5G专网在智慧电厂建设中的研究及应用

5G专网在智慧电厂建设中的研究及应用

张建东

福建大唐国际宁德发电有限责任公司，福建省 宁德市 355006

摘要：在5G技术快速发展的背景下，怎样将5G技术融合，使智慧广电更加深入的发展，成为当前业界共同关心的问题。基于此，本文针对5G专网在智慧电厂建设进行探究，以及5G专网的应用情景进行分析，以期对后续相关工作提供参考。

关键词：5G专网；智慧电厂；应用

引言：为了认真贯彻习近平总书记的相关指示，进一步实施集团“1244”发展策略，努力实现“绿色低碳，多能互补，高效协同，数字智慧”的世界级能源供给，福建大唐宁德发电有限责任公司（下简称公司）根据自身的生产和运营状况，积极开展智慧电厂的应用，加速推动企业的数字化转型。

一、工程概要

福建大唐国际宁德发电有限责任公司(以下简称公司)是大唐集团在闽唯一一家火电企业，创建于2003年12月。到现在为止，已有252万千瓦的机组投入运行，总投资额为113.79亿元人民币。网络安全部是公司信息化建设及网络安全管理主管部门，它对公司两化融合及智慧企业建设管理工作负有责任，并主动寻求新技术及前沿科技，在电厂生产运行中进行的应用及推广，从而助力公司数字发电厂建设发展目标。

目前，从部署和安装的观点来看，在现场安保监控领域中，普遍采取的是有线的方法。但是，如果要将所有的摄像机都用有线网络来进行覆盖，那么，在这种情况下，布线的费用会很高，而且效率会很低，还会占用很多的有线资源。Wi-Fi的回传方法也得到了普遍的使用，但Wi-Fi的稳定性很低，而且覆盖范围很小，因此，必须要补充很多AP点来确保其覆盖和稳定。此外，在现有模式中，监控录像必须经由主干网或主干网传送到云计算或服务器上，既增加了网络负荷，又无法保证服务的端对端延迟。

二、项目背景及改造重点

在国家经济快速发展的背景下，电力传输网络、电厂设备等基础建设的安全性越来越重要，各个电力企业都把大量的人力物力用于线路和设备的巡检与维修。当前，电力设备规模大，种类多，更新快，在常规的运营维修中，都是由手工进行现场巡检，只有在现场检查，对故障进行分析，才能制定维修计划。但是，在进行维修的时候，使用的是纸张记录，因此存在着一些问题，这些问题之间存在着很大的联系，因此在进行维修的时候，很难对维修人员进行有效的统计和分析。此外，由于维修人员的人数比较少，因此也就不能更好地为维修人员提供帮助，因此也就不能及时地将设备的安全隐患给排除掉，从而造成了运营的成本比较高。除此之外，还有工作说明书难以记住，巡视的操作标准难以制定，巡视的失误难以避免，巡视的情况难以记录，数据孤立等问题。

与此同时，在电力公司中，大部分都是处于高风险、高电压等的工作环境中，所以很容易出现安全事故，而且一旦有人受到伤害，就不能得到第一时间的通知，从而耽误了救援的时机。生产现场面积大，人员分布分散，人员构成错综复杂，给管理者带来了很大的困难。

在我国的电力系统中，电力网络的建立与发展对电力系统的运行、维护与管理提出了更高的要求。在施工过程中，由于采用的是人工录入的方法，而手动录入又越来越不能适应施工的需要。利用新技术改造电网巡视，以提高巡视工作效率，降低差错，加强管理，已是大势所趋。而AR是一种增强现实的技术，它能够将相机拍摄到的位置和角度，并与相应的图像、视频和3D模型结合起来，将虚拟世界与真实的世界进行交互，这就需要具有高带宽和高响应速率的网络来解决这些问题。

