5G通信技術(shù)在電力施工中的應(yīng)用

徐仁治

國網(wǎng)四川省電力公司自貢市榮州供電分公司，四川 自貢 643100

0 前言

5G通信技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)所傳輸?shù)?G、3G、4G信號都屬于相同的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是相較于傳統(tǒng)通信技術(shù)，5G通信技術(shù)傳輸?shù)男畔⒘扛?、傳送速度更快，其傳輸信息容量大約是4G的50倍，傳輸速率高達(dá)10 Gb/s，大約是現(xiàn)有4G的100倍，能連接設(shè)備數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有任何通信技術(shù)的容納量[1]。

5G通信技術(shù)其實(shí)早幾年就已經(jīng)出現(xiàn)，近幾年，隨著通信信號相關(guān)設(shè)備設(shè)施建設(shè)的逐步完善，5G信號更加暢通，覆蓋更廣泛的區(qū)域。同時，在光纖電纜通信設(shè)備的助力下，5G通信技術(shù)讓網(wǎng)絡(luò)傳輸直接“飛”起來，前后信息網(wǎng)絡(luò)傳輸延時不到1 ms，這為物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能提供了扎實(shí)的信息傳輸基礎(chǔ)條件。特別是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)中儀器儀表智能采集的數(shù)據(jù)、視頻、記錄等，可以利用5G通信技術(shù)，通過各大位點(diǎn)的室分天線，更快捷地將信號傳輸至基站，從各個觀測點(diǎn)傳輸至總控制臺。從第五代通信技術(shù)——5G通信技術(shù)的發(fā)展可以預(yù)見，不僅更多通信運(yùn)營商可以選擇更便捷、更優(yōu)惠的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而且更多制造業(yè)、工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域也在嘗試引入5G通信技術(shù)，以在保證通信效率的同時，壓縮運(yùn)營成本，提高企業(yè)收益[2-3]。

1 電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)

1.1 定義

電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)是指在電力施工運(yùn)行過程中的各個環(huán)節(jié)應(yīng)用5G通信技術(shù)并聯(lián)電力施工系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，利用傳感器、服務(wù)器、控制器，實(shí)現(xiàn)整個施工運(yùn)行過程遠(yuǎn)程、自動的智能施工控制管理。電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)際產(chǎn)品，繼承了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)時傳感、智能識別技術(shù)，同時利用5G通信技術(shù)，快速地將數(shù)據(jù)挖掘出的關(guān)鍵信息實(shí)時傳送到指定監(jiān)控位置上。該新型的電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)克服了傳統(tǒng)人工控制的管理方式，一方面，可以極大地減少電力施工控制中心、施工現(xiàn)場指揮、施工現(xiàn)場管理的值班調(diào)控，不再耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力；另一方面，5G通信技術(shù)能有效銜接人與物、物與物，巧妙應(yīng)用感知識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力、信息和設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)集中、高度統(tǒng)一的智能管理，徹底擺脫電力物聯(lián)網(wǎng)施工中安全管理的難題。這是傳統(tǒng)電力施工技術(shù)的突破性革新。

1.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）智能采集數(shù)據(jù)優(yōu)勢。在電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)中，增加設(shè)置了電力指標(biāo)檢測傳感器，能利用5G通信技術(shù)采集和傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)時實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能設(shè)備檢測、設(shè)備調(diào)試、設(shè)備維修。（2）協(xié)調(diào)電力施工設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。能及時檢測施工系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的周邊情況數(shù)據(jù)，控制電力施工相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，確保電力施工質(zhì)量與施工安全。（3）壓縮通信傳遞流程。電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)改變了傳統(tǒng)層級信息傳遞模式，能靈活開展電力物聯(lián)網(wǎng)施工設(shè)備檢測工作，構(gòu)成通信互聯(lián)實(shí)時交流應(yīng)急反應(yīng)群體，為電力施工中任何可能出現(xiàn)的突發(fā)事件制訂應(yīng)急預(yù)案。

1.3 存在的問題

5G通信技術(shù)下的電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)雖有一定優(yōu)勢，但也存在一些問題，主要集中在網(wǎng)絡(luò)安全性與數(shù)據(jù)可靠性兩個方面。5G通信技術(shù)與電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)的融合應(yīng)用將大量運(yùn)用到大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如何在商業(yè)模式的多樣化情況下，保護(hù)好電力施工數(shù)據(jù)安全和個人隱私保護(hù)，是亟須深入研究與分析的問題，必須通過健全制度以落實(shí)。另外，靈活便捷的電力物聯(lián)網(wǎng)施工系統(tǒng)也對電力施工過程中的人員管理、施工設(shè)計(jì)、工地運(yùn)營、管理秩序、通信模式等提出了新要求，既要充分發(fā)揮5G通信技術(shù)優(yōu)勢，又要給予電力施工足夠的安全保障。

