廣東電網(wǎng)廣州供電局研制的兩棲帶電作業(yè)機器人依托5G網(wǎng)絡行動自如、起降靈敏。 徐濤 攝
5G讓智能巡檢又穩(wěn)又快。圖為深圳供電局500千伏鵬城站智能巡檢機器人正在工作。 黃志偉 攝
“4G改變生活,5G改變社會。”不同于傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡“一條管道、盡力而為”的工作模式,在5G時代,運營商可以基于統(tǒng)一的網(wǎng)絡基礎設施提供差異化體驗的“虛擬專用網(wǎng)絡”,以適配不同行業(yè)用戶多樣化業(yè)務場景對網(wǎng)絡的需求。
電網(wǎng)行業(yè)數(shù)字化轉型戰(zhàn)略對電力通信網(wǎng)提出了更高要求,而5G“大帶寬、低時延、廣連接”的三大原生特性,結合網(wǎng)絡切片、邊緣計算等創(chuàng)新技術,能夠很好地匹配泛在、靈活、經濟、安全、可靠的電力通信需求。
南方電網(wǎng)公司自2017年已開展5G+智能電網(wǎng)應用研究,攜手各方共建5G+智能電網(wǎng)生態(tài)圈。今年初,進一步明確,與國內電信運營商合作,促進雙方在5G應用領域的互補與粘合。
在5G的加持下,智能電網(wǎng)的應用場景被抱以巨大的想象空間。南方電網(wǎng)計劃的5G+智能電網(wǎng)示范應用場景就有五十多個。那么,這些應用場景究竟有哪些?又將帶來哪些顛覆性的改變呢?
5G+智能巡檢
機器人即刻“起飛”
在500千伏深圳變電站,深圳供電局工作人員在手提電腦上輕輕一點,站內的巡檢機器人瞬間自如地開始工作。只見它沿著設定的軌跡緩緩前進,頭部攝像頭不時轉動,對設備上的開關、壓板、指示燈、儀表等進行識別和讀數(shù),與以往不同的是,此次擔任信號傳輸?shù)?ldquo;使者”是5G網(wǎng)絡。
5G是新一代信息通信技術升級的重要方向,具有“大帶寬、低延時、廣連接”的優(yōu)勢。借助5G技術,巡檢機器人在接受信息和任務指令、傳輸高清視頻流時更加快捷,有效地提升了巡檢效率。
巡檢是變電站運行安全的重要保障。隨著經濟迅猛發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模越來越大,輸變電設備的數(shù)量也越來越多,智能巡檢機器人便應運而生,500千伏深圳變電站5G巡檢機器人更是南方電網(wǎng)首例。
“以往,變電站的智能巡檢機器人應用只能通過4G或WiFi網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。受4G和WiFi技術的上行帶寬不足、時延高、安全性不足等限制,巡檢機器人難以大范圍推廣。”深圳供電局相關負責人介紹道,“而5G解決了這些問題。”
5G網(wǎng)絡的速率是4G網(wǎng)絡的幾十倍。數(shù)據(jù)信息從網(wǎng)絡一端傳輸?shù)搅硪欢怂钑r間低至1毫秒,快到“無感”。這使巡檢機器人不僅能夠實時接受信息和任務指令,還能實時把高清視頻圖像回傳至指揮中心,對設備運行狀況進行分析和診斷,巡檢和運維效率大幅提升。
在東莞供電局500千伏縱江站,5G無人機停機坪的建成揭開了全程自動無人機智能化巡視作業(yè)的新篇章。在疫情期間,該局在變電站特巡工作中運用“機器人+無人機”對站內設備實行“上天入地”式巡檢,并應用智能巡檢技術——5G無人機停機坪進行保供電工作。
以往,變電站、輸電線路設備巡視,須出動多名技術人員駕車攜帶無人機奔赴各巡視點操作,巡視影像需帶回辦公場所進行數(shù)據(jù)拷貝后才可供后方專家查看分析。而現(xiàn)在只需要值班人員下發(fā)“保供電巡視”任務命令,無人機即可自動執(zhí)行巡視任務,在飛回停機坪自動更換電池期間,依托5G網(wǎng)絡大帶寬特性,以700兆比特每秒的高速率將高清巡視影像自動、實時回傳至主站,使得后臺指揮人員、技能技術專家等也能一同“跟隨”無人機進行巡視。
