人工智能供電保障技術

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由于社會持續進步，特別是中國社會的快速發展，社會生產及人們生活對于電能的依賴性也越來越高，對電能需求量和供電質量的提升無疑是一種考驗。供備電系統必須確保安全穩定運行和高質量供電，因而供備電運行維護的重要性突顯。社會發展過程中電力技術的應用和現代化程度的提高使得各種新設備與新技術不斷融合，很大程度上了降低故障發生的幾率及維護成本等。所以，規范、可靠操作的維護流程和智能維護技術手段才能確保供電安全和穩定暢通。也隨之使供備電運行維護過程中傳統工作人員的不利因素和負面影響得到有效遏制。

人工智能（Artificial Intelligence）技術，英文縮寫為AI。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去完成過去只有人才能做的智能工作。”所以，人工智能技術是計算機科學的一個分支。

一、傳統供電備系統維護方式存在的問題

（一）傳統供備電系統事故

1.停電事故

例如：歷年的通信事故中，由于通信電源（后備電源）故障或市電停電而導致通信設備停電、通信中斷的事故占了一半以上。通信后備電源作為通信系統的“供應站”，其運行的可靠性和安全性已越來越成為通信運行中的一個重要因素。因此在通信保障舉措中提出各通信站點的“電源和蓄電池”應定期進行巡視和檢查，保證做到蓄電池定期進行容量、內阻等試驗或放電試驗，且“電源和蓄電池”的告警必須接到有人值班的地方，以此來保證通信“電源和蓄電池”運行的可靠性和安全性，延長電源和蓄電池的壽命，避免因故導致業主的經濟損失，保障社保生產生活的正常進行和諧和穩定。如果不能對潛在故障進行偵測預警、及時處理，會導致意外而致通信系統癱瘓的嚴重后果。

在通信、交通、能源以致軍事等諸多領域，市電停電維護人員無人發現，市電停電后柴油機自動啟動發電致油料用完也無人知曉，油機停止發電致后備電源供電并且電池放空而成為突發公共停電事故才為眾人皆知。結果造成通信系統癱瘓或者機器停運或者交通中斷……等等系列重大社會惡性事件。

2.火災事故

機房中的蓄電池由于缺乏維護而導致的故障問題常常出現，目前在機房蓄電池著火甚至爆炸事故頻發，導致業主損失嚴重。一般機房電池是由于其中一節電池高溫等后未妥善處理，惡化導致著火。

（二）傳統供電維護管理之弊端

傳統維護手段中，蓄電池故障可以通過單體內阻、溫度檢測被提前發現出來。從而規避蓄電池組運行中的安全隱患。而市電突然停電依賴值班人員發現及報告。

1.對高度適宜的環境溫度的苛求

通常來說，影響電池壽命較大的因素是環境溫度。一般電池生產廠家要求的最佳工作環境溫度控制在20-25℃之間，所以必須配備大概率雙備份空調進行調節溫度。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。環境溫度的提高，會導致電池內部化學活性增強，從而產生大量的熱能，又會反過來促使局部（狹小空間）環境溫度升高，這種惡性情形，會加速縮短電池的壽命及引發火災事故。

2.電池定期巡檢的必要與時空的無奈

電源的浮充電壓和放電電壓，在出廠時均已調試到額定值，而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的，使用中應合理調節負載，比如控制負載設備的功率。一般情況下，負載不宜超過UPS額定負載的65%的比值，電池的放電電流就不會出現過流放電而引起供備電設備、電池及線路等高溫現象。

UPS電源因在供電質量不高和時常發生市電停電的使用環境中，蓄電池會長期深度充放，電池循環次數較高，日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔15天應完成巡檢一次，測量內阻、電壓、溫度和循環周期，掌握電池狀況及預測更換時間。可是做好巡檢工作并非易事，因時間緊任務重，也就造成維護制度事實上成為紙上談兵。

3.傳統維護要求及時更換廢/壞電池

在UPS連續不斷的運行使用中，因各種因素而損壞電池是難免的。當電池組中某個/些電池出現異常時必須提前更換以及損壞時必須立即更換。維護人員應當定期對每節電池進行檢查測試，排除損壞的電池，更換新的電池，禁止新舊電池、內阻差異較大電池及不同規格的電池混合使用。

4.傳統供電設備通訊功能和信息傳輸并不相輔相成

盡管絕大多數UPS電源都具備與微機通訊和程序控制等可操作功能。在微機上安裝相應的上位機軟件，通過串/接口連接，運行該設備測試軟件，就可以利用微機與電源進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等。還可以獲取市電輸入電壓、電流、頻率、相差等，以及UPS輸出電壓、負載率、機內溫度率等信息。通過這些智能化的操作大大方便了 UPS電源及其蓄電池的使用管理。但非常遺憾的是，以上結果必須有待維護人員到達供電現場操作電腦才能實現，而無法做到遠程傳輸或遙信功能。面對龐大的供配電設備和分散的站房，憑維護人員之力跟本無法逐一深入現場。加上各種供電場所環境差異巨大，有位于高空、高速鐵路路邊、森林、河流、海洋、湖泊地帶等等地帶，無論從時間、安全、交通、人力等考慮都是無法輕易抵達的。

更何況傳統供電設備中變壓器、高低壓設備、油機、直流電源等和傳統環境空調、煙感、溫濕度、漏水、爆炸物濃度、PM2.5、毒害氣體濃度等等檢測根本連數據采集功能都沒有，更無從傳輸到遠端。完全是傳統維護缺失的高地。

