物聯網與通信技術在電力檢修中的應用與展望

蔣 琳

（大唐貴州發耳發電有限公司，貴州六盤水 553011）

0 引言

物聯網和5G 信息時代的到來，標志著信息化推動工業化發展到達了一個新的階段。目前物聯網融合4G 通信技術的應用已在電力行業各個領域悄然興起。在電力設備檢修維護中，智能巡檢、遠程狀態檢修、VR 視頻培訓等技術已日趨成熟完善。隨著5G 網絡通信技術即將應用，勢必將對傳統的電力檢修將帶來巨大的變革和影響。結合目前已發展出的新技術及產品，從電力智能巡檢、狀態檢修以及遠程監控、培訓等方面的應用，對即將到來的物聯網融合5G 技術在電力檢修中的應用進行探討和展望。

1 物聯網技術和5G 通信技術

1.1 物聯網技術

物聯網定義：通過二維碼識讀設備、射頻識別裝置、紅外感應器和GPS 等設備，按照協議把任何物品與互聯網相連接并進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、監控和管理的一種網絡。物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是互聯網延伸和擴展的網絡。物聯網的關鍵技術包括傳感器技術、GPS、射頻識別，嵌入式系統技術等[1]。電力系統設備的狀態監測檢查，有大量傳感測量和數據信息交互處理，在檢修實施環節需要進行信息及檢修數據收集識別比對，加上智能化檢修機器人和設備應用，需要進行遠程的精確控制和操作，使物聯網技術在電力檢修中有很大的發展空間。

1.2 5G 通信技術

5G 通信技術指在移動通信網絡發展中的第五代網絡通信技術，與之前的四代移動通信技術相比，5G 網絡在實際應用過程中表現出更強的功能，并且理論上的傳輸速度每秒鐘能夠達到數十GB，是4G 移動通信速度的幾百倍。對于5G 通信技術而言，在電力行業檢修中智能機器人和設備遠程精確控制，以VR/AR 遠程在線檢修監控、培訓指導應用將會更加普及和廣泛，并為檢修質量、安全管控提供可靠保障。

2 物聯網通信技術在電力檢修中的應用

2.1 在電力設備巡檢、故障查找中的應用

電力架空線路傳統人工巡視中存在效率低、勞動強度大、質量不均衡等問題。但自從無人機巡檢技術問世以來，從手動操作到自動巡航得到不斷的完善和發展。如目前電網公司的“智巡通”無人機自動巡檢系統，通過物聯網技術建立6 萬多公里輸電線路的三維模型，將三維模型與桿塔傳感器、無人機傳感器進行聯網對應，使用GPS 定位，如圖1 所示。并以此為基礎，開發了一套航線規劃系統，實現了對架空線路進行正射影像、帶狀正射、傾斜攝影、線狀攝影、全景采集、通道巡視、樹障巡視、精細巡視、點云采集、環繞飛行、雷達掃描等12 種作業巡視模式，滿足不同作業的巡視需求，高精度的定位傳感器可以實現厘米級的準確定位，大大的提高了巡檢質量，幫助檢修人員精準定位缺陷或故障點。

圖1 無人機智能定位巡檢模擬

電氣設備的內部故障檢查方面。如變壓器的內部檢查，傳統方法需要持續斷電3 天甚至更長時間，并將變壓器油排空，以便讓技術人員進入變壓器內部進行檢查。檢測完成后，需要再次將變壓器油回注后才可以重新投入運行。基于物聯網控制技術的ABB 公司全新TXploreTM服務，是使用可自由移動的液浸式變壓器檢測機器人潛入變壓器內部，通過通信網絡技術的無線連接將拍攝的圖片和視頻傳輸回來，便于檢修人員進行設備內部故障的在線診斷。該方法檢查變壓器無需將油排空，技術人員也無需進入油質、易損和危險的變壓器內部，不僅大幅提升了安全性，并且能及時發現變壓器故障更，停電更短，大幅降低檢修成本，提高設備可靠性。

