基于物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)檢智能管控研究

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略支撐產(chǎn)業(yè)，其在能源格局中的地位十分重要。面對(duì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、能源清潔轉(zhuǎn)型的新形勢(shì)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，積極順應(yīng)跨界融合的大趨勢(shì)，進(jìn)一步改造提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，大力開拓?cái)?shù)字經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，具有劃時(shí)代的深遠(yuǎn)意義。

電力運(yùn)檢管理是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展以及分布式電源、可再生能源的大量接入，生產(chǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，運(yùn)檢工作面臨巨大的挑戰(zhàn)，如何提升設(shè)備管理質(zhì)效、保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行成為現(xiàn)階段亟待解決的問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)與電力運(yùn)檢的融合

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了從概念到規(guī)?；涞貞?yīng)用的階段，而電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)的融合應(yīng)用。它是基于電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，運(yùn)用“大云物移智”各類現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互；利用霧計(jì)算與云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，搭建基于云霧融合的層次化、動(dòng)態(tài)均衡的運(yùn)檢信息分析、協(xié)同和控制網(wǎng)絡(luò)，為電力運(yùn)檢精益化管理和科學(xué)決策提供強(qiáng)有力的信息和數(shù)據(jù)支撐。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)檢智能化管控

2.1 推進(jìn)運(yùn)檢全要素自動(dòng)感知

圍繞視覺、聽覺、觸覺及其他感知維度，廣泛布局各類智能感知裝置和手段，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢人員、電網(wǎng)設(shè)備、運(yùn)檢裝備和生產(chǎn)環(huán)境的全方位、多維度自動(dòng)感知。

2.1.1 電網(wǎng)運(yùn)檢人員信息感知

一是基于智能芯片、人臉識(shí)別等技術(shù)，開展作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員的身份識(shí)別，實(shí)現(xiàn)員工基本信息、技能水平的智能識(shí)別和自動(dòng)匹配；二是基于智能手環(huán)和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)掌握和動(dòng)態(tài)感知員工健康狀態(tài)；三是應(yīng)用遠(yuǎn)程視頻和移動(dòng)終端等技術(shù)，開展人員行為、語(yǔ)言綜合感知。

2.1.2 電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)感知

一是傳感器與設(shè)備本體一體化設(shè)計(jì)制造。圍繞設(shè)備自感知、自診斷能力提升，從設(shè)備運(yùn)檢角度提出海量、常用、主要設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、基建等環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化典型需求，研究智能設(shè)備設(shè)計(jì)制造，推進(jìn)設(shè)備狀態(tài)全面可知、可控。

二是設(shè)備狀態(tài)自主感知。研制溫度、形變、油色譜、振動(dòng)、桿塔傾斜等微功耗/低功耗的高可靠性傳感器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備本體狀態(tài)量自主實(shí)時(shí)感知，彌補(bǔ)人工巡檢對(duì)關(guān)鍵信息感知的空白。大力推進(jìn)新型智能配變終端規(guī)模化推廣建設(shè)，對(duì)配電網(wǎng)核心設(shè)備和線路的運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境情況等信息的全方位實(shí)時(shí)深度采集，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)狀態(tài)全感知。依托無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、視頻監(jiān)測(cè)、移動(dòng)作業(yè)終端等多類型同構(gòu)或異構(gòu)泛在感知裝備，從時(shí)間、空間上拓展設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境感知覆蓋范圍，作為傳感器感知設(shè)備狀態(tài)信息的補(bǔ)充手段，促進(jìn)多元采集手段相輔相成、綜合應(yīng)用。

三是存量設(shè)備身份標(biāo)簽編碼設(shè)計(jì)。遵循唯一性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性等原則，參照EPC 國(guó)際編碼標(biāo)準(zhǔn)，開展包含設(shè)備所屬單位、電壓等級(jí)、出廠（投運(yùn)）年份、設(shè)備類型等信息的身份標(biāo)簽設(shè)計(jì)，最大限度反映設(shè)備的基本信息。

2.1.3 運(yùn)檢裝備資源感知

研究RFID射頻技術(shù)和統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)，制定統(tǒng)一的電子身份標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)人員、設(shè)備以及裝備與電子標(biāo)簽的一體化，完成電力運(yùn)檢人員、車輛、設(shè)備身份的快速識(shí)別及設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢資源合理調(diào)配和運(yùn)檢進(jìn)度友好管控。

2.1.4 生產(chǎn)環(huán)境異常狀況感知

針對(duì)輸電線路“三跨”（跨高速鐵路、跨高速公路、跨重要輸電通道）隱患問題，基于人工智能的線路“三跨”隱患智能識(shí)別方法，采用“自積累、自更新、自學(xué)習(xí)”的智能化運(yùn)行方式，隱患識(shí)別結(jié)果主動(dòng)推送，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理輸電線路“三跨”隱患，有力提升輸電線路“三跨”區(qū)段發(fā)現(xiàn)隱患的能力，提高運(yùn)維保障工作的效率和質(zhì)量。

