握目前，燃?xì)庑袠I(yè)主要通過人工巡檢的方式進(jìn)行日常巡檢巡視，結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)對(duì)燃?xì)夤芫W(wǎng)及相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)日常管理和維護(hù)。 人工巡檢方式普遍存在著工作 強(qiáng)度大、作業(yè)效率低和巡檢質(zhì)量由于人員經(jīng)驗(yàn)不同而差別巨大的情況。

14、智能巡檢機(jī)器人滿足了燃?xì)馄髽I(yè)提高巡檢質(zhì)量的需求，承擔(dān)起燃?xì)庹镜娜粘Ｑ矙z工作，實(shí)現(xiàn)表計(jì)智能識(shí)別、紅外測(cè)溫、燃?xì)庑孤z測(cè)、聲音分析和高清視頻 監(jiān)控等功能，無需對(duì)現(xiàn)有燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行改造，無需加裝任何附加裝置，即可實(shí)現(xiàn) 對(duì)燃?xì)庹镜陌踩O(jiān)控。通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)回傳現(xiàn)場(chǎng)巡檢數(shù)據(jù)，第一時(shí)間記錄關(guān)鍵 區(qū)域及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的環(huán)境檢查結(jié)果，推進(jìn)燃?xì)庹緮?shù)字化、智能化發(fā)展。煤炭產(chǎn)業(yè)煤炭資源在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，占我國一次能源消費(fèi)比 重的60%以上。但與此同時(shí)，煤礦由于風(fēng)險(xiǎn)大、災(zāi)害多，生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)崗位 多、下井人員多，事故時(shí)有發(fā)生。這不僅將煤礦從業(yè)者的安全置于高風(fēng)險(xiǎn)下，更 是影響社會(huì)整體公共安全和穩(wěn)定的短板。5G煤礦巡檢機(jī)器人的出現(xiàn)將煤礦巡檢人員的工作環(huán)境從礦井轉(zhuǎn)移到監(jiān)控中心，提高了煤礦智能安全管理水平的同時(shí)， 極大的降低勞動(dòng)