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”。
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。”
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。
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。