王振明，國(guó)家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司專責(zé)。

董玉震，錫盟—泰州±800kV特高壓直流工程天津直流線路業(yè)主項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理。

宋華松，淮南—南京—上海1000kV特高壓交流工程安徽線路業(yè)主項(xiàng)目部副經(jīng)理。

未來(lái)幾年我國(guó)將建設(shè)9條特高壓輸電通道以防治霧霾，在特高壓電網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到特高壓的工程建設(shè)管理現(xiàn)場(chǎng)，必將成為重要的發(fā)展方向。

現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在特高壓輸變電工程建設(shè)管理中得到應(yīng)用，但由于工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的特殊性，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用只能提供數(shù)據(jù)報(bào)送等輔助性功能，不能實(shí)現(xiàn)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和形象展示。隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，未來(lái)幾年我國(guó)將建設(shè)9條特高壓輸電通道以防治霧霾，特高壓變電站工程建設(shè)數(shù)量將達(dá)到20余個(gè)，特高壓線路達(dá)數(shù)千公里。在特高壓電網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)時(shí)期，特高壓的建設(shè)管理亟需物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐管理。

認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是使物品之間產(chǎn)生不經(jīng)人類干預(yù)的信息傳遞與控制，從而實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)各種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，物聯(lián)網(wǎng)一般為無(wú)線網(wǎng)，由于每個(gè)物體或人周圍的設(shè)備可以達(dá)到1000～5000個(gè)，所以物聯(lián)網(wǎng)可能要包含500兆至1000兆個(gè)物體。

物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次

物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，識(shí)別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器，RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、中段、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，主要是識(shí)別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，傳遞和處理信息。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理，類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類社會(huì)。

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。置身信息化革命的浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息技術(shù)移動(dòng)泛在化的一個(gè)具體應(yīng)用。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次

物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特高壓工程項(xiàng)目的應(yīng)用構(gòu)想

在特高壓輸變電工程中，一般情況下工程線路距離在幾百千米到上千千米不等，尤其在特高壓變電工程系統(tǒng)復(fù)雜，人員、機(jī)械、設(shè)備繁多，特高壓線路工程上每級(jí)鐵塔最少幾十噸，多則幾百噸，1000kV交流同塔雙回線路平均高度超過(guò)100米。針對(duì)距離遠(yuǎn)，人員、機(jī)械、設(shè)備眾多，工程量大，施工現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)點(diǎn)多等特點(diǎn)，對(duì)于特高壓現(xiàn)場(chǎng)的管理提出了很高的要求，因此引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)特高壓工程管理有積極的意義。根據(jù)特高壓工程的實(shí)際情況將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分為現(xiàn)場(chǎng)管理和決策管理。將特高壓工程分解為若干個(gè)工程單元，每個(gè)施工單元中分為人機(jī)管理、設(shè)備管理、安全管理、質(zhì)量管理等各個(gè)應(yīng)用單元（見(jiàn)圖2）。決策管理為分層決策，包括每個(gè)施工單元和整個(gè)工程的決策。

人機(jī)管理

運(yùn)用RFID進(jìn)行人員、機(jī)械跟蹤管理，人員無(wú)需排隊(duì)靠近記錄點(diǎn)，上百人同時(shí)快速進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)也能正確記錄。系統(tǒng)自動(dòng)記錄人員進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成每日?qǐng)?bào)表、每月報(bào)表等，為現(xiàn)場(chǎng)人員管理提供基礎(chǔ)信息，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)人員情況。

管理者可以利用此數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)更好地監(jiān)督管理和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度，從而保證工地施工的安全性。傳輸?shù)椒?wù)器的信息數(shù)據(jù)，可以利用統(tǒng)計(jì)分析功能實(shí)現(xiàn)每個(gè)工作人員設(shè)備接觸的記錄查看，對(duì)于違規(guī)操作的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)紅色預(yù)警狀態(tài)。通過(guò)規(guī)定時(shí)間內(nèi)工作人員個(gè)人和全體違規(guī)操作的比例查看，管理者可以依據(jù)此比例實(shí)現(xiàn)管理強(qiáng)度和力度的有效控制，使現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患降到最低值。若有事故發(fā)生，該功能也會(huì)為事故責(zé)任追溯提供有說(shuō)服力的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在施工現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備上安裝標(biāo)簽，在設(shè)備管理系統(tǒng)中可錄入安裝設(shè)備型號(hào)、運(yùn)行編號(hào)等相關(guān)信息，在設(shè)備安裝過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)這種方式可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備安裝施工狀態(tài)采集，在重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，降低各階段存在的安全隱患。在現(xiàn)場(chǎng)重要施工設(shè)備均要安裝RFID標(biāo)簽，在系統(tǒng)中錄入基本信息，比如某吊車在何時(shí)進(jìn)行年檢，牽張?jiān)O(shè)備是否已進(jìn)行安全檢測(cè)等信息，系統(tǒng)將進(jìn)行提示。

