城市電力生命線的“智慧管家”
——無錫首條人工智能高壓電纜隧道投運(yùn)

國(guó)網(wǎng)江蘇無錫供電公司 岳蕓

無錫供電公司電纜運(yùn)檢室人員在調(diào)試巡檢機(jī)器人。 （王辰 攝）

“隧道內(nèi)突發(fā)大火，溫度快速升高，有毒氣體濃度飚升……”8 月26 日，位于江蘇無錫太湖新城的220 千伏紅旗變電纜隧道內(nèi)突然響起了警笛聲，國(guó)網(wǎng)江蘇無錫供電公司（簡(jiǎn)稱無錫供電公司）電纜隧道指揮中心的各種指示燈不停閃爍著，無錫供電公司電纜技術(shù)專家、電纜運(yùn)檢室主任何光華沉著地發(fā)出了一道道指令，一場(chǎng)突發(fā)的重大“安全事故”頓時(shí)化險(xiǎn)為夷。

原來這里正在進(jìn)行的是無錫首條人工智能高壓電纜的現(xiàn)場(chǎng)安全模擬演練。該智慧電纜隧道內(nèi)運(yùn)用了大量的物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，還包含了國(guó)內(nèi)兩個(gè)“首個(gè)”新技術(shù)——首次應(yīng)用隧道內(nèi)3D 數(shù)字孿生模擬巡檢場(chǎng)景、首次使用多通道一機(jī)模式的軟索機(jī)器人。

220 千伏紅旗變電纜隧道位于太湖新城核心區(qū)，全長(zhǎng)3.55 千米，是穿越無錫經(jīng)濟(jì)核心區(qū)的供電生命線，這個(gè)2014年就投運(yùn)的電纜隧道于今年7 月底完成升級(jí)改造后，迎來了新的“生命力”，將進(jìn)一步提升電纜隧道多維精益運(yùn)檢的管理水平，成為電纜隧道更安全、便捷、高效的“智慧管家”。

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”讓隧道實(shí)現(xiàn)感知“全透明”

傳統(tǒng)電纜隧道巡檢難、故障多，巡檢人員安全無法保障等問題一直困擾著何光華工作室，為了改變這一現(xiàn)狀，工作室團(tuán)隊(duì)潛心鉆研，將紅旗變電纜隧道升級(jí)成為了具有智慧感知、智慧中樞、智慧全景功能的“三智六全”精益化運(yùn)檢示范工程。

“紅旗變電纜隧道紅揚(yáng)4551 線A相線路電流250.54 安、接地環(huán)流檢測(cè)2.2 安倍、光纖測(cè)溫25.7 攝氏度……環(huán)境監(jiān)測(cè)溫度 20.6 攝氏度、 濕度76.10%?！蓖ㄟ^紅旗變隧道智能化監(jiān)控平臺(tái)，筆者看到了電纜的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)還顯示了“目前狀態(tài)感知、環(huán)境輔控一切正?！钡淖詣?dòng)評(píng)價(jià)。

而讓隧道內(nèi)所有狀態(tài)信息變成“全息透明”展示在大屏前的“功臣”就是遍布在整段隧道內(nèi)共18 類400 多個(gè)傳感器點(diǎn)位。

“智慧感知網(wǎng)絡(luò)就像神經(jīng)末梢一樣，”何光華介紹道：“其可對(duì)隧道內(nèi)溫濕度、煙感、有毒有害氣體、水位、風(fēng)機(jī)、水泵狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)于電纜本體實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電流電壓、故障信息、分布式光纖測(cè)溫、接地環(huán)流、局部放電、故障定位實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。”

“感知網(wǎng)絡(luò)不僅實(shí)現(xiàn)了電纜狀態(tài)的全監(jiān)測(cè)，還能通過工作人員的‘單兵裝備’對(duì)進(jìn)入隧道內(nèi)的工作人員的位置、生命體征、是否違章作業(yè)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。”何光華說：“人員定位及違章行為預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用定位芯片胸牌、視頻人臉識(shí)別監(jiān)控、定位鞋、可以實(shí)時(shí)掌控人員位置，從而防止誤入非作業(yè)區(qū)；此外通過監(jiān)控心率、體溫、呼吸等生命體征，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控人員健康狀態(tài)，違章操作主動(dòng)報(bào)警，從而保障隧道有限空間的人身安全。”

智慧中樞成為隧道“超強(qiáng)大腦”

全息感知可以采集到隧道內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，但如何作出快速反應(yīng)？電纜隧道還有個(gè)“超強(qiáng)大腦”——智慧中樞平臺(tái)，該平臺(tái)整合了智慧監(jiān)測(cè)匯集系統(tǒng)、智慧輔控聯(lián)控系統(tǒng)、智慧數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)電纜全線故障智慧診斷。

如果遇到隧道內(nèi)有突發(fā)狀況，“超強(qiáng)大腦”會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)作出分析，并自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)對(duì)措施。