2 新型配電網(wǎng)自控技術(shù)

2.1 定義

電力配電網(wǎng)施工工程涉及的用戶較多，對配電網(wǎng)施工管理安全性、運(yùn)行可靠性和調(diào)整迅捷性提出了全新要求。應(yīng)用5G通信技術(shù)可以智能調(diào)控配電網(wǎng)施工的每個運(yùn)營環(huán)節(jié)，并自動感知用電用戶具體需求，根據(jù)不同情況、不同條件、不同狀態(tài)，及時準(zhǔn)確地調(diào)整全方位用戶用電實(shí)際情況。例如，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算預(yù)測，記錄用戶用電時間段、用電量、用電負(fù)荷，智能、自主優(yōu)化改進(jìn)配電網(wǎng)用電流量分配方案。配電網(wǎng)自控技術(shù)就在以客戶為中心的背景下應(yīng)運(yùn)而生，采用面向互聯(lián)網(wǎng)的開放軟性管理調(diào)控技術(shù)，同時借助SDN技術(shù)、NFV技術(shù)等技術(shù)，徹底解決了傳統(tǒng)電力配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)人工不科學(xué)的控制管理模式。這種以人為本的新型控制技術(shù)體現(xiàn)出差異化分配資源的新特點(diǎn)，為不同情況的用戶提供個性化、差異化服務(wù)，根據(jù)智能計(jì)算出的預(yù)估實(shí)際需求，切換實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電量自控量身定制、實(shí)時調(diào)配、動態(tài)管理。

2.2 具體應(yīng)用

（1）5G通信技術(shù)在配電網(wǎng)施工自動檢測中的應(yīng)用。配電網(wǎng)施工自動檢測技術(shù)是指將智能儀表分配到配電網(wǎng)施工的各個環(huán)節(jié)，配備設(shè)置好專用室分天線，通過5G通信技術(shù)營造蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將電力物聯(lián)網(wǎng)施工或配電網(wǎng)施工中的重大運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)收集至5G通信技術(shù)配合網(wǎng)絡(luò)收集器，并通過光纖傳輸至基站，從而形成一個全面的智能矩陣隊(duì)列。每一個分布式IO采集站通過廣覆蓋面的監(jiān)測站點(diǎn)智能化采集配電網(wǎng)施工實(shí)時數(shù)據(jù)，利用5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)連接的智能傳感器，將電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)時、準(zhǔn)確地傳輸?shù)轿?，?shí)時反饋到智能儀表云服務(wù)器。5G通信技術(shù)支持的智能化儀表配電網(wǎng)施工自動檢測技術(shù)不僅可以解決單獨(dú)的收發(fā)器與基站光纖高效傳輸問題，全面降低配電網(wǎng)施工自動檢測維修運(yùn)營成本，還可以利用大量現(xiàn)有的已經(jīng)配備的智能儀表協(xié)調(diào)配合，共同完成配電網(wǎng)施工自動檢測監(jiān)測任務(wù)?？傊?，應(yīng)用5G通信技術(shù)有助于克服配電網(wǎng)施工自動檢測技術(shù)的布局有限、協(xié)同合作機(jī)制缺乏的不足。

（2）5G通信技術(shù)在配電網(wǎng)施工管理中的應(yīng)用。智能化配電網(wǎng)施工管理運(yùn)行是電力設(shè)施建設(shè)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，直接影響電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)的建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量。在配電網(wǎng)施工管理中，大量應(yīng)用5G通信技術(shù)手持式智能終端設(shè)備可以實(shí)時、全面地檢查分析配電網(wǎng)施工中的各個環(huán)節(jié)，不僅極大地提高了配電網(wǎng)施工管理安全檢查的準(zhǔn)確度和有效性，而且在傳輸層面單獨(dú)建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)安全可靠、高效運(yùn)行，從而為電力施工企業(yè)節(jié)省配電網(wǎng)施工管理運(yùn)行費(fèi)用，也能夠?qū)崿F(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)通信加密數(shù)據(jù)的目標(biāo)。在配電網(wǎng)施工管理運(yùn)行中，點(diǎn)檢工作人員可以用5G通信技術(shù)手持式智能設(shè)備隨時傳輸智能配電網(wǎng)施工的檢修搶修信息，隨時傳遞出任何點(diǎn)檢狀態(tài)數(shù)據(jù)，及時發(fā)出突發(fā)緊急搶修任務(wù)，甚至將一些有意義的音頻信息保存至5G通信技術(shù)云存儲平臺。利用5G通信技術(shù)開發(fā)的手持式智能終端，特別是進(jìn)行配電網(wǎng)施工檢修搶修時，可以為現(xiàn)場檢測人員隨時傳輸檢修搶修視頻畫面。對于突發(fā)應(yīng)急現(xiàn)場的配電網(wǎng)施工運(yùn)行異常，通過手持式智能終端進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)分析，甚至邀請技術(shù)專家共同參與視頻討論，通過遠(yuǎn)程智能化解決各類技術(shù)難題。利用5G通信技術(shù)將配電網(wǎng)施工異常數(shù)據(jù)匯總并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，既能加快配電網(wǎng)施工的速度和質(zhì)量，又能有效減少配電網(wǎng)施工安全質(zhì)量事故的發(fā)生。