为了对发电厂的工作人员进行规范，可以使用佩戴定位标签和单兵穿戴设备，并将其实时地进行视频等快速的传输，从而达到对操作进行立体控制的目的。将人员的定位信息进行反馈，并与综合的位置服务管理系统相结合，从而可以完成智慧巡检、危险告警、考勤管理、工时统计等业务管理功能，从而可以对企业的管理效率和工厂的安全性进行提升。

三、方案论证

（一）“5G+AR”智慧维度巡视工程

5G+AR智慧巡检项目是以5G为基础，利用增强现实技术（AR）、大数据和智慧感知互动等技术，为现场的操作人员提供实时的操作指引，对数据进行自动地采集、记录和实时的传送到“大数据中心”，以便对操作过程中遇到的问题进行分析和处理，并利用远程会商的功能，帮助现场解决操作上的困难，从而提升电网的运营和维修工作的效率，减少巡检人手的不足，保证电网的安全平稳地运转，从而促进电网的标准化、科学地管理和自动化的监控。

包括AR眼镜（本地）+5G（远程）+移动电话/计算机网络（远程）。在这两种方式中，AR眼镜可以为使用者提供解放双手、第一视角的视频通话，还可以利用实时AR标记等可视化手段，实现高效、精准的远程协作。通过5G技术实现高清晰度的音频和视频通信，为实现远距离协同工作提供了优质的网络服务。

（二）企业的安全生产制度

该系统采用了多层次的治理架构，既能实现对单一工厂的治理，又能实现对多工厂的统筹调度；支撑系统的扩展，可以与监控系统，OA办公系统等现有的业务系统进行连接和连接。主要实现了人员实时位置、巡检路径规划、轨迹复现、电子围栏、告警等基本位置服务，包括人员考勤、指定区域进入/滞留告警、摄像头联动、定位数据可视化等安全管理业务配置

[1]。

四、5G专网在智慧电厂建设中应用

（一）“5G+生产现场监测”应用

在整个工厂的范围之内，建立起5G网络专网，并在生产现场区域和厂区平台的高位，对大量连接到专网的高清摄像机进行集中布控，这样就可以从厂区的高点上俯瞰地面，将厂房的平面范围进行捕获，充分发挥5G网络高带宽、低时延的网络特点，从而实现对生产现场的全程视频监控。

（二）“5G+虚拟现场服务”应用

利用AR增强技术，将实时视频场景作为实景地图，将实时视频中的标签与其他子系统相结合，从而构建出全厂范围内的AR全景虚拟现场模型，从而为全厂生产现场的指导及管控服务[2]。

（三）“5G+设备协同作业”应用

公司已经在2020年完成了智慧佩戴项目，利用智慧安全帽设备摄像头可以向客户提供的实时画面抓取，与视频监控区域图像进行对比，在维修现场施工过程中，可以向客户提供远程现场作业指导、现场行为视频监控、危险区域报警等功能，最终实现对生产现场设备和人员的远程指挥协同作业。5G技术和物联网技术紧密结合，为实现物联网终端的长程无线通信提供了一个良好的网络条件。所以5G技术的灵活性很高，可以用于远程通信。以信息技术发展趋势和公司的数字化转型方向为基础，归纳出具有较高可用性、业务强关联的应用场景。

结论：综上所述，为了保证智慧发电项目的成功实施，国家正加速推动5G通信技术在电力行业中的运用和发展。国家电网有限公司还提出了“5G+智慧电网”的5G新型电力系统建设模式。以5G为代表的信息技术已经跟电力行业进行了深度的结合，因此，公司要把握好5G的机遇，在信息浪潮中完成弯道超车，改变传统媒体“空有资源，内容落后”的局面，对其进行创新，对其进行内容和方式的革新，从而提高其核心竞争力，将其引导到更广泛的领域。

参考文献：

[1]傅文军,胡曼宁,吴海明,孙宇豪.5G专网在新一代数字能源的创新实践[J].中国仪器仪表,2023(03):50-54.

[2]刘虹.基于5G专网的智能电网业务实现方案[J].电信工程技术与标准化,2023,36(02):20-27.