基于5G的變電站電氣設備智能巡檢技術

基于5G的變電站電氣設備智能巡檢技術摘要：隨著變電站設備不斷增加，設備異常情況顯著增加，人員有限的情況下，出現(xiàn)異常狀況時往往無法及時獲取故障設備的告警信息，實現(xiàn)故障準確定位。同時，受限于變電站內Wi-Fi通信的網(wǎng)絡屬性，數(shù)據(jù)傳輸安全防護不足；受制4G網(wǎng)絡帶寬，多路視頻回傳數(shù)據(jù)質量不高，已無法滿足日趨繁雜的變電現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸。5G網(wǎng)絡具備超低時延、高帶寬、大連接的能力，能夠滿足電站巡檢需求，其支持網(wǎng)絡切片也帶來更高的安全性、實用性，可以滿足變電站多樣性業(yè)務靈活承載的需求。關鍵字：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器人。人工巡檢所存在的不足之處有以下兩點：第一，巡檢效率較低，在進行巡檢的過程中，一般都是2-3人驅車前往各變電站進行檢查，這樣就會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)，由于設備比較復雜，肉眼難以觀察設備的細節(jié)，導致存在一些視野盲區(qū)；第三，不具有實時性，機房設備種類非常多，人工無法及時將設備數(shù)據(jù)反饋給后臺人員。而智能巡檢機器人進行巡檢的主要步驟是通過運用實時通信系統(tǒng)、后臺軟件以及供電系統(tǒng)等實現(xiàn)對機房設備和工作環(huán)境的全天候無間斷、全方位的檢查和巡視。智能巡檢機器人的工作內容主要包含以下三部分：第一部分是自動巡檢機房，第二部分是人工控制，第三部分是自行管理。通過智能巡檢機器人的初步巡檢，工作人員能夠在智能巡檢工作中對設備的運行狀況有一個基礎的了解，判斷設備的使用情況和狀態(tài)，及時對設備故障等問題進行處理。但是即便在使用智能巡檢機器人的情況下，智能巡檢中依然存在著一些難以解決的問題，就是智能巡檢機器人必須依靠網(wǎng)絡的實時性來工作。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的地區(qū)，傳統(tǒng)的智能巡檢系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡難以滿足該系統(tǒng)要求的實時性要求和系統(tǒng)性標準，部門更加偏遠的供電樞紐和變電站甚至連網(wǎng)絡信號都無法連接上，就有可能導致智能巡檢機器人難以將巡檢的數(shù)據(jù)及時傳輸至系統(tǒng)平臺上，從而導致巡檢工作無法順利完成，影響電力網(wǎng)絡的運行。技術人員在利用智能化設施的過程中，可以通過對電子機房整體的特征來設計專門的智能監(jiān)控巡檢機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房進行24小時實時巡檢，節(jié)約人力資源，還能夠為電力機房排除故障設施，保證其運行的安全性，從而更好解決電力通信網(wǎng)絡中存在的種種問題。二、5G通信技術的特點5G指的是第五代通信技術，是歷經(jīng)4G網(wǎng)絡之后的關鍵通信技術。通信技術由最初的2G不斷升級，經(jīng)歷了3G、4G網(wǎng)絡后逐漸過渡到5G網(wǎng)絡，目前已完成了無線網(wǎng)絡智能化發(fā)展。目前對于5G通信網(wǎng)絡技術研究的主要方向是對虛擬信號進行傳輸時的有效保留和后期處理數(shù)據(jù)工作。5G通信技術在對光網(wǎng)絡的回傳以及前傳中起到了重要作用，相較于4G通信網(wǎng)絡，5G通信網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于對增強帶寬、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通信技術主要依靠無線技術和網(wǎng)絡技術。其中，無線技術包含MIMO技術、高密度組網(wǎng)底數(shù)和編程等多種科學技術，網(wǎng)絡技術則主要包含切片技術、網(wǎng)絡重組和移動邊緣計算機技術等。我國目前的5G技術已經(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)絡相比，5G技術取得了很大的超越，比如，5G通信技術的速率是4G通信技術的數(shù)十倍之多，且容量也是4G通信技術的百倍甚至千倍，對于最重要的延遲問題，5G通信技術可以將其控制在5-10ms，甚至不超過1ms。