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        5G技術在智能水電廠建設中的應用

        2024-12-28 00:00:00趙彪
        今日自動化 2024年10期
        關鍵詞:水電廠時鐘智能化

        [關鍵詞]智能水電廠建設;5G 技術;應用策略

        [中圖分類號]TN925.93 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487(2024)10–0114–03

        15G技術及智能水電廠建設概述

        1.15G技術

        5G技術,即第五代移動通信技術,是對前幾代移動通信技術的升級和改進,引入了一系列創(chuàng)新的技術和架構,進一步挖掘了網(wǎng)絡技術的頻譜效率,可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的網(wǎng)絡延遲、更大的網(wǎng)絡容量及更可靠的連接。

        (1)傳輸速率更高。相較于4G技術,5G技術最突出的特點就是傳輸速率更高。5G通信利用更高的頻率和更寬的寬帶、大規(guī)模多輸入多輸出技術、波束賦形技術、更先進的編碼技術,使得數(shù)據(jù)傳輸能夠更好地抑制干擾,傳輸速率更加高效。

        (2)更低的網(wǎng)絡延遲。5G技術優(yōu)化了網(wǎng)絡架構,如網(wǎng)絡切片和邊緣計算等,能夠?qū)⒕W(wǎng)絡功能推向網(wǎng)絡邊緣,使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x和節(jié)點數(shù)量大幅減少。同時,與邊緣計算結合,將數(shù)據(jù)處理和計算移至網(wǎng)絡邊緣的服務器上,可以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程云服務器的時間,降低應用程序的延遲。

        (3)更大的網(wǎng)絡容量。相比前幾代通信技術,5G技術具有更高的頻譜效率,可在相同的頻譜資源下傳輸更多的數(shù)據(jù),提供更大的網(wǎng)絡容量,支持更多的用戶或設備。網(wǎng)絡切片能夠?qū)⒕W(wǎng)絡劃分為多個獨立的虛擬網(wǎng)絡,優(yōu)化每個切片都能夠按照不同的需求和應用場景,提供更大的網(wǎng)絡容量和更好地服務質(zhì)量。

        (4)更可靠的連接。在4G技術基礎上,5G技術對信號傳輸技術進行了優(yōu)化,減少了信號在傳播過程中受到的干擾和衰減,信號丟失率更低,連接更加穩(wěn)定。而且,5G技術引入了URLLC(超可靠低時延通信)服務,針對對延遲和可靠性要求較高的應用場景,保證了極低的傳輸延遲和高可靠性,以支持實時和關鍵的應用需求。

        1.2智能水電廠建設

        隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,能源的需求量也顯著增長。水電作為一種清潔、可再生的能源形式,具有巨大的應用潛力和發(fā)展前景。同時,在信息化的時代發(fā)展背景下,各行各業(yè)都與信息技術形成了深度的融合,信息化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的重要標志之一。在水電廠建設中,也要緊跟時代發(fā)展潮流,推進智能化技術的應用,以實現(xiàn)能源的高效利用,降低能耗,減少對環(huán)境的負面影響。

        智能化水電廠建設是指在傳統(tǒng)水電廠的基礎上,利用現(xiàn)代信息技術,引入智能化技術和系統(tǒng),對水電廠進行智能化改造,推進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新興技術的快速發(fā)展,為水電廠智能化建設提供了有力支持,使其具備設備的遠程監(jiān)控與維護、數(shù)據(jù)的實時采集與分析、自動化控制與優(yōu)化等功能。相較于傳統(tǒng)水電廠,智能化水電廠建設能夠利用數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)決策和業(yè)務的優(yōu)化,提高運行效率,降低水電廠的運營成本,提高安全性和可靠性,實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護,推動水電廠向更加智能、高效及可持續(xù)的方向發(fā)展。

