基于5g技术的智能巡检系统

基于5g技术的智能巡检系统

林志峰 ,王伟

国能浙江北仑第三发电有限公司

摘要：伴随电厂不断朝着智能化方向发展，许多先进技术被应用在电厂无线网络领域当中，而5G通信技术便为其一。本文首先简要分析了5G通信技术的具体应用场景，探讨了其在电厂智能巡检系统中的具体应用，望能为此方面应用研究提供一些参考。

关键词：智能巡检系统；5g通信技术；应用场景

5G通信技术实际就是第5代移动通信技术，具有三大突出优势，分别是低延时、高可靠性与高带宽，与人工智能、大数据、云计算等领域相辅相成，共同推动全行业朝着数字化方向而发展。对于5G通信技术而言，其凭借全空间连接、超强实时能力、高数据传输速度等优点，已发展成为国家层面的核心战略技术。对于发电行业而言，其乃是两大领域的基础构成，即智慧制造、智慧能源，在电厂智能化进程当中，采用5G通信技术势在必行。需指出的是，作为新一代的蜂窝移动通信技术，5G通信技术较之4G，无论是在数据传输速率上，还是在可靠性、网络时延等方面，都有大幅提升，凭借高可靠性、强连接、低延时及高带宽等优势，可以较好的对电厂无线连接方式所存不足给予弥补，为电厂各种数据通信业务的实现提供支撑。本文就其在智能巡检系统中的应用剖析如下。

1.5G通信技术的具体应用场景分析

国际电信联盟（ITU）围绕5G通信技术，总结了其具体应用场景，即超高可靠低延时通信（uRLLC）、大规模机器类通信（mMTC）、增强移动宽带（eMBB）。（1）eMBB。对于eMBB而言，其将5G通信技术的高带宽特性作为侧重点，而超密集组网技术（UDN）、大规模多输入多输出技术等为其核心技术；在对带宽有着非常大需求的应用场景当中，此特性能够提供高品质、高效率的数据传输服务。需指出的是，电厂运行中所使用的人工智能（AR）远程专家故障诊断平台及高清视频传输业务等，都属此应用场景。（2）mMTC。mMTC的核心技术不仅有物联网，而且还有边缘计算等，其所体现的是5G时代的万物互联。在此类场景当中，所囊括的是电厂中医数据采集、传感器为目标的相关应用，比如在电厂智能巡检系统当中，无论是各种移动巡检终端，还是数据中心与终端间的通信，都将5G通信技术当作其网络连接方式，以此来最大程度满足终端间通信对网络实时性、移动性的基本要求。（3）uRLLC。uRLLC多用于对时延、通信可靠性有较高要求的场景。诸如电厂远距离设备控制系统、部分大型设备等，都能够借助5G通信技术来为无线连接的高可靠低延时提供切实保障。

2.电厂智能巡检系统中5G通信技术的应用

2.1电厂智能巡检系统所存问题分析

现阶段，一些电厂采用机器巡检对传统的部分人工巡检进行替代，但此方式存在许多需解决的问题，如有线通信的使用，需进行电缆的敷设，需要改造工程车间的设施环境，如果是在那些十分复杂的生产环境当中，此项改造会有较大的难度。另外，有线通信会对终端的巡检范围造成限制，致使巡检场景比较固定，比如在高空巡检等业务当中，有线连接将难以满足相关的通信要求，难以做到全厂的巡检。

对于无线通信而言，其能够将有线连接的空间限制进行一定程度的打破，使巡检范围得到拓宽，促进巡检质量的提升。表1是若干常用无线通信技术的比较，从中可知，采用蓝牙、WiFi会面临与有线通信那样难以实现对全厂进行全部覆盖式的巡检；此外，当前，诸如4G通信技术、蓝牙、WiFi等仍有着较低的数据传输速率，并且还存在着较差的抗电磁干扰能力，可能会造成巡检采集的各种数据传输（如高清视频）受阻，降低图像传输的清晰度，出现传输迟滞、画面缺失等情况。

表1  对比常见无线通信技术

总之，既往的有效、无线通信方式主要存在的问题有数据传输速率较低、巡检范围受限等，难以与电厂智能巡检要求相满足。

2.2以5G通信技术为基础的火电厂智能巡检系统

本文基于传统的厂智能巡检系统架构，探讨了以5G通信技术为基础的智能巡检系统，其主要由6部分构成，即巡检目标、巡检员、DCS/SIS、智能巡检终端、巡检数据处理中心、智能巡检可视化平台。对于巡检终端而言，其借助5G通信技术来实施无线通信，当完成数据采集后，会向数据中心进行传送，且由其进行预处理，与此同时，利用厂级工业以太网，与可视化智能管理平台、DCS/SIS同步，建立能够将全厂巡检完全覆盖的电厂智能巡检系统。

2.2.1采集巡检数据

为了与电厂复杂生产环境相适应，为数据采集的实时性、完整性提供切实保障，巡检终端依据巡检环境进行不同规模、不同类型的5G通信模块、视频采集系统、传感器模组等的配置，其中，对于5G通信模块而言，主要用作终端之间的数据传输服务、高效通信。

需要指出的是，在整个智能巡检终端当中，视频及图像数据采集为其基础性工作，囊括多种重要数据，比如设备运行实况、各类表数据等，都需要即时回传。比如有无人机Li DAR扫描而得到的大量实时数据，需＞200Mbps的传输带宽。现阶段，一些4G通信网络的平均吞吐量能够达100Mbps，但仍难以满足上述要求。所以，需借助5G通信技术来提供更低延迟及更高速度，促进云服务访问速度的改善与优化，将实时传输图像所存在的各种问题有效解决掉，如延迟卡顿、清晰度低等。此外，5G通信技术能够将巡检工作对通信移动性方面的要求给予满足，为巡检终端在移动时与其他终端、数据中心之间的实时信息交互提供切实保障。

2.2.2巡检终端控制

针对巡检终端而言，当其采集好数据之后，会产生大量的待处理数据，而5G通信技术当中的网络边缘计算，可以使端到端之间的网络延时大幅降低，平均＜10ms，可以较好的将无线连接中控制指令发送高延时问题给有效解决掉。比如图像数据，完成采集后，可向边缘计算节点就近发送，由其进行各种图像处理，比如目标跟踪、图像识别等，而边缘结算节点以此为基础，进行终端控制指令的下发。此外，食品数据能够向数据中心同步回传，实施预处理，最终可达到实时可视化监控巡检流程的目的。

3.结语

综上，电厂智能巡检系统当中所充斥的各种巡检终端，对通信移动性、实时性及传输带宽等，均有着较高要求，既往的有、无线通信方式难以对上述要求同时满足，而对于5G通信技术而言，则能够为移动终端之间的稳定网络连接提供保障，促进数据传输迟延的降低以及巡检质量的提高。

参考文献：

[1]卢洪涛，陈玥.基于无人机技术的5G基站巡检方案[J].广东通信技术，2018，38（4）：2-5.

[2]康渭铧，邓远宁，莫修权.基于5G无人机电力巡检技术[J].科技创新导报，2020，17（5）：12-13.

[3]张鹏，张云峰，周政，等.基于5G技术的特高压密集输电通道无人机自主巡检系统的设计与实现[J].中国新通信，2022，24（4）：130-132.