張 云，李海霞，魏琛琛，魯桂國(guó)，劉 濤

（1.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司 奉賢供電公司，上海 201400；2.北京國(guó)電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京 102200）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，消費(fèi)側(cè)對(duì)能源電力的需求也在逐年增加，供電臺(tái)區(qū)作為向廣大電力消費(fèi)用戶直接供電的端口，位于配電網(wǎng)末端，其運(yùn)營(yíng)管理水平不僅關(guān)乎電力用戶的用電滿意度，還與供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和電網(wǎng)安全息息相關(guān)。但長(zhǎng)期以來，我國(guó)電網(wǎng)投資存在“重電源、輕電網(wǎng)，重輸電、輕配網(wǎng)”的情況，導(dǎo)致供電臺(tái)區(qū)面臨終端感知設(shè)備配置不足、海量數(shù)據(jù)價(jià)值難以挖掘、竊電反復(fù)難以在線稽查等一系列問題?；谏鲜霈F(xiàn)狀，本文對(duì)邊緣AI技術(shù)在臺(tái)區(qū)數(shù)字化建設(shè)中進(jìn)行了一系列探索應(yīng)用，將搭載邊緣AI技術(shù)的多維在線監(jiān)測(cè)裝置部署在臺(tái)區(qū)表箱內(nèi)，打造表箱開啟授權(quán)、開箱行為AI識(shí)別認(rèn)證、分箱線損計(jì)算、異損監(jiān)測(cè)和誘因追溯等應(yīng)用場(chǎng)景，促進(jìn)了供電臺(tái)區(qū)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升了臺(tái)區(qū)管理效率與企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益。

1 邊緣AI技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

邊緣AI是邊緣計(jì)算與人工智能的結(jié)合，是在硬件設(shè)備上進(jìn)行本地計(jì)算分析的AI算法，目前邊緣AI已在手機(jī)語音識(shí)別、智能家居控制、無人機(jī)等方面得到了廣泛應(yīng)用。在本文的研究中，邊緣AI技術(shù)應(yīng)用在電力生產(chǎn)領(lǐng)域，主要具備以下特點(diǎn)：

（1）本研究以多維在線監(jiān)測(cè)裝置硬件產(chǎn)品（含監(jiān)測(cè)模組、多維探頭、智能鎖和傳感器）為依托，搭載虹膜識(shí)別算法及影像樣本庫，在表箱側(cè)即可完成開箱操作影像的拍攝、比對(duì)分析和壓縮上傳處理，大大降低了終端對(duì)主站服務(wù)器的依賴，一方面節(jié)省了主站的計(jì)算資源，另一方面減少了影像上傳量，節(jié)省了帶寬資源。

（2）監(jiān)測(cè)裝置可以及時(shí)接收主站的線損分析模型，在計(jì)量箱內(nèi)部定時(shí)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)分析處理，同時(shí)提供線損超限分析、開箱溯源管理等用電異常研判功能，在邊緣側(cè)時(shí)采時(shí)算，大大提高了數(shù)據(jù)分析效率。

（3）將非對(duì)稱加密算法和開鎖合法權(quán)限配置在多維在線監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)，使邊緣側(cè)無需與后臺(tái)主站通信即可完成開鎖授權(quán)和開鎖控制。在后臺(tái)進(jìn)行權(quán)限數(shù)據(jù)維護(hù)后，僅與邊緣側(cè)進(jìn)行一次檔案同步，減少了邊緣側(cè)與后臺(tái)主站信息的交互頻次，提高了數(shù)據(jù)的安全性和私密性。

2 應(yīng)用場(chǎng)景分析

2.1 開箱操作授權(quán)與合法性驗(yàn)證

作業(yè)人員通過營(yíng)銷移動(dòng)掌機(jī)識(shí)別計(jì)量箱智能鎖二維碼，并向監(jiān)測(cè)模組提交開鎖申請(qǐng)，監(jiān)測(cè)模組在下發(fā)開鎖指令的同時(shí)，觸發(fā)雙重驗(yàn)證程序，驗(yàn)證開箱行為的合法性。驗(yàn)證完成后，自動(dòng)生成開箱操作事件記錄并推送至后臺(tái)主站。

箱門開啟后，監(jiān)測(cè)模組在邊緣側(cè)開展合法性驗(yàn)證。后臺(tái)主站事先采集搶修運(yùn)維人員、營(yíng)銷稽查人員和臺(tái)區(qū)經(jīng)理等人員的面部和虹膜信息，并同步下發(fā)至監(jiān)測(cè)模組創(chuàng)建邊緣側(cè)樣本庫。箱門開啟后，第一道驗(yàn)證：監(jiān)測(cè)模組啟動(dòng)多維探頭，采集開箱人員影像信息，然后基于樣本庫進(jìn)行AI識(shí)別和身份認(rèn)證；第二道驗(yàn)證：監(jiān)測(cè)模組基于門狀態(tài)傳感器，監(jiān)測(cè)智能鎖狀態(tài)與門狀態(tài)是否一致，鎖狀態(tài)和門狀態(tài)均為“開啟”時(shí)方為合法操作，以此來研判箱門是否被暴力入侵。驗(yàn)證結(jié)束后，模組主動(dòng)向主站上傳驗(yàn)證結(jié)果，驗(yàn)證結(jié)果為非法操作時(shí)啟動(dòng)報(bào)警程序，并同步證據(jù)鏈至營(yíng)銷系統(tǒng)，指導(dǎo)營(yíng)銷稽查人員進(jìn)行用電檢查。開箱及驗(yàn)證流程如圖1所示。