這打通了巡視現(xiàn)場與后方團隊的銜接壁壘,還能極大減少巡維人員現(xiàn)場拷貝數(shù)據(jù)與現(xiàn)場操作無人機工作,為輸電、變電基層班組減負。
廣州供電局創(chuàng)新研制的兩棲帶電作業(yè)機器人是集在線巡視和帶電作業(yè)為一體的神器,當工作人員操作遙控器時,機器人騰空而起,可以穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)?ldquo;掛”在離地近30米的導線上,當有飄掛物時,機器人還可以沿著導線軌道平穩(wěn)走向飄掛物,機械臂上的刀具飛速旋轉,三下五除二就把金屬飄掛物拿下。
“這種機器人能上天飛、下地走,避免了人工高空登塔帶電作業(yè)帶來的安全隱患。”廣州供電局電力調度控制中心通信科科長孫磊說,“兩棲帶電作業(yè)機器人原本也可以用,但是有一定的局限性,傳統(tǒng)的WiFi技術存在跨區(qū)中斷的弊端,非電力業(yè)務對基站資源的擠占導致4G無法充分滿足業(yè)務承載需求,在5G的加持下,可以滿足網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋和大帶寬,從而大大提升使用效果。”
5G+應急通信 打造抗災保電高速公路
隨著社會飛速發(fā)展,人們對電力保障的要求越來越高。應急通信技術則是搶險救災、各類保供電的信息交互神經中樞。
東莞供電局以電力應急通信保障車為核心,在廣東移動優(yōu)質5G網(wǎng)絡支撐下,實現(xiàn)了保電工作的3個“實時”——保電作業(yè)數(shù)據(jù)實時回傳、保電現(xiàn)場情況實時查看、現(xiàn)場指揮實時溝通,從而實現(xiàn)應急中心值班人員對保電現(xiàn)場全程現(xiàn)場可視、數(shù)據(jù)可看、決策可指揮。
這些基于5G網(wǎng)絡搭建的應急指揮中心、應急指揮車、便攜式終端間的互聯(lián)通信系統(tǒng),為保電作業(yè)提供了一種移動式、高速、即時的數(shù)據(jù)傳送方式,使無人機保電巡視工作較以往人工拷貝方式減少至少4小時的數(shù)據(jù)拷貝時間,大大提高保電巡視工作效率。
去年12月12日,中國移動聯(lián)合南方電網(wǎng)、華為公司和廣東省電信規(guī)劃設計院在深圳完成了5G電力應急通信測試。測試模擬地震、雨雪、洪水、故障搶修等災害環(huán)境下的電力搶險救災場景,通過應急通信車搭載5G基站進行現(xiàn)場支援,為現(xiàn)場多種大帶寬多媒體裝備提供大帶寬回傳能力,支撐現(xiàn)場高清視頻集群通信、指揮決策。
測試現(xiàn)場部署集群通信設備、高清攝像頭、無人機等多類型終端,通過接入電力應急通信車搭載的5G基站連入5G網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場集群通信,并充分利用5G大帶寬的優(yōu)勢,將多路高清視頻回傳至遠端的指揮中心,實現(xiàn)指揮中心對現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控,為指揮決策提供重要依據(jù)。
“廣東多發(fā)臺風等自然災害,我們需要發(fā)達以及完善的通信網(wǎng)絡,將通信手段、通信措施延伸到每一個需要了解的細節(jié)。”廣東電網(wǎng)電力調度控制中心通信管理部副部長付佳佳說。
將來,在5G技術的加持下,在自然災害、保供電等特殊場景面前,將可以進一步做到把全景狀態(tài)實時傳回指揮中心。“讓決策團隊不在現(xiàn)場,但是仿佛身臨其境,以便集中智慧為下一步的工作作出科學決策。”付佳佳說。
他提到,運用5G技術更可以形成一張“異構通信網(wǎng)絡”,“異構通信網(wǎng)絡”相當于把多種技術、多種方式、多種設備組建在一起,充分發(fā)揮5G、衛(wèi)星、光纖、無線等通信技術的優(yōu)點,變成一張完整的為人們提供服務的通信網(wǎng)絡。