設(shè)備管理

在特高壓變電站有近千臺(tái)設(shè)備，特別是一次主設(shè)備有上百個(gè)附件，通過(guò)在設(shè)備上安裝RFID標(biāo)簽、GPS進(jìn)行管理，沖撞記錄儀裝進(jìn)行管理，全程監(jiān)測(cè)運(yùn)輸、安裝等狀態(tài)，如變壓器、高抗等注油設(shè)備，可以通過(guò)加裝溫度傳感器等方法，對(duì)安裝過(guò)程進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保安裝質(zhì)量。

安全管理

特高壓變電站工程中有很多危險(xiǎn)等級(jí)較高的作業(yè)項(xiàng)目，在確定工作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)后，通過(guò)系統(tǒng)可以及時(shí)了解高危作業(yè)區(qū)域人員、施工設(shè)備狀態(tài)。特別是在組塔作業(yè)工作中，可以有效區(qū)分高空作業(yè)和地面作業(yè)的作業(yè)區(qū)域。通過(guò)在系統(tǒng)中融入LEC安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法定義及計(jì)算方法數(shù)學(xué)模型，以自動(dòng)算出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，建立風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作業(yè)臺(tái)賬，依據(jù)工程整體進(jìn)度，提示各項(xiàng)安全檢查和措施落實(shí)，加強(qiáng)施工過(guò)程安全控制是保障工程本質(zhì)安全的最為有效的方法。通過(guò)系統(tǒng)可及時(shí)了解事故發(fā)生前現(xiàn)場(chǎng)人員總數(shù)、分布區(qū)域、人員的基本情況和人員最后接觸的設(shè)備等。在事故發(fā)生后可通過(guò)運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷事故人員，以便及時(shí)搜救和處理事故。

進(jìn)度管理

特高壓線路施工放線時(shí)在牽引導(dǎo)線的走板上加裝RFID標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)放線過(guò)程和進(jìn)度進(jìn)行有效監(jiān)控。通過(guò)在塔基下、桿塔上及輸電線路上安裝地埋振動(dòng)傳感器、距離傳感器等裝置可以采集傳輸線路環(huán)節(jié)的狀態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線路施工進(jìn)度的狀態(tài)信息進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

決策管理

（1）決策支持。建立數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可為每個(gè)施工單元與整個(gè)工程及時(shí)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，利用大數(shù)據(jù)分析的方法，與歷史及類似工程對(duì)比信息及多項(xiàng)分析指標(biāo)所需數(shù)據(jù)，為指揮決策提供重要數(shù)據(jù)支撐。如現(xiàn)場(chǎng)特高壓線路工程的不同的施工單元進(jìn)度偏差巨大，這時(shí)將要利用大數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，尋找解決辦法。

（2）遠(yuǎn)程調(diào)度。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)材的調(diào)度，特別是線路工程，點(diǎn)與點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)，這樣可以通過(guò)各項(xiàng)數(shù)據(jù)選取最佳方案，從而節(jié)省人力、物力、財(cái)力。

圖2 特高壓工程分解圖

（3）責(zé)任追溯。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的安全、質(zhì)量監(jiān)管和生產(chǎn)管理提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息，實(shí)現(xiàn)事故責(zé)任追溯的有力數(shù)據(jù)支撐。如某施工單元出現(xiàn)安全問(wèn)題，可以找到事故現(xiàn)場(chǎng)的所有人員，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)采集的人員、機(jī)械、設(shè)備等數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯。

發(fā)展展望

物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)中，具體地說(shuō)，就是把物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)器嵌入和裝備到特高壓電網(wǎng)建設(shè)中的各個(gè)元素，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時(shí)進(jìn)行管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，管理特高壓工程，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用效率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

在施工過(guò)程中，精細(xì)化管理涉及建設(shè)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全建設(shè)過(guò)程，采集生產(chǎn)過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)，并對(duì)人員、機(jī)械、設(shè)備、安全、質(zhì)量進(jìn)行管控，讓整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)完全透明化，為建設(shè)方營(yíng)造一個(gè)快速響應(yīng)、有彈性的精細(xì)化制造管理平臺(tái)。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入應(yīng)用，塑造新的工程管理模式，可以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，保證施工安全，提高施工質(zhì)量，降低工程投資。