圖2 TXploreTM 服務機器人

2.2 在電力設備檢修監控方面的應用

安全作業是電力檢修的重要基礎，目前的大型基建項目和部分電力企業都應用了基于物聯網技術打造的作業安全監控和管理系統。如采用指紋或臉部智能識別的生產準入控制，精確到每個檢修人員的作業定位管理，重點作業現場的360高清視頻監控系統等新技術，能有效實施安全監督管理，及早發現安全隱患，代替了傳統的人員人盯人，嚴防死守的安全監管模式。另外，利用物聯網技術在檢修質量把控上，實現在線遠程視頻監控，可以遠程對設備返修作業的安全、質量、進度進行掌控，局部修理重要環節的高清視頻攝傳輸和智能傳感器在線監測相關數據，可以進行遠程質量見證點的見證，設備檢修的質量有保障，有效減少了人員到廠監造、監裝的頻次，降低人力、財力投入，節省檢修成本。

2.3 在電力技能教育培訓方面的應用

在傳統的技能教育培訓體系中，常見的方式是技術培訓講課結合現場師帶徒示范操作的方式。對于電力技術日新月異的今天，高自動化性能設備不斷投運，設備新故障、新問題的不斷涌現，檢修工藝質量標準越來越高，傳統的方式已不能滿足實際工作需求。對此，應用物聯網技術，結合大數據分析和VR/AR 虛擬體驗式培訓模式將是傳統培訓模式的補充。通過對設備的3D建模，運用VR 技術可以將傳統的設備技術培訓轉變為針對三維的設備檢修場景，將作業指導書轉化為真實場景的實操演練，使用各種傳感技術實現智能化的檢修流程。使用物聯網技術實現技能等級遠程考試和實操鑒定，促進人才培訓形式的多樣化、互動性，提高培訓質量。

3 物聯網融合5G 通信技術的應用展望

5G 技術的突破，影響最大的便是物聯網，可以說，5G 網絡就是為物聯網時代服務的，未來5G 網絡的傳輸速率可達10 Gbps，1 s 內可以完成4G 網絡2 min 完成的工作量，如此高速的網絡勢必給電力檢修行業帶來巨大的變革和影響。就之前物聯網技術在電力檢修應用的3 個方面來看，將帶來以下趨勢。首先，隨著5G 通信傳輸速率的提高，數據的交換量可以百倍增加，在進行遠程監控、遠程培訓等方面可以同時使用更多的傳感器，實現更高的精度，傳輸更加清晰的視頻和數據。如無人機自動巡線中，搭載超聲波傳感器可以測距，遠紅外成像傳感器可以便于發現過熱故障，搭載高清攝像頭可以發現細節問題，使巡檢和故障診斷質量得到飛躍式提升[3]。其次，5G 通信的低延遲，可將作業地點和電腦實時連接，人們可實時操作、實時分析，精準控制智能機器人和機械設備，不用工人冒著危險去現場作業，就可以安全高效地完成檢修任務。最后，是5G 通信將帶來的虛擬現實體驗，針對網絡速度要求極高的設備，如AR、VR 的反應會和人類的四肢一樣靈敏和迅速，借助VR 技術可以開展身臨其境的安全教育培訓，5G 遠程課堂和高度仿真的檢修作業模擬等，工信部宣傳片《5G，未來已來》的場景（圖3）將真實展現。

圖3 5G 宣傳片中遠程教學模擬

4 結語

物聯網通信技術的開發與應用，對傳統的電力檢修產生了深遠的影響，起到了積極的促進作用。可以設想，5G 技術真正到來，物聯網技術將會更加完善和強大，電力檢修作業將會更加安全、智能、高效、便捷。物聯網和5G 技術的深度融合將會給電力設備檢修維護帶來全新的優化和變革，為電力企業設備可靠性提升和降本增效作出巨大的貢獻。