“在自然災害等場景下,電網(wǎng)可以協(xié)同運營商,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,融合多種通信技術共同組網(wǎng),這樣既可以保證電網(wǎng)在應急狀態(tài)下的通信需求,也可以幫助運營商在極端環(huán)境下快速恢復通信能力,它的價值不僅僅局限在電網(wǎng)。”付佳佳介紹。
5G+差動保護
實現(xiàn)停電“零感知”
南方電網(wǎng)公司也與中國移動、華為等通信領域領先的公司積極聯(lián)合,在產、學、研、用各環(huán)節(jié)通力合作,并在深圳開展5G智能電網(wǎng)應用示范,其中,就包括年初在深圳坂田完成的全球首條5GSA網(wǎng)絡差動保護配網(wǎng)線路測試。
“差動保護是繼電保護里性能最優(yōu)越的保護之一,靈敏度和可靠性極高,被保護設備發(fā)現(xiàn)輕微的故障立馬可以啟動保護并正確動作,同時不影響其他設備正常運行。”深圳供電局電力調度控制中心繼電保護部專責王廷凰介紹說。
這就好比,當故障發(fā)生時,差動保護就像電網(wǎng)“大腦”,可對故障第一時間作出智慧判斷,快到0.02秒即可實現(xiàn)自動隔離,大幅降低配網(wǎng)故障供電恢復時間,真正實現(xiàn)停電“零感知”。
但差動保護的應用需將線路兩側數(shù)據(jù)進行比對,依賴于通信傳輸通道。經過多年建設,電力主網(wǎng)已使用光纖直連實現(xiàn)差動保護的覆蓋應用。但是,35千伏以下配電網(wǎng)絡,由于點多面廣等客觀原因,一直無法大規(guī)模地推廣應用。
“配電網(wǎng)絡包含輸電設備、變壓器、配電保護設備、輸電線路等,假如也按照鋪設光纖有線連接的方式去大規(guī)模部署的話,無論鋪設成本,還是建設難度都極大。”深圳供電局電力調度控制中心通信部專責龔立寬表示。
“4G的特性不能滿足我們差動保護的要求,我們要求是在15毫秒之內,現(xiàn)在5G低時延這個特性正好可以滿足。”深圳供電局電力調度控制中心通信部主管周建勇說,配網(wǎng)要實現(xiàn)差動保護的突破,最重要就是通信手段升級,而5G正好是解決此問題的“藥方”。
憑借超低延時,5G網(wǎng)絡可以代替光纖,精確運用差動保護技術快速隔離故障點,將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級。最大限度地保障了用戶用電需求,同時也顯著提升配網(wǎng)管理效率。
5G網(wǎng)絡一項備受關注的特點在于切片技術。就像城市交通對不同車輛劃分不同車道實施分流管理一樣,差動保護、智能巡檢等場景,都可以在5G電力切片技術下并行不悖。
5G電力切片技術,為電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)傳輸提供了更加安全、可靠、實時、高效的通信網(wǎng)絡支撐,從而使得電網(wǎng)運營更智能、電網(wǎng)企業(yè)更智慧,也給電力用戶帶來全新的體驗。
南網(wǎng)傳媒全媒體記者 韓曉彤 通訊員 祝凱 劉卉 徐浩 鄒鐘璐 陳成聰
■ 觀點
為何說5G改變社會?
新基建大幕拉開,5G被寄予厚望。
在中國經濟新舊動能轉換的關鍵節(jié)點,5G建設相當于是為下一輪科技創(chuàng)新做了一個打底的工作,無論是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+、車聯(lián)網(wǎng)還是各式的下游應用,在萬物互聯(lián)的未來,都需要5G先行,扮演國內新基建的龍頭。
新基建這一稱呼區(qū)別于舊基建,所謂“新”更多是新在科技含量。那么,5G到底與之前的網(wǎng)絡有何不同?5G在新基建中需要承擔什么樣的使命?