        25G技術在智能水電廠建設中的應用策略

        2.1對各系統(tǒng)進行高精度授時

        在水電廠內(nèi)部,各個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和協(xié)作非常重要,如果系統(tǒng)的時鐘不同步,可能導致數(shù)據(jù)的錯誤處理和執(zhí)行的不一致,進而影響到整個水電廠的運行效率和穩(wěn)定性。為了確保各個系統(tǒng)處于同一時間基準,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準確流動和協(xié)同運行,須保持內(nèi)部各系統(tǒng)的時鐘同步。傳統(tǒng)水電廠中,對時方法可能依賴于人工干預或使用專門的硬件設備,過程繁瑣且受限。對時通道的限制,使得系統(tǒng)之間的時鐘同步難以得到高效解決,造成時鐘不同步的問題。由于各個系統(tǒng)的時間不能完全保持一致,可能會導致數(shù)據(jù)記錄的不準確性,一旦發(fā)生事故,無法以系統(tǒng)記錄為依據(jù)來查找事故的起因,增加了事故分析和故障診斷的難度,延長了故障排除的時間,進一步影響了對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和管理,增加了潛在的安全風險。

        針對這種情況,可以引入5G技術。作為新一代移動通信技術,5G技術具有更高的可靠性和更低的時延,其引入可以優(yōu)化時鐘同步系統(tǒng),使水電廠內(nèi)部的各個系統(tǒng)可以快速、可靠地進行時鐘同步,減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和不確定性,可以提高系統(tǒng)的實時性和響應性能。5G技術具有高精度的時鐘同步能力,可以實現(xiàn)毫秒級的時間同步。利用5G網(wǎng)絡傳輸?shù)臅r間信息,能夠可靠地同步各個系統(tǒng)的時鐘,從而保證系統(tǒng)之間的時間一致性。與傳統(tǒng)的對時通道相比,5G網(wǎng)絡的覆蓋范圍廣,不再受制于通道數(shù)量的限制,可以同時支持大量系統(tǒng)的時鐘同步,輕松實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的高效對時,解決傳統(tǒng)方法中數(shù)量限制的問題。

        2.2實現(xiàn)設備的全息感知

        水電廠的建設中,傳感器必不可少。傳感器的安裝可實時監(jiān)測和采集水電廠各個系統(tǒng)設備的運行情況,這些數(shù)據(jù)可以作為設備運行狀態(tài)的檢查依據(jù)。通過傳感器收集到的信息,能夠判斷設備的健康狀況,及時發(fā)現(xiàn)異常情況和故障,并進行相應的處理和維修,制訂維修計劃,以保障設備的正常運行。傳感器采集到的數(shù)據(jù)有助于了解設備的實際運行狀態(tài),根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整,優(yōu)化能源利用和效率,提高水電廠系統(tǒng)的運行效率。

        智能化水電廠建設中,可以利用5G技術來實現(xiàn)設備的全息感知。5G技術具有高速率和大容量的特點,數(shù)據(jù)傳輸速度更快,數(shù)據(jù)處理能力更強。將大量的監(jiān)測傳感器設備接入5G網(wǎng)絡,可以快速、高效地傳輸大量的設備監(jiān)測數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的精確性和時效性,有助于及時獲得關于水電廠設備的實時數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測傳感器設備提供的實時數(shù)據(jù),可以實現(xiàn)對水電廠全部設備狀態(tài)的全息感知,即全面了解設備的實時狀態(tài)和性能,有助于及時掌握設備的運行情況,迅速發(fā)現(xiàn)并解決潛在的故障或異常情況,實現(xiàn)遠程診斷和故障排查,大幅提高了故障監(jiān)測和診斷的效率,縮短了故障處理的時間,減少了因設備故障而造成的損失。

        2.3實現(xiàn)對水電廠建設管理的優(yōu)化

        水電廠的建設是一項復雜的工程,從整體看,包括水源的選擇和調(diào)度、水庫的建設、大壩或堤體的設計和建造、電力設備的安裝和調(diào)試等。各個環(huán)節(jié)之間相互關聯(lián),需要綜合考慮多個因素,如地質(zhì)條件、水文特性、環(huán)境保護等,建設難度較高。而且,水電廠的建設涉及多個專業(yè)領域的工程內(nèi)容,如土建工程、水利工程、電力工程等,不同領域的工程要求的技術和知識也有所不同,需要相關專業(yè)人員的合作和協(xié)調(diào)。同時,工程的內(nèi)容也十分豐富,涉及承包商、設計人員、監(jiān)理人員等多個方面的工作,使得工程施工過程中的協(xié)調(diào)和管理難度也大幅增加。

