人工智能情境感知技術(shù)在電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)應(yīng)用分析與展望

1、人工智能情境感知技術(shù)在電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)應(yīng)用分析與展望摘要：作為人工智能普適計(jì)算的重要研究方向，情境感知技術(shù)能夠使系統(tǒng)自動(dòng) 地感知利用環(huán)境中可用的情境信息，自主地進(jìn)行過(guò)濾、融合和推理，智能地為人 們提供其所期望的信息和服務(wù)。本文開展對(duì)人工智能情境感知技術(shù)在電力系統(tǒng)安 全生產(chǎn)應(yīng)用分析與展望研究，包括人工智能在電力系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀的分類和總 結(jié)，情景感知技術(shù)概述，電網(wǎng)安全施工實(shí)時(shí)情境感知智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用模型，最 后提出了下一步研究展望計(jì)劃。關(guān)鍵詞：人工智能；情境感知；安全施工；智能監(jiān)控1人工智能在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用人工智能是指用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和拓展人的智能，經(jīng)過(guò)60多 年的曲折發(fā)展，已

2、成為當(dāng)前最具顛覆性的技術(shù)之一 1。人工智能通過(guò)模擬、延伸、 擴(kuò)展人類智能，通過(guò)機(jī)器感知、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器思維和智能行為等技術(shù)，代替人 類做出分析、判斷、優(yōu)化、決策等2，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)的智能發(fā)展提供有力支撐。從 上世紀(jì)80年代起，許多科研單位就開始了對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集、遺傳算法等傳 統(tǒng)人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用開展了深入的研究。在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，重點(diǎn)應(yīng) 用的人工智能的關(guān)鍵技術(shù)有機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器感知（圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別）、機(jī)器 思維、和智能行為（機(jī)器人）等。國(guó)家電網(wǎng)公司自2002年以來(lái)，也已開展了 40多項(xiàng)與人工智能相關(guān)的科研頂 目，主要集中在4方面：（1）機(jī)器人：輸電線路巡檢、變電站巡檢；（2）專家 系

3、統(tǒng)：輸電線路狀態(tài)輔助決策、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、配電網(wǎng)輔助決策、需求側(cè) 管理；（3）模式識(shí)別：變電站視頻智能分析、輸變電設(shè)備故障模式識(shí)別、配電 網(wǎng)設(shè)備故障診斷、用采系統(tǒng)和設(shè)備診斷評(píng)估；（4）數(shù)據(jù)分析：電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分 析、電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)挖掘。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前應(yīng)用人工智能技術(shù) 的電力系統(tǒng)領(lǐng)域主要包括電網(wǎng)安全與控制、輸變電、配用電、新能源等方面。目前，人工智能技術(shù)在電力巡檢領(lǐng)域中已經(jīng)有了較多應(yīng)用，國(guó)家電網(wǎng)公司已 初步建立立體化智能巡檢體系，直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、巡檢機(jī)器人等智能裝備越來(lái)越 多地應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)檢工作中。其中，直升機(jī)巡視作業(yè)范圍已覆蓋所有跨區(qū)域電網(wǎng) 及各網(wǎng)省主干電網(wǎng)，無(wú)人機(jī)廣泛應(yīng)用于

4、輸電線路日常巡視，變電站站內(nèi)機(jī)器人已 實(shí)現(xiàn)110千伏及以上電壓等級(jí)集中輪轉(zhuǎn)。并且，依托大云物移和人工智能等技 術(shù)，國(guó)網(wǎng)公司已經(jīng)建成上線電網(wǎng)運(yùn)檢智能化分析管控系統(tǒng)，并在各省公司逐步推 廣布局應(yīng)用。人工智能技術(shù)為電力轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了重要的戰(zhàn)略支撐，是電網(wǎng)智能化發(fā)展的 必然選擇。電力行業(yè)有必要立足于自身業(yè)務(wù)需求，對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行深度研究 利用。2 情境感知技術(shù)自計(jì)算機(jī)誕生之日起，以往的人機(jī)交互過(guò)程一直是以人為主導(dǎo)的。用戶需 要自主地為計(jì)算機(jī)提供數(shù)據(jù)和指令，之后再?gòu)挠?jì)算機(jī)中獲取程序運(yùn)行后的結(jié)果。 然而當(dāng)操作者需要在一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間維度里持續(xù)觀察并監(jiān)聽某個(gè)狀態(tài)，如周 圍環(huán)境信息的變化或人們行為狀態(tài)的變

5、化，并不斷把狀態(tài)變化的相關(guān)數(shù)據(jù)和需要 機(jī)器進(jìn)行的運(yùn)算指令及時(shí)地輸入，這種傳統(tǒng)的人機(jī)交互模式逐漸變得難以勝任。 一方面隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程等相關(guān)專業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備的計(jì) 算能力、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力與算法理論不斷增強(qiáng)和演進(jìn)，能夠提供從數(shù)據(jù)的采集、 篩選、自主運(yùn)算和產(chǎn)生決策的先決條件；另一方面人們對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中機(jī)器所提供 的服務(wù)的自動(dòng)化和便利性需求不斷提升。在這樣的背景下，情境感知的概念在 1999年被學(xué)術(shù)界提出3。而在接下來(lái)的近二十年里，隨著搭載多種傳感器智能終 端的普及和嵌入式設(shè)備的大規(guī)模部署，為情境感知計(jì)算由學(xué)術(shù)研究向商業(yè)實(shí)踐的 轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。情境感知的核心目標(biāo)是使系統(tǒng)能夠自動(dòng)地感