2.2 推動(dòng)云霧融合協(xié)同應(yīng)用

以運(yùn)檢要素信息全面感知為基礎(chǔ)，開展面向運(yùn)檢全業(yè)務(wù)場(chǎng)景的要素互聯(lián)邏輯分析，以“智能前端化”思想為指導(dǎo)，圍繞人員、設(shè)備、裝備、環(huán)境要素泛在互聯(lián)、互動(dòng)感知關(guān)系，搭建基于云霧融合的層次化運(yùn)檢信息分析、協(xié)同和控制網(wǎng)絡(luò)，全面應(yīng)用人工智能等技術(shù)推進(jìn)運(yùn)檢業(yè)務(wù)鏈條的智能化改造。

云霧資源均衡模型構(gòu)建。開展運(yùn)檢業(yè)務(wù)全景需求分析，充分利用云霧計(jì)算優(yōu)勢(shì)，搭建基于NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）框架的云霧資源均衡模型，一方面將霧層的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、過濾，及時(shí)判斷應(yīng)對(duì)緊急事件，另一方面根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)整負(fù)載分配，將云數(shù)據(jù)或終端設(shè)備數(shù)據(jù)緩存本地的同時(shí)，將較多的負(fù)載分配給計(jì)算能力較強(qiáng)、鏈路通信開銷較小的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)運(yùn)檢計(jì)算需求在物聯(lián)網(wǎng)云層和霧層的分配布局，綜合平衡計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸成本，提高運(yùn)檢數(shù)據(jù)處理和運(yùn)檢決策效率和質(zhì)量。

基于霧計(jì)算的異常數(shù)據(jù)就地實(shí)時(shí)分析響應(yīng)。通過霧計(jì)算對(duì)高速、實(shí)時(shí)的感知數(shù)據(jù)（毫秒）就地進(jìn)行初步分析運(yùn)算，快速判斷異常數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估，及時(shí)提出檢修建議。對(duì)中等速度、半實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)（秒）進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的故障診斷。同時(shí)，為云計(jì)算中心中、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)所需的數(shù)據(jù)提供特征提取，降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高電網(wǎng)設(shè)備管理效率。

基于云計(jì)算的多元數(shù)據(jù)融合分析預(yù)測(cè)。通過云計(jì)算對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征提取及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)預(yù)警及評(píng)價(jià)診斷輔助決策。對(duì)資源進(jìn)行分析，包括運(yùn)行維護(hù)（巡檢、檢修、技改）、處置（退役、轉(zhuǎn)移、報(bào)廢）的全過程，提高電網(wǎng)設(shè)備資源利用效率。

2.3 構(gòu)建運(yùn)檢全業(yè)務(wù)知識(shí)圖譜

為充分利用電網(wǎng)運(yùn)檢積累的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)，通過知識(shí)圖譜、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的交互應(yīng)用，拓展設(shè)備管理專業(yè)內(nèi)在邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建運(yùn)檢全業(yè)務(wù)知識(shí)圖譜。

符合運(yùn)檢業(yè)務(wù)邏輯的知識(shí)圖譜構(gòu)建?；诤Ａ窟\(yùn)檢案例，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的典型故障知識(shí)庫(kù)，以深度學(xué)習(xí)技術(shù)為推理工具，推動(dòng)機(jī)器對(duì)運(yùn)檢資源及其屬性、資源與各類運(yùn)檢任務(wù)交互等關(guān)系的理解，構(gòu)建符合運(yùn)檢業(yè)務(wù)邏輯的知識(shí)圖譜。

知識(shí)圖譜與深度學(xué)習(xí)交互融合。探索知識(shí)圖譜在深度學(xué)習(xí)模型中的應(yīng)用，將運(yùn)檢全業(yè)務(wù)知識(shí)圖譜中的語(yǔ)義信息輸入到深度學(xué)習(xí)模型中，將離散化知識(shí)圖譜表達(dá)為連續(xù)化的向量，從而使生產(chǎn)過程積累的海量知識(shí)成為深度學(xué)習(xí)的輸入，提升深度學(xué)習(xí)效果。研究基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的知識(shí)圖譜動(dòng)態(tài)優(yōu)化，有效完成泛在電力運(yùn)檢物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)的運(yùn)檢資源識(shí)別、關(guān)系抽取和補(bǔ)全等任務(wù)。

3 結(jié)語(yǔ)

“大云物移智”等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)的發(fā)展，為電力運(yùn)檢業(yè)務(wù)的智慧化、多元化、生態(tài)化發(fā)展提供了有利條件。依托當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)發(fā)展，立足運(yùn)檢全業(yè)務(wù)場(chǎng)景各要素，推動(dòng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)鏈條智能化改造，構(gòu)建要素互聯(lián)、資源均衡的智能運(yùn)檢管控網(wǎng)絡(luò)，在線連接能源生產(chǎn)、傳輸與消費(fèi)各環(huán)節(jié)的人、機(jī)、物,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活。