物联网与通信技术在电力检修中的应用与展望

蒋 琳

（大唐贵州发耳发电有限公司，贵州六盘水 553011）

0 引言

物联网和5G 信息时代的到来，标志着信息化推动工业化发展到达了一个新的阶段。目前物联网融合4G 通信技术的应用已在电力行业各个领域悄然兴起。在电力设备检修维护中，智能巡检、远程状态检修、VR 视频培训等技术已日趋成熟完善。随着5G 网络通信技术即将应用，势必将对传统的电力检修将带来巨大的变革和影响。结合目前已发展出的新技术及产品，从电力智能巡检、状态检修以及远程监控、培训等方面的应用，对即将到来的物联网融合5G 技术在电力检修中的应用进行探讨和展望。

1 物联网技术和5G 通信技术

1.1 物联网技术

物联网定义：通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器和GPS 等设备，按照协议把任何物品与互联网相连接并进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是互联网延伸和扩展的网络。物联网的关键技术包括传感器技术、GPS、射频识别，嵌入式系统技术等[1]。电力系统设备的状态监测检查，有大量传感测量和数据信息交互处理，在检修实施环节需要进行信息及检修数据收集识别比对，加上智能化检修机器人和设备应用，需要进行远程的精确控制和操作，使物联网技术在电力检修中有很大的发展空间。

1.2 5G 通信技术

5G 通信技术指在移动通信网络发展中的第五代网络通信技术，与之前的四代移动通信技术相比，5G 网络在实际应用过程中表现出更强的功能，并且理论上的传输速度每秒钟能够达到数十GB，是4G 移动通信速度的几百倍。对于5G 通信技术而言，在电力行业检修中智能机器人和设备远程精确控制，以VR/AR 远程在线检修监控、培训指导应用将会更加普及和广泛，并为检修质量、安全管控提供可靠保障。

2 物联网通信技术在电力检修中的应用

2.1 在电力设备巡检、故障查找中的应用

电力架空线路传统人工巡视中存在效率低、劳动强度大、质量不均衡等问题。但自从无人机巡检技术问世以来，从手动操作到自动巡航得到不断的完善和发展。如目前电网公司的“智巡通”无人机自动巡检系统，通过物联网技术建立6 万多公里输电线路的三维模型，将三维模型与杆塔传感器、无人机传感器进行联网对应，使用GPS 定位，如图1 所示。并以此为基础，开发了一套航线规划系统，实现了对架空线路进行正射影像、带状正射、倾斜摄影、线状摄影、全景采集、通道巡视、树障巡视、精细巡视、点云采集、环绕飞行、雷达扫描等12 种作业巡视模式，满足不同作业的巡视需求，高精度的定位传感器可以实现厘米级的准确定位，大大的提高了巡检质量，帮助检修人员精准定位缺陷或故障点。

图1 无人机智能定位巡检模拟

电气设备的内部故障检查方面。如变压器的内部检查，传统方法需要持续断电3 天甚至更长时间，并将变压器油排空，以便让技术人员进入变压器内部进行检查。检测完成后，需要再次将变压器油回注后才可以重新投入运行。基于物联网控制技术的ABB 公司全新TXploreTM服务，是使用可自由移动的液浸式变压器检测机器人潜入变压器内部，通过通信网络技术的无线连接将拍摄的图片和视频传输回来，便于检修人员进行设备内部故障的在线诊断。该方法检查变压器无需将油排空，技术人员也无需进入油质、易损和危险的变压器内部，不仅大幅提升了安全性，并且能及时发现变压器故障更，停电更短，大幅降低检修成本，提高设备可靠性。

图2 TXploreTM 服务机器人

2.2 在电力设备检修监控方面的应用

安全作业是电力检修的重要基础，目前的大型基建项目和部分电力企业都应用了基于物联网技术打造的作业安全监控和管理系统。如采用指纹或脸部智能识别的生产准入控制，精确到每个检修人员的作业定位管理，重点作业现场的360高清视频监控系统等新技术，能有效实施安全监督管理，及早发现安全隐患，代替了传统的人员人盯人，严防死守的安全监管模式。另外，利用物联网技术在检修质量把控上，实现在线远程视频监控，可以远程对设备返修作业的安全、质量、进度进行掌控，局部修理重要环节的高清视频摄传输和智能传感器在线监测相关数据，可以进行远程质量见证点的见证，设备检修的质量有保障，有效减少了人员到厂监造、监装的频次，降低人力、财力投入，节省检修成本。

2.3 在电力技能教育培训方面的应用

在传统的技能教育培训体系中，常见的方式是技术培训讲课结合现场师带徒示范操作的方式。对于电力技术日新月异的今天，高自动化性能设备不断投运，设备新故障、新问题的不断涌现，检修工艺质量标准越来越高，传统的方式已不能满足实际工作需求。对此，应用物联网技术，结合大数据分析和VR/AR 虚拟体验式培训模式将是传统培训模式的补充。通过对设备的3D建模，运用VR 技术可以将传统的设备技术培训转变为针对三维的设备检修场景，将作业指导书转化为真实场景的实操演练，使用各种传感技术实现智能化的检修流程。使用物联网技术实现技能等级远程考试和实操鉴定，促进人才培训形式的多样化、互动性，提高培训质量。

3 物联网融合5G 通信技术的应用展望

5G 技术的突破，影响最大的便是物联网，可以说，5G 网络就是为物联网时代服务的，未来5G 网络的传输速率可达10 Gbps，1 s 内可以完成4G 网络2 min 完成的工作量，如此高速的网络势必给电力检修行业带来巨大的变革和影响。就之前物联网技术在电力检修应用的3 个方面来看，将带来以下趋势。首先，随着5G 通信传输速率的提高，数据的交换量可以百倍增加，在进行远程监控、远程培训等方面可以同时使用更多的传感器，实现更高的精度，传输更加清晰的视频和数据。如无人机自动巡线中，搭载超声波传感器可以测距，远红外成像传感器可以便于发现过热故障，搭载高清摄像头可以发现细节问题，使巡检和故障诊断质量得到飞跃式提升[3]。其次，5G 通信的低延迟，可将作业地点和电脑实时连接，人们可实时操作、实时分析，精准控制智能机器人和机械设备，不用工人冒着危险去现场作业，就可以安全高效地完成检修任务。最后，是5G 通信将带来的虚拟现实体验，针对网络速度要求极高的设备，如AR、VR 的反应会和人类的四肢一样灵敏和迅速，借助VR 技术可以开展身临其境的安全教育培训，5G 远程课堂和高度仿真的检修作业模拟等，工信部宣传片《5G，未来已来》的场景（图3）将真实展现。

图3 5G 宣传片中远程教学模拟

4 结语

物联网通信技术的开发与应用，对传统的电力检修产生了深远的影响，起到了积极的促进作用。可以设想，5G 技术真正到来，物联网技术将会更加完善和强大，电力检修作业将会更加安全、智能、高效、便捷。物联网和5G 技术的深度融合将会给电力设备检修维护带来全新的优化和变革，为电力企业设备可靠性提升和降本增效作出巨大的贡献。