6、知利用環(huán)境中可用的情境信息， 自主地進(jìn)行過(guò)濾、融合和推理，執(zhí)行適當(dāng)?shù)膭?dòng)作，或智能地為人們提供其所期望 的信息和服務(wù)。由此可以看出，這種新穎的計(jì)算模式在有效減少輸入的同時(shí)，能 夠協(xié)助人們進(jìn)行分析、融合、判斷以及決策，可大大地降低需要人參與的程度， 解放人們的注意力，實(shí)現(xiàn)透明交互，提高人們的工作效率并增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和舒適 程度。情境感知計(jì)算模式具有很多潛在的應(yīng)用，從智能工作場(chǎng)所、智能家庭到醫(yī)療、 游戲以及休閑系統(tǒng)，到智能公共交通以及精細(xì)農(nóng)業(yè)等，情境感知計(jì)算已經(jīng)廣泛地 用于農(nóng)業(yè)、交通、旅游、軍事、教育等諸多行業(yè)4，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉?的一部分，為造福人類生活發(fā)揮著巨大的作用。3電網(wǎng)安全施工實(shí)時(shí)情

7、境感知智能監(jiān)控系統(tǒng)電網(wǎng)安全施工實(shí)時(shí)情境感知智能監(jiān)控系統(tǒng)在專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，盡可能通過(guò) 技術(shù)手段將安全事故中的人因因素降到最低，其監(jiān)控系統(tǒng)示意圖和業(yè)務(wù)流程分別 如圖1和圖2所示。以情境感知技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)等技術(shù) 為，為安全施工現(xiàn)場(chǎng)提供風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)管控、風(fēng)險(xiǎn)告知、隱患上報(bào)和閉環(huán)管理圖2智能監(jiān)控系統(tǒng)模型安監(jiān)員是安全生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的第一責(zé)任人，系統(tǒng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情境數(shù)據(jù)分析出 的風(fēng)險(xiǎn)信息會(huì)在第一時(shí)間通知到現(xiàn)場(chǎng)安監(jiān)員，并有安監(jiān)員實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)管控。 風(fēng)險(xiǎn)信息會(huì)根據(jù)系統(tǒng)推演的危險(xiǎn)等級(jí)情況分級(jí)，較高危險(xiǎn)等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)第一時(shí)間 通知部門安全負(fù)責(zé)人，而高危險(xiǎn)等級(jí)則會(huì)直接通知公司安全負(fù)責(zé)人。在施工

8、過(guò)程 中所有等級(jí)的安全危險(xiǎn)事件，授權(quán)人員可以通過(guò)移動(dòng)端查閱，以便及時(shí)了解工程 進(jìn)度和施工情況。圖3智能監(jiān)控系統(tǒng)模型4展望情境感知技術(shù)的對(duì)于用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)重要的方向是所謂的主動(dòng)服務(wù)設(shè)計(jì)， 即普適計(jì)算愿景中在實(shí)現(xiàn)透明交互的基礎(chǔ)上，智能環(huán)境自動(dòng)自主地執(zhí)行適當(dāng)?shù)?動(dòng)作，為用戶提供其所期望的服務(wù)”5。下一步，我們將會(huì)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究：（1）基于現(xiàn)有情境感知智能監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)情境信息和推理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)已有 預(yù)警及決策服務(wù)，并且開發(fā)新的借助于智能環(huán)境的新服務(wù)，對(duì)服務(wù)進(jìn)行查找和匹 配，把多項(xiàng)服務(wù)組合成功能強(qiáng)大的復(fù)合服務(wù)；提出基于情境感知事件的主動(dòng)服務(wù) 發(fā)現(xiàn)方法。將獲取到的情境信息的變化定義為情境事件，并挖掘查找出服務(wù)與事 件的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而提出了服務(wù)發(fā)現(xiàn)算法。（2）個(gè)性化處理：每個(gè)用戶（施工人員）都有特定的性格與行為方式，而情 境感知服務(wù)可以針對(duì)用戶的特點(diǎn)與風(fēng)格來(lái)提供，以體現(xiàn)其個(gè)性化。通過(guò)對(duì)歷史數(shù) 據(jù)的挖掘與分析，推理出用戶的個(gè)性畫像和行為模式，有助于全面優(yōu)化提升現(xiàn)有 功能應(yīng)用的準(zhǔn)確性和指向性，并且開發(fā)全新的服務(wù)模式。（3）主動(dòng)學(xué)習(xí)：如果在目前預(yù)置推理規(guī)則的基礎(chǔ)上，可以使用數(shù)據(jù)挖掘、深 度學(xué)習(xí)的方法，讓情境感知系統(tǒng)主動(dòng)分析、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，并根據(jù)分析結(jié) 果