“智慧中樞平臺(tái)首次探索應(yīng)用了雙重保障的全線電纜智慧定位功能。一方面應(yīng)用高壓電纜故障預(yù)警與精確定位裝置，通過監(jiān)測(cè)行波到達(dá)電纜兩端的GPS 對(duì)時(shí)時(shí)間差，計(jì)算故障點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)終端的距離，并首次實(shí)現(xiàn)在數(shù)字孿生全景通道中的快速可視化定位；另一方面輔以各中間接頭故障的感知信息應(yīng)用邊緣計(jì)算分析，再次復(fù)核故障位置，從而提升故障搶修準(zhǔn)確度和效率?！焙喂馊A介紹道。

以開頭發(fā)生的模擬演練為例，火情發(fā)生，測(cè)溫光纖測(cè)出溫度超出警戒溫度后，系統(tǒng)將自動(dòng)鎖定故障發(fā)生位置在荊紅線2 號(hào)接頭，監(jiān)控系統(tǒng)立馬調(diào)出該接頭附近的氣體監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、接地環(huán)流等數(shù)據(jù)以及攝像頭實(shí)時(shí)畫面，煙感等感應(yīng)裝置主動(dòng)報(bào)警，通道內(nèi)就近攝像頭自適應(yīng)觸發(fā)識(shí)別，確認(rèn)火情后立即啟動(dòng)防火門、通風(fēng)系統(tǒng)和消防機(jī)器人聯(lián)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)滅火點(diǎn)的精準(zhǔn)撲救、消防機(jī)器人自動(dòng)前往滅火。

“隧道內(nèi)實(shí)現(xiàn)了電纜線路全方位多維立體防火管控。”何光華說：“如防火門、防火墻、電纜本體繞包防火包帶，電纜接頭上方配有干粉滅火彈，電纜接頭外部采用帶有泄壓口的高強(qiáng)度防火防爆盒以及火探管式感溫自啟動(dòng)滅火裝置，光纖、動(dòng)力低壓電纜安裝在防火槽盒內(nèi)等等，這些措施保障了隧道有限空間的有效防火?！?/p>

此外，“超強(qiáng)大腦”還植入了火災(zāi)智能預(yù)警與消防模塊，隧道智慧聯(lián)控系統(tǒng)會(huì)針對(duì)隧道結(jié)構(gòu)，采用地面集水井、集水溝引導(dǎo)疏通、新型阻水法蘭、高壓灌漿等措施疏堵結(jié)合，完善通道防水綜合治理。當(dāng)隧道內(nèi)部有害氣體含量超標(biāo)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)，并與門禁系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)預(yù)警，保障人員和設(shè)備安全。

“電纜衛(wèi)士”全年無休保障電纜安全

隧道內(nèi)的電纜是最重要的主體，如何保障電纜安全是關(guān)鍵所在。該隧道研制的全景可視化巡檢技術(shù)在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用虛實(shí)結(jié)合的方法，融合數(shù)字孿生三維巡檢和多通道一機(jī)模式的軟索機(jī)器人巡檢技術(shù)，互為備用，互為補(bǔ)充，改變了傳統(tǒng)人工巡檢的作業(yè)模式。

“隧道電纜線路巡檢工作量大，僅紅旗變隧道電纜就含上百處巡檢點(diǎn)，傳統(tǒng)人工巡檢全程走路檢查需要4 小時(shí)以上，耗時(shí)耗力，且易遺漏，此外還存在有限空間作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)?！焙喂馊A介紹道：“我們繪就出了一張紅旗變隧道‘3D孿生三維全景圖’，所有傳感信息與地理信息一一對(duì)應(yīng)，首次實(shí)現(xiàn)了隧道電纜預(yù)設(shè)路線的智能定時(shí)巡檢、特巡路線自定義巡檢，巡檢報(bào)表自動(dòng)生成，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)報(bào)警并實(shí)時(shí)跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了異常的可視化快速定位，巡檢質(zhì)量和效率大幅提升，且不會(huì)遺漏?！?/p>

實(shí)景采集、無人智慧巡檢還離不開隧道的一個(gè)特殊“運(yùn)檢員”——首次在國(guó)內(nèi)電纜隧道內(nèi)應(yīng)用的多通道一機(jī)模式的軟索機(jī)器人。該機(jī)器人具備智能視頻、紅外成像、隧道微氣象、氣體智能監(jiān)測(cè)、角度爬坡、穿越防火門、缺陷識(shí)別報(bào)警等功能。

何光華指著正在巡視的機(jī)器人說：“隨時(shí)可以變換軌道讓機(jī)器人能夠在不同軌道檢靈活切換，可以適應(yīng)復(fù)雜地下隧道的有限空間環(huán)境，更為經(jīng)濟(jì)高效，推廣價(jià)值更大?！?/p>

過去根據(jù)設(shè)備狀況制定巡檢計(jì)劃，發(fā)現(xiàn)電纜設(shè)備異常和缺陷，受巡檢周期影響，無法實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如果220 千伏紅旗變隧道電纜線路故障，嚴(yán)重時(shí)將造成該區(qū)域市政府、金融中心、高新開發(fā)區(qū)和居民的大面積停電，而如今依靠這些人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電纜線路運(yùn)檢模式從“事后檢修”到“事前診斷”的本質(zhì)變革，讓電纜隧道實(shí)現(xiàn)“自我感知”“自我運(yùn)檢”，大幅提升了電纜線路的健康運(yùn)行水平。未來三十年，這條隧道仍將是無錫城市的供電生命線之一，直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)數(shù)十億。