基于5G的變電站電氣設(shè)備智能巡檢技術(shù)

基于5G的變電站電氣設(shè)備智能巡檢技術(shù)摘要：隨著變電站設(shè)備不斷增加，設(shè)備異常情況顯著增加，人員有限的情況下，出現(xiàn)異常狀況時(shí)往往無法及時(shí)獲取故障設(shè)備的告警信息，實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位。同時(shí)，受限于變電站內(nèi)Wi-Fi通信的網(wǎng)絡(luò)屬性，數(shù)據(jù)傳輸安全防護(hù)不足；受制4G網(wǎng)絡(luò)帶寬，多路視頻回傳數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，已無法滿足日趨繁雜的變電現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸。5G網(wǎng)絡(luò)具備超低時(shí)延、高帶寬、大連接的能力，能夠滿足電站巡檢需求，其支持網(wǎng)絡(luò)切片也帶來更高的安全性、實(shí)用性，可以滿足變電站多樣性業(yè)務(wù)靈活承載的需求。關(guān)鍵字：5G；變電站；智能巡檢一、傳統(tǒng)智能巡檢中存在的問題傳統(tǒng)的智能巡檢系統(tǒng)包括人工巡檢和智能巡檢機(jī)器人。人工巡檢所存在的不足之處有以下兩點(diǎn)：第一，巡檢效率較低，在進(jìn)行巡檢的過程中，一般都是2-3人驅(qū)車前往各變電站進(jìn)行檢查，這樣就會(huì)消耗巨大的人力物力資金，并且巡檢的效率較低；第二，存在巡檢盲區(qū)，由于設(shè)備比較復(fù)雜，肉眼難以觀察設(shè)備的細(xì)節(jié)，導(dǎo)致存在一些視野盲區(qū)；第三，不具有實(shí)時(shí)性，機(jī)房設(shè)備種類非常多，人工無法及時(shí)將設(shè)備數(shù)據(jù)反饋給后臺(tái)人員。而智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行巡檢的主要步驟是通過運(yùn)用實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)、后臺(tái)軟件以及供電系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)對機(jī)房設(shè)備和工作環(huán)境的全天候無間斷、全方位的檢查和巡視。智能巡檢機(jī)器人的工作內(nèi)容主要包含以下三部分：第一部分是自動(dòng)巡檢機(jī)房，第二部分是人工控制，第三部分是自行管理。通過智能巡檢機(jī)器人的初步巡檢，工作人員能夠在智能巡檢工作中對設(shè)備的運(yùn)行狀況有一個(gè)基礎(chǔ)的了解，判斷設(shè)備的使用情況和狀態(tài)，及時(shí)對設(shè)備故障等問題進(jìn)行處理。但是即便在使用智能巡檢機(jī)器人的情況下，智能巡檢中依然存在著一些難以解決的問題，就是智能巡檢機(jī)器人必須依靠網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性來工作。但是電力系統(tǒng)的大部分供電樞紐和變電站都建立在較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，傳統(tǒng)的智能巡檢系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)難以滿足該系統(tǒng)要求的實(shí)時(shí)性要求和系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)，部門更加偏遠(yuǎn)的供電樞紐和變電站甚至連網(wǎng)絡(luò)信號都無法連接上，就有可能導(dǎo)致智能巡檢機(jī)器人難以將巡檢的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)上，從而導(dǎo)致巡檢工作無法順利完成，影響電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。技術(shù)人員在利用智能化設(shè)施的過程中，可以通過對電子機(jī)房整體的特征來設(shè)計(jì)專門的智能監(jiān)控巡檢機(jī)器人來代替人工巡檢，這種智能巡檢方式不僅能通過對電力機(jī)房進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)巡檢，節(jié)約人力資源，還能夠?yàn)殡娏C(jī)房排除故障設(shè)施，保證其運(yùn)行的安全性，從而更好解決電力通信網(wǎng)絡(luò)中存在的種種問題。二、5G通信技術(shù)的特點(diǎn)5G指的是第五代通信技術(shù)，是歷經(jīng)4G網(wǎng)絡(luò)之后的關(guān)鍵通信技術(shù)。通信技術(shù)由最初的2G不斷升級，經(jīng)歷了3G、4G網(wǎng)絡(luò)后逐漸過渡到5G網(wǎng)絡(luò)，目前已完成了無線網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展。目前對于5G通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的主要方向是對虛擬信號進(jìn)行傳輸時(shí)的有效保留和后期處理數(shù)據(jù)工作。5G通信技術(shù)在對光網(wǎng)絡(luò)的回傳以及前傳中起到了重要作用，相較于4G通信網(wǎng)絡(luò)，5G通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于對增強(qiáng)帶寬、通信低延遲和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和優(yōu)化。就現(xiàn)階段看來，5G通信技術(shù)主要依靠無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中，無線技術(shù)包含MIMO技術(shù)、高密度組網(wǎng)底數(shù)和編程等多種科學(xué)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則主要包含切片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)重組和移動(dòng)邊緣計(jì)算機(jī)技術(shù)等。我國目前的5G技術(shù)已經(jīng)取得了較好的發(fā)展，與已經(jīng)全國大范圍普及的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G技術(shù)取得了很大的超越，比如，5G通信技術(shù)的速率是4G通信技術(shù)的數(shù)十倍之多，且容量也是4G通信技術(shù)的百倍甚至千倍，對于最重要的延遲問題，5G通信技術(shù)可以將其控制在5-10ms，甚至不超過1ms。