圖1 開箱及驗(yàn)證原理流程

2.2 分箱線損異動(dòng)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)模組包含線損分析算法，通過采集表箱內(nèi)部電氣特征參數(shù)，在傳統(tǒng)四分線損的基礎(chǔ)上，延伸計(jì)算分箱線損率，并根據(jù)后臺(tái)主站下發(fā)的臺(tái)區(qū)日線損率合理取值標(biāo)準(zhǔn)，研判分箱線損率是否存在異常，當(dāng)研判結(jié)果為異常時(shí)，自動(dòng)生成異常事件記錄并推送至后臺(tái)主站。線損異動(dòng)上傳原理如圖2所示。

圖2 線損異動(dòng)上傳原理

本研究中的線損判斷標(biāo)準(zhǔn)因臺(tái)區(qū)的不同而不同，打破了傳統(tǒng)以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)線損率的管理方式，如某省電力公司定義臺(tái)區(qū)的日線損率合理標(biāo)準(zhǔn)為0～10%。通過差異化的線損監(jiān)測(cè)，可以充分考慮不同臺(tái)區(qū)線損之間的差異，有助于供電企業(yè)降損增效，工作有針對(duì)性的落地實(shí)施。

2.3 開箱異損溯源

當(dāng)分箱線損率出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)測(cè)模組啟動(dòng)檢索匹配程序，檢索線損異動(dòng)事件當(dāng)日24小時(shí)內(nèi)未授權(quán)開箱發(fā)生時(shí)間、次數(shù)等關(guān)鍵信息，并將線損異常事件和開箱操作事件進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)，生成因開箱操作導(dǎo)致的線損異常證據(jù)鏈并上傳后臺(tái)主站。而后，作業(yè)人員既可以在現(xiàn)場(chǎng)通過手機(jī)藍(lán)牙連接監(jiān)測(cè)模組提取證據(jù)鏈，也可以在后臺(tái)主站直接提取，原理如圖3所示。

圖3 開箱異損誘因溯源原理

3 實(shí)施方案

3.1 居民表箱智能化改造

采用“監(jiān)測(cè)模組+門狀態(tài)傳感器”的方式，不改動(dòng)箱門鎖具實(shí)現(xiàn)表箱的升級(jí)改造，如圖4所示。監(jiān)測(cè)模組經(jīng)臺(tái)區(qū)集中器與主站通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)表箱的開啟狀態(tài)和分箱線損異動(dòng)。本方案投入成本低，監(jiān)測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單，便于推廣。

圖4 居民表箱改造示意圖

3.2 計(jì)量柜智能化改造

采用“監(jiān)測(cè)模組+智能鎖+門狀態(tài)傳感器”的方式實(shí)現(xiàn)計(jì)量柜的升級(jí)改造，如圖5所示。監(jiān)測(cè)模組可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄表箱鎖和門的開啟狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開箱異損誘因溯源，開箱操作控制。本方案加裝智能鎖具，賦予開箱操作授權(quán)和門鎖狀態(tài)合法驗(yàn)證雙重防護(hù)，投資成本適中，適合推廣。

圖5 計(jì)量柜改造示意圖

3.3 非居民表箱智能化改造

采用“監(jiān)測(cè)模組+智能鎖+多維探頭+門狀態(tài)傳感器”的方式實(shí)現(xiàn)非居民表箱的升級(jí)改造，在防竊電方式上，多維探頭采用“平視抓拍+俯視抓拍+仰視抓拍”的方式及時(shí)獲取開箱竊電行為圖像，固化存儲(chǔ)竊電證據(jù)。本方案與上述兩種方案相比，前期投入成本較高，然而隨著硬件設(shè)備的迭代升級(jí)及量產(chǎn)，成本會(huì)逐步降低，適合在用電量較大的非居民場(chǎng)所推廣。非居民表箱改造示意圖如圖6所示。

圖6 非居民表箱改造示意圖

4 結(jié) 語

本文將邊緣AI技術(shù)的發(fā)展研究成果在臺(tái)區(qū)數(shù)字化轉(zhuǎn)型及竊電治理業(yè)務(wù)中開展了一系列探索，并打造了開箱授權(quán)與驗(yàn)證、分箱線損異動(dòng)監(jiān)測(cè)和誘因追溯等一系列應(yīng)用場(chǎng)景，根據(jù)供電企業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求及建設(shè)投資成本，提出了居民表箱改造、計(jì)量柜改造和非居民表箱改造三種建設(shè)實(shí)施方案，真正實(shí)現(xiàn)從源頭設(shè)防，從而有效打擊竊電行為。