綜合來看,可以從三個方面來解釋5G的與眾不同。
第一,從技術角度看,5G具有更加先進的技術特性,5G的接入速率、時延和連接密度等幾個關鍵指標,與4G相比有一個數(shù)量級也就是10倍的提升。
其次,從應用角度看,5G提供了更全面、更豐富的業(yè)務應用支撐,它定義了三大類業(yè)務場景,分別是eMBB,“增強移動寬帶”,uRLLC,“高可靠低時延連接”,以及mMTC,“大規(guī)模機器通信”。
這三大類業(yè)務場景可以說涵蓋了今天能夠看得到的幾乎所有業(yè)務應用領域,所以5G業(yè)務應用范圍,比3G和4G有了很大的拓展。3G、4G主要是面向移動寬帶,也就是我們今天經常談的移動互聯(lián)網(wǎng),但到了5G時代,應用拓展到了高可靠低時延的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)以及mMTC物聯(lián)網(wǎng)場景。
第三,從產業(yè)特性看,3G、4G面向移動互聯(lián)網(wǎng),尚處在消費互聯(lián)網(wǎng)階段,應用以面向個人用戶的生活和娛樂為主。與以往不同,5G時代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已從消費互聯(lián)網(wǎng)邁入產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)階段,因此,5G的發(fā)展重心和業(yè)務增長點將在產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)領域,5G最重要的特點就是跟產業(yè)結合,實現(xiàn)萬物智聯(lián),推動整個社會和行業(yè)的數(shù)字化轉型,這是5G的最大價值所在,也是5G跟過去不一樣的地方。
5G的技術特性跟當今經濟社會數(shù)字化轉型的這種內在需求結合起來,將能夠改變產業(yè)發(fā)展形態(tài),就像大家經常說的5G改變社會。
■ 5G應用前瞻
消息
3G/4G時代,微信等社交應用把短信徹底邊緣化,但5G時代,運營商“隆重”推出5G消息,希望能夠重塑“短信”昔日輝煌。
5G消息業(yè)務是終端原生基礎短消息服務的全新升級,依照交互方式大致可分為兩類:即個人用戶之間,以及企業(yè)與個人用戶之間的信息交互。對于個人用戶而言,5G消息將打破傳統(tǒng)短信對每條信息的長度限制,內容方面也將突破文字局限,實現(xiàn)文字、圖片、音頻、視頻、位置等信息的有效融合。
在5G時代,功能更強大兼具互聯(lián)網(wǎng)屬性的5G消息,將幫助運營商把短信業(yè)務重新喚醒,由于其同樣具有社交屬性,有可能幫助運營商打出一片新天地,蠶食第三方社交應用的部分蛋糕。
視頻
5G高帶寬帶來視頻傳輸?shù)谋憷@為5G視頻的爆發(fā)創(chuàng)造了條件。4G時代,抖音、快手等小視頻應用已經廣受歡迎,在5G時代,有更好的網(wǎng)絡條件,5G視頻是最被期待的5G應用之一。
游戲
5G網(wǎng)絡的大帶寬、低時延,被認為將顛覆傳統(tǒng)游戲行業(yè),會出現(xiàn)大量的云端游戲。
游戲放在云端平臺處理好,玩家們無需購買昂貴的高性能設備就可以體驗一些大型重度游戲。手游、PC游戲、主機游戲等游戲有望在5G時代都被云端化。
智能制造
為了更好地迎合消費者的需求、處理各式各樣的狀況,制造業(yè)需要對生產流程進行更精細的控制,近年來出現(xiàn)了柔性制造的概念。
智能制造融合了5G、云計算和AI等技術,通過更加靈活高效的生產系統(tǒng),能夠滿足柔性制造的需求,讓企業(yè)快速應對快速變化的市場。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質和核心是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來。5G可以幫助制造業(yè)拉長產業(yè)鏈,形成跨設備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通,從而提高效率,推動整個制造服務體系智能化。
無人駕駛
無人駕駛,顧名思義,全靠信息化系統(tǒng)的智能駕駛來掌控車輛。在工業(yè)領域、特定園區(qū),5G無人駕駛已經得到了很多應用。
智慧醫(yī)療
今年因為新冠疫情,5G等新科技被大量應用在疫情防控和醫(yī)療領域。很多5G智慧醫(yī)療方案得到了應用。多家醫(yī)院開展了基于5G網(wǎng)絡支持的遠程手術、專家遠程會診等等。
特定行業(yè)、特定企業(yè)定制解決方案
5G作為信息基礎設施,未來各行各業(yè)都將陸續(xù)用上5G、AI、大數(shù)據(jù)等新科技,從而形成針對特定行業(yè)、特定企業(yè)度身定制的解決方案。
如果說三大運營商5G網(wǎng)絡投資更多是拉動通信行業(yè)的投資機會,那么5G應用需要通信和IT技術融合來形成解決方案,這給IT行業(yè)帶來大量的機會。
南網(wǎng)傳媒全媒體記者 韓曉彤 綜合整理
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