因此可以看出5G通信技術(shù)代替4G通信技術(shù)已成為了必然趨勢。另外，5G通信技術(shù)對于智能設(shè)備來說也非常重要，不僅能夠滿足當(dāng)代智能手機(jī)和平板電腦等常見電子設(shè)備的對于網(wǎng)絡(luò)的需求，還能夠拓展到智能手表、智能電視等設(shè)備，滿足了人們?nèi)諠u豐富的物質(zhì)需求和時(shí)代發(fā)展需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)的發(fā)展也會(huì)逐漸多元化，將逐漸推出更智能化的新技術(shù)，并帶動(dòng)通信技術(shù)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。三、運(yùn)用5G通信技術(shù)下的智能巡檢方案本文基于傳統(tǒng)的智能巡檢系統(tǒng)架構(gòu)，探討了以5G通信技術(shù)為基礎(chǔ)的智能巡檢系統(tǒng)，其主要由6部分構(gòu)成，即巡檢目標(biāo)、巡檢員、DCS/SIS、智能巡檢終端、巡檢數(shù)據(jù)處理中心、智能巡檢可視化平臺(tái)。對于巡檢終端而言，其借助5G通信技術(shù)來實(shí)施無線通信，當(dāng)完成數(shù)據(jù)采集后，會(huì)向數(shù)據(jù)中心進(jìn)行傳送，且由其進(jìn)行預(yù)處理，與此同時(shí)，利用以太網(wǎng)，與可視化智能管理平臺(tái)、DCS/SIS同步，建立能夠?qū)⒀矙z完全覆蓋的電廠智能巡檢系統(tǒng)。1、采集巡檢數(shù)據(jù)為了與變電站復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境相適應(yīng)，為數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、完整性提供切實(shí)保障，巡檢終端依據(jù)巡檢環(huán)境進(jìn)行不同規(guī)模、不同類型的5G通信模塊、視頻采集系統(tǒng)、傳感器模組等的配置，其中，對于5G通信模塊而言，主要用作終端之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、高效通信。需要指出的是，在整個(gè)智能巡檢終端當(dāng)中，視頻及圖像數(shù)據(jù)采集為其基礎(chǔ)性工作，囊括多種重要數(shù)據(jù)，比如設(shè)備運(yùn)行實(shí)況、各類表數(shù)據(jù)等，都需要即時(shí)回傳。比如有無人機(jī)LiDAR掃描而得到的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，需＞200Mbps的傳輸帶寬?，F(xiàn)階段，一些4G通信網(wǎng)絡(luò)的平均吞吐量能夠達(dá)100Mbps，但仍難以滿足上述要求。所以，需借助5G通信技術(shù)來提供更低延遲及更高速度，促進(jìn)云服務(wù)訪問速度的改善與優(yōu)化，將實(shí)時(shí)傳輸圖像所存在的各種問題有效解決掉，如延遲卡頓、清晰度低等。此外，5G通信技術(shù)能夠?qū)⒀矙z工作對通信移動(dòng)性方面的要求給予滿足，為巡檢終端在移動(dòng)時(shí)與其他終端、數(shù)據(jù)中心之間的實(shí)時(shí)信息交互提供切實(shí)保障。2、巡檢終端控制針對巡檢終端而言，當(dāng)其采集好數(shù)據(jù)之后，會(huì)產(chǎn)生大量的待處理數(shù)據(jù)，而5G通信技術(shù)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算，可以使端到端之間的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大幅降低，平均＜10ms，可以較好的將無線連接中控制指令發(fā)送高延時(shí)問題給有效解決掉。比如圖像數(shù)據(jù)，完成采集后，可向邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)就近發(fā)送，由其進(jìn)行各種圖像處理，比如目標(biāo)跟蹤、圖像識(shí)別等，而邊緣結(jié)算節(jié)點(diǎn)以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行終端控制指令的下發(fā)。此外，數(shù)據(jù)能夠向數(shù)據(jù)中心同步回傳，實(shí)施預(yù)處理，最終可達(dá)到實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控巡檢流程的目的。四、結(jié)語綜上，智能巡檢系統(tǒng)當(dāng)中所充斥的各種巡檢終端，對通信移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性及傳輸帶寬等，均有著較高要求，既往的有、無線通信方式難以對上述要求同時(shí)滿足，而對于5G通信技術(shù)而言，則能夠?yàn)橐苿?dòng)終端之間的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)連接提供保障，促進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸遲延的降低以及巡檢質(zhì)量的提高。參考文獻(xiàn)：[1]盧洪濤，陳玥.基于無人機(jī)技術(shù)的5G基站巡檢方案[J].廣東通信技術(shù)，2018，38（4）：2-5.[2]康渭鏵，鄧遠(yuǎn)寧，莫修權(quán).基于5G無人機(jī)電力巡檢技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2020，17（5）：12-13.[3]張鵬，張?jiān)品澹苷?，?基于5G技術(shù)的特高壓密集輸電通道無人機(jī)自主巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國新通信，2022，24（4）：130-132.[4]陳娜,藺志剛,劉瑾程,董珊,包闖.基于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的河湖四亂巡檢技術(shù)研究[J/OL].水利水電技術(shù)(中英文):1-12[2022-05-26].[5]張立亞.基于5G通信的礦山可視化智能監(jiān)控技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2022,41(01):191-194.[6]馬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