        為了優(yōu)化對水電廠建設的管理,可以利用5G技術來推進其智能化建設的進程。水電工程建設中涉及大量的設備和設施,利用5G技術可以對這些設備進行智能聯(lián)網(wǎng)。通過將傳感器和控制系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡進行連接,實現(xiàn)對設備狀態(tài)的實時監(jiān)測和遠程控制,有助于實時了解設備的運行狀況。在水電廠建設中,要依托5G技術將傳感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集技術等聯(lián)結起來,收集施工進度、施工質(zhì)量、設備狀態(tài)等相關數(shù)據(jù),實現(xiàn)對水電工程建設的實時監(jiān)測和調(diào)整,以便及時發(fā)現(xiàn)問題,并采取措施調(diào)整施工計劃,確保工程的高效進行。此外,5G技術和云計算的結合,可以實現(xiàn)對大量工程數(shù)據(jù)的實時傳輸、存儲及分析。對相關數(shù)據(jù)進行深度學習和數(shù)據(jù)挖掘,有助于了解工程進展情況、預測潛在問題及優(yōu)化施工方案,進而進行數(shù)據(jù)分析和決策支持,提供更科學、精確的指導,加強工程的監(jiān)督和管理,提高施工質(zhì)量和效率。

        2.4構建無人巡檢系統(tǒng)

        智能化水電廠的建設,無人巡檢系統(tǒng)必不可少,巡檢無人機、巡檢機器人等是常用的巡檢設備,可以在施工現(xiàn)場快速、高效地完成巡檢任務。無人巡檢系統(tǒng)可以檢查各種設備、管道、結構等,并通過高清攝像功能捕捉施工現(xiàn)場的圖像和視頻。與人工巡檢相比,無人巡檢系統(tǒng)能夠節(jié)省時間和人力成本,并且可以在短時間內(nèi)完成大面積、復雜的巡檢工作。在5G技術應用之前,智能化水電廠建設在布設電力巡檢系統(tǒng)時,通常采用無線通信技術,需要以大量的無線熱點來支撐。建設一個智能水電廠需要覆蓋廣泛的區(qū)域,無線熱點要布設在每個巡檢設備附近,才能保證穩(wěn)定的通信連接,會增加硬件設備、網(wǎng)絡基礎設施及維護成本,從而增加施工成本。同時,無線通信會受到干擾、信號弱或信號覆蓋不足等因素的影響,特別是在復雜的水電廠環(huán)境中,如果無線熱點信號不穩(wěn)定,就會導致巡檢設備與中心系統(tǒng)之間的通信中斷或延遲,從而影響巡檢數(shù)據(jù)的及時性和準確性。

        5G技術具備高速傳輸、低延遲及大連接密度等特點,適用于大規(guī)模設備連接和高頻次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在智能水電廠建設中,可以利用5G技術進行網(wǎng)絡布設,以提供高速穩(wěn)定的通信連接,支持巡檢設備數(shù)據(jù)的及時傳輸和回傳,確保巡檢過程的實時性和準確性。通過5G網(wǎng)絡支持的巡檢設備,可以在設定下定期進行巡檢工作,無需人工干預,且能夠在復雜或危險的環(huán)境中執(zhí)行任務,可以大幅提高巡檢效率,降低人力成本。在5G網(wǎng)絡的支持下,巡檢設備產(chǎn)生的畫面和數(shù)據(jù)能夠及時回傳到控制系統(tǒng)中,可以通過實時監(jiān)控來獲取精確的巡檢信息,從而迅速做出決策和響應,及時發(fā)現(xiàn)問題,預防潛在故障,來優(yōu)化運行效率。

        3結束語

        相較于以往的通信技術,5G技術有著更多的優(yōu)勢,在智能水電廠建設中具有廣闊的應用前景。在具體建設中,要合理規(guī)劃利用5G技術,來對各系統(tǒng)進行高精度授時,實現(xiàn)設備的全息感知,優(yōu)化水電廠建設的管理,構建無人巡檢系統(tǒng),以提高水電廠的智能化水平。隨著技術的不斷發(fā)展和應用場景的拓展,未來,5G技術還會不斷成熟,為智能化水電廠的建設提供更加廣闊的發(fā)展空間。

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