因此可以看出5G通信技術代替4G通信技術已成為了必然趨勢。另外，5G通信技術對于智能設備來說也非常重要，不僅能夠滿足當代智能手機和平板電腦等常見電子設備的對于網(wǎng)絡的需求，還能夠拓展到智能手表、智能電視等設備，滿足了人們日漸豐富的物質需求和時代發(fā)展需求。隨著科學技術的不斷發(fā)展，5G通信技術的發(fā)展也會逐漸多元化，將逐漸推出更智能化的新技術，并帶動通信技術相關企業(yè)的發(fā)展。三、運用5G通信技術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，探討了以5G通信技術為基礎的智能巡檢系統(tǒng)，其主要由6部分構成，即巡檢目標、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。對于巡檢終端而言，其借助5G通信技術來實施無線通信，當完成數(shù)據(jù)采集后，會向數(shù)據(jù)中心進行傳送，且由其進行預處理，與此同時，利用以太網(wǎng)，與可視化智能管理平臺、DCS/SIS同步，建立能夠將巡檢完全覆蓋的電廠智能巡檢系統(tǒng)。1、采集巡檢數(shù)據(jù)為了與變電站復雜生產(chǎn)環(huán)境相適應，為數(shù)據(jù)采集的實時性、完整性提供切實保障，巡檢終端依據(jù)巡檢環(huán)境進行不同規(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、高效通信。需要指出的是，在整個智能巡檢終端當中，視頻及圖像數(shù)據(jù)采集為其基礎性工作，囊括多種重要數(shù)據(jù)，比如設備運行實況、各類表數(shù)據(jù)等，都需要即時回傳。比如有無人機LiDAR掃描而得到的大量實時數(shù)據(jù)，需＞200Mbps的傳輸帶寬。現(xiàn)階段，一些4G通信網(wǎng)絡的平均吞吐量能夠達100Mbps，但仍難以滿足上述要求。所以，需借助5G通信技術來提供更低延遲及更高速度，促進云服務訪問速度的改善與優(yōu)化，將實時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通信技術能夠將巡檢工作對通信移動性方面的要求給予滿足，為巡檢終端在移動時與其他終端、數(shù)據(jù)中心之間的實時信息交互提供切實保障。2、巡檢終端控制針對巡檢終端而言，當其采集好數(shù)據(jù)之后，會產(chǎn)生大量的待處理數(shù)據(jù)，而5G通信技術當中的網(wǎng)絡邊緣計算，可以使端到端之間的網(wǎng)絡延時大幅降低，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，可向邊緣計算節(jié)點就近發(fā)送，由其進行各種圖像處理，比如目標跟蹤、圖像識別等，而邊緣結算節(jié)點以此為基礎，進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，實施預處理，最終可達到實時可視化監(jiān)控巡檢流程的目的。四、結語綜上，智能巡檢系統(tǒng)當中所充斥的各種巡檢終端，對通信移動性、實時性及傳輸帶寬等，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滿足，而對于5G通信技術而言，則能夠為移動終端之間的穩(wěn)定網(wǎng)絡連接提供保障，促進數(shù)據(jù)傳輸遲延的降低以及巡檢質量的提高。參考文獻：[1]盧洪濤，陳玥.基于無人機技術的5G基站巡檢方案[J].廣東通信技術，2018，38（4）：2-5.[2]康渭鏵，鄧遠寧，莫修權.基于5G無人機電力巡檢技術[J].科技創(chuàng)新導報，2020，17（5）：12-13.[3]張鵬，張云峰，周政，等.基于5G技術的特高壓密集輸電通道無人機自主巡檢系統(tǒng)的設計與實現(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研究[J/OL].水利水電技術(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[J].煤炭技術,2022,41(01):191-194.[6]馬道榮,朱希華.智能巡檢技術在小