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

國網(wǎng)江蘇無錫供電公司 岳蕓

無錫供電公司電纜運檢室人員在調(diào)試巡檢機器人。 （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，國網(wǎng)江蘇無錫供電公司（簡稱無錫供電公司）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、電纜運檢室主任何光華沉著地發(fā)出了一道道指令，一場突發(fā)的重大“安全事故”頓時化險為夷。

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

220 千伏紅旗變電纜隧道位于太湖新城核心區(qū)，全長3.55 千米，是穿越無錫經(jīng)濟核心區(qū)的供電生命線，這個2014年就投運的電纜隧道于今年7 月底完成升級改造后，迎來了新的“生命力”，將進一步提升電纜隧道多維精益運檢的管理水平，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，工作室團隊潛心鉆研，將紅旗變電纜隧道升級成為了具有智慧感知、智慧中樞、智慧全景功能的“三智六全”精益化運檢示范工程。

“紅旗變電纜隧道紅揚4551 線A相線路電流250.54 安、接地環(huán)流檢測2.2 安倍、光纖測溫25.7 攝氏度……環(huán)境監(jiān)測溫度 20.6 攝氏度、 濕度76.10%?！蓖ㄟ^紅旗變隧道智能化監(jiān)控平臺，筆者看到了電纜的實時數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)還顯示了“目前狀態(tài)感知、環(huán)境輔控一切正常”的自動評價。

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 多個傳感器點位。

“智慧感知網(wǎng)絡(luò)就像神經(jīng)末梢一樣，”何光華介紹道：“其可對隧道內(nèi)溫濕度、煙感、有毒有害氣體、水位、風(fēng)機、水泵狀態(tài)等進行實時監(jiān)測，并對于電纜本體實現(xiàn)實時電流電壓、故障信息、分布式光纖測溫、接地環(huán)流、局部放電、故障定位實現(xiàn)實時監(jiān)測?！?/p>

“感知網(wǎng)絡(luò)不僅實現(xiàn)了電纜狀態(tài)的全監(jiān)測，還能通過工作人員的‘單兵裝備’對進入隧道內(nèi)的工作人員的位置、生命體征、是否違章作業(yè)等進行實時監(jiān)控?！焙喂馊A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、視頻人臉識別監(jiān)控、定位鞋、可以實時掌控人員位置，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，可以實時監(jiān)控人員健康狀態(tài)，違章操作主動報警，從而保障隧道有限空間的人身安全。”

智慧中樞成為隧道“超強大腦”

全息感知可以采集到隧道內(nèi)的各項數(shù)據(jù)，但如何作出快速反應(yīng)？電纜隧道還有個“超強大腦”——智慧中樞平臺，該平臺整合了智慧監(jiān)測匯集系統(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，“超強大腦”會根據(jù)數(shù)據(jù)作出分析，并自動啟動應(yīng)對措施。

“智慧中樞平臺首次探索應(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)測行波到達電纜兩端的GPS 對時時間差，計算故障點距離監(jiān)測終端的距離，并首次實現(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，測溫光纖測出溫度超出警戒溫度后，系統(tǒng)將自動鎖定故障發(fā)生位置在荊紅線2 號接頭，監(jiān)控系統(tǒng)立馬調(diào)出該接頭附近的氣體監(jiān)測、溫濕度監(jiān)測、接地環(huán)流等數(shù)據(jù)以及攝像頭實時畫面，煙感等感應(yīng)裝置主動報警，通道內(nèi)就近攝像頭自適應(yīng)觸發(fā)識別，確認(rèn)火情后立即啟動防火門、通風(fēng)系統(tǒng)和消防機器人聯(lián)動機制，實現(xiàn)滅火點的精準(zhǔn)撲救、消防機器人自動前往滅火。

“隧道內(nèi)實現(xiàn)了電纜線路全方位多維立體防火管控?！焙喂馊A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度防火防爆盒以及火探管式感溫自啟動滅火裝置，光纖、動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。”

此外，“超強大腦”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)會針對隧道結(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，自動啟動通風(fēng)系統(tǒng)，并與門禁系統(tǒng)聯(lián)動預(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)在國內(nèi)首次應(yīng)用虛實結(jié)合的方法，融合數(shù)字孿生三維巡檢和多通道一機模式的軟索機器人巡檢技術(shù)，互為備用，互為補充，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，傳統(tǒng)人工巡檢全程走路檢查需要4 小時以上，耗時耗力，且易遺漏，此外還存在有限空間作業(yè)安全風(fēng)險?！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應(yīng)，首次實現(xiàn)了隧道電纜預(yù)設(shè)路線的智能定時巡檢、特巡路線自定義巡檢，巡檢報表自動生成，異常數(shù)據(jù)自動報警并實時跳轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了異常的可視化快速定位，巡檢質(zhì)量和效率大幅提升，且不會遺漏?！?/p>

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

何光華指著正在巡視的機器人說：“隨時可以變換軌道讓機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)濟高效，推廣價值更大?！?/p>

過去根據(jù)設(shè)備狀況制定巡檢計劃，發(fā)現(xiàn)電纜設(shè)備異常和缺陷，受巡檢周期影響，無法實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，如果220 千伏紅旗變隧道電纜線路故障，嚴(yán)重時將造成該區(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)，實現(xiàn)了電纜線路運檢模式從“事后檢修”到“事前診斷”的本質(zhì)變革，讓電纜隧道實現(xiàn)“自我感知”“自我運檢”，大幅提升了電纜線路的健康運行水平。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)濟效益將達數(shù)十億。