5.傳統維護手段的嚴重問題

（1）人工巡檢：人力投入巨大、效率低、成本費用高；

（2）人力搶修：有人力不及和安全隱患；

（3）傳統維護：容易發出局部和大面積停電事故；

（4）傳統方法：甚至引起火災、爆炸事故。

綜上所述，采用傳統人工巡檢維護方式必然是工作量大、無法及時到達現場、沒有足夠的人力、成本高等等弊端，更無從提前預知設備潛在故障隱患，錯失處置時機，不能將供備電設備故障消滅在萌芽狀態，無力保障業主及社會生產生活正常進行和社會和諧局面。因此傳統供備電運行維護存在嚴重不足。

二、人工智能供電保障技術

傳統供備電系統之維護與現代社會供電高要求之間矛盾嚴重制約社會發展進步，必須依賴科技進步對傳統維護手段進行變革，轉變為現代科技維護方法。通過采用高靈敏度傳感器、采集模塊獲取全面供電數據及設備狀態信息，交由計算機分析處理，再經有線或無線遠程傳輸，最終由遠程PC或移動端的集中管理云平臺進行維護管理的一種最現代化的維護手段。能實現遠程數據監測、參數設置、問題診斷、故障預警、數據匯總、后臺維護派單等系列綜合供電信息及設備維護管控。是一種全方位、全天候、實時、精準、高效率、低成本的先進現代手段，不受時間、環境、交通、天氣等制約，是現代物聯網技術應用的一個分支。因而，人工智能供電技術為供備電管理維護提供了先進的革命性的技術解決方案。

（一）人工智能供電保障技術的系統構成

該系統技術由四部分組成，即：高精度傳感器或者監測模塊、傳輸模塊和互聯網、云服務器及集中管理云平臺等。

①高精度傳感器和檢測模塊：用于采集市電、蓄電池、UPS、油機等電壓、電流、內阻、電量等等，以及環境溫濕度、煙霧、漏水、空調、攝像機、門禁等參數，以掌握期實時狀態。

②傳輸模塊分為線或無線網絡：將收據數據遠程傳送到云服務器。

③云服務器(Elastic Compute Service， ECS)：是一種簡單高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計算機。其管理方式比物理服務器更簡單高效。用戶無需提前購買硬件，即可迅速創建或釋放任意多臺云服務器。云服務器幫助您快速構建更穩定、安全的應用，降低運維的難度和整體成本。

④集中管理云平臺：就是開發了某種軟件或系統，它能提供某種服務，這個軟件或系統叫做一個軟件平臺。例如QQ、微信、APP、淘寶、支付寶等等都是提供不同服務的軟件平臺。集中管理軟件平臺的意思是指將所有設備信息及供電狀態數據匯集起來，由一個后臺管理員掌握。

（二）人工智能供電保障技術的功能特點

1.選擇無線傳輸，4G/5G無線組網，無需繁雜布線；

2.電壓、組電壓、電流、內阻、電量、溫濕度、煙霧、漏水、門禁、空調等狀態實時監測，及時報警；

3.支持PC和移動終端；

4.集中管理云平臺，遠程遙信維護及故障預警通知，機房基站無人值守；

5.全面代替人工維護，效率高、人身安全，大幅降低維護的成本，避免盲目工作，疲于奔命。做到人力巡檢根本無法實現的維護管理；

6.提供JPS/北斗定位和跟蹤，具備防盜和破案功能；

7.提供短信、郵件、電話、語音等多報警方式；

8.支持IEC61850、B接口、光芒104、MODBUS、電通等協議，適用電力、鐵路、電信、鐵塔平臺。

（三）系統主要設備及功能：

系統設備 實現功能32位飛思卡爾工業級ARM嵌入式芯片，Linux操作系統，大容量存儲器，提供便捷的嵌入式WEB服務，無需依賴網絡、上位機軟件即可完成“市電、UPS、空調、漏水、溫濕度、紅外、門禁、視頻圖像”等進行集中監控管理報警三相檢測儀模塊 市電電壓、電流、頻率、功率、功率因數、電量配電開關監測儀 配電開關狀態UPS采集模塊 輸入輸出電壓和電流，各部件運行狀態電池組監控傳感器 電池內阻、電壓、溫度、鼓包、充放電電流溫濕度監控傳感器 環境溫度、濕度漏水檢測傳感器 機房漏水智能主機空調監控模塊 運行狀態包括溫度、空調模式、開關狀態、來電啟動門禁監控 機房人員進出監控記錄消防監控 消防控制箱的干接點火警信號狀態防雷監控 測防雷器干接點報警狀態視頻監控 通過WEB瀏覽器全面監測機房實時情況服務器檢測 服務器CPU、內存、硬盤使用率、網絡狀態等參數路由器檢測 端口狀態、流量、連接狀態、WAN口流量、運行時間交換機檢測 交換機端口、連接狀態、網絡流量、運行狀態等參數

（四）人工智能供電保障系統示意圖

（五）集中管理云平臺效果展示

（六）人工智能供電保障技術的優勢

1.預防事故的發生，通過全天候在線監控可以提前預警，事故可控；

2.數據更準確、實時、迅捷、不受時空限制，規避人力不能及；

3.借力互聯網，實現遠程遙信；

4.積累設備運行數據，通過大數據分析實現不同設備優化選型；

5.節省大量的人力、物力和時間。

三、人工智能供電保障技術總結

人工智能供電保障技術是針對供電和備電維護工作不到位、狀態監測難、故障無法預警、不能及時有效處理故障及傳統維護成本高等欠缺開發設計的專用智能系統。適用于政府、電力、通信、石油、金融、航空、交通、軍事及各類企業等使用。

2019年人工智能技術被世界公認為第四次革命，已成功應用于中華人民共和國《2019年取消省界收費站》ETC門架智能供電項目，于2020年一月一日正式投入運行。人工智能技術必將廣泛成功應用于社會各領域，必定成為引領社會未來發展的動力和和經濟增長的引擎。