（3）5G通信技術(shù)在配電網(wǎng)施工控制中的應(yīng)用。5G通信技術(shù)智能儀表所采集和傳輸?shù)臋z測控制數(shù)據(jù)，不但用戶數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度更高、時效性更強(qiáng)，而且為優(yōu)化5G通信技術(shù)在配電網(wǎng)中的施工控制調(diào)度以及為其在配電網(wǎng)中的施工電力負(fù)荷預(yù)測打下了基礎(chǔ)。同時，接入5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)滿足了數(shù)據(jù)傳輸速率不延時的要求，由此可以應(yīng)用在更廣泛的方面，用于更高精度的領(lǐng)域。特別是對于有些偏遠(yuǎn)的配電網(wǎng)施工區(qū)域，如山區(qū)、設(shè)備密集區(qū)域或者無法安裝有線網(wǎng)絡(luò)的地方，配電網(wǎng)施工是一個很好的替代性選擇。配電網(wǎng)施工5G通信技術(shù)手持式智能終端可以降低配電網(wǎng)施工儀表功耗能率，降低聯(lián)結(jié)儀表有線設(shè)備消耗，節(jié)約一大筆電纜光纖、相應(yīng)轉(zhuǎn)接、建設(shè)施工的工程費(fèi)，以及日常維護(hù)、使用管理所需要的人力資源等費(fèi)用。特別是當(dāng)配電網(wǎng)施工出現(xiàn)技術(shù)故障時，5G通信技術(shù)云服務(wù)器中的設(shè)備故障診斷算法，可以按照大數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果，實(shí)時分析得出故障信息。5G通信技術(shù)所承載數(shù)據(jù)量很大，不僅包括日常運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場點(diǎn)檢數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場視頻畫面等，還可以將現(xiàn)場采集的電流強(qiáng)度、電壓信號傳輸回云服務(wù)器，根據(jù)故障指示器人工智能計(jì)算得出配電網(wǎng)施工的狀態(tài)調(diào)整最佳方案。當(dāng)配電網(wǎng)施工絡(luò)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)流、信息流、畫面流不平衡時，可以第一時間下發(fā)切除故障部位的指令，通過云服務(wù)器計(jì)算出最佳調(diào)整指令，利用5G通信技術(shù)對負(fù)荷預(yù)測發(fā)出動態(tài)負(fù)荷調(diào)整指令，借助5G網(wǎng)絡(luò)的高速傳輸和低延時特性，及時準(zhǔn)確高效處置好任何突發(fā)情況，應(yīng)對技術(shù)故障帶來的突發(fā)情況，減少事故可能帶給電網(wǎng)用戶的不良影響[4]。

3 結(jié)束語

文章詳細(xì)介紹了電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)、配電網(wǎng)自控技術(shù)，從概念定義、應(yīng)用領(lǐng)域、優(yōu)勢與短板等層面介紹了5G通信技術(shù)在電力施工領(lǐng)域的應(yīng)用。盡管電力施工領(lǐng)域5G通信技術(shù)應(yīng)用才剛剛開始，僅僅是將電力物聯(lián)網(wǎng)施工技術(shù)和智能自動控制技術(shù)與5G通信技術(shù)相結(jié)合，依托5G通信技術(shù)大容量、快速度的數(shù)據(jù)傳輸、及時反映等實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，但是相信在不久的將來，5G通信技術(shù)將大量應(yīng)用在更多領(lǐng)域，如制造業(yè)、建筑業(yè)等，未來人們的生活方式會發(fā)生改變，未來社會發(fā)展步伐會更加迅捷、更加堅(jiān)定。