［關(guān)鍵詞］智能水電廠建設(shè)；5G 技術(shù)；應(yīng)用策略

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

15G技術(shù)及智能水電廠建設(shè)概述

1.15G技術(shù)

5G技術(shù)，即第五代移動通信技術(shù)，是對前幾代移動通信技術(shù)的升級和改進(jìn)，引入了一系列創(chuàng)新的技術(shù)和架構(gòu)，進(jìn)一步挖掘了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)延遲、更大的網(wǎng)絡(luò)容量及更可靠的連接。

（1）傳輸速率更高。相較于4G技術(shù)，5G技術(shù)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(shù)、波束賦形技術(shù)、更先進(jìn)的編碼技術(shù)，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(luò)延遲。5G技術(shù)優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計算等，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)功能推向網(wǎng)絡(luò)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(jié)合，將數(shù)據(jù)處理和計算移至網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)器上，可以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程云服務(wù)器的時間，降低應(yīng)用程序的延遲。

（3）更大的網(wǎng)絡(luò)容量。相比前幾代通信技術(shù)，5G技術(shù)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(luò)容量，支持更多的用戶或設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)切片能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)劃分為多個獨立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化每個切片都能夠按照不同的需求和應(yīng)用場景，提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量和更好地服務(wù)質(zhì)量。

（4）更可靠的連接。在4G技術(shù)基礎(chǔ)上，5G技術(shù)對信號傳輸技術(shù)進(jìn)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(shù)引入了URLLC（超可靠低時延通信）服務(wù)，針對對延遲和可靠性要求較高的應(yīng)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(guān)鍵的應(yīng)用需求。

1.2智能水電廠建設(shè)

隨著經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(shù)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(biāo)志之一。在水電廠建設(shè)中，也要緊跟時代發(fā)展潮流，推進(jìn)智能化技術(shù)的應(yīng)用，以實現(xiàn)能源的高效利用，降低能耗，減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

智能化水電廠建設(shè)是指在傳統(tǒng)水電廠的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，引入智能化技術(shù)和系統(tǒng)，對水電廠進(jìn)行智能化改造，推進(jìn)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(shù)的快速發(fā)展，為水電廠智能化建設(shè)提供了有力支持，使其具備設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)、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(shè)能夠利用數(shù)據(jù)驅(qū)動實現(xiàn)決策和業(yè)務(wù)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(hù)，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(shù)在智能水電廠建設(shè)中的應(yīng)用策略

2.1對各系統(tǒng)進(jìn)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(dǎo)致數(shù)據(jù)的錯誤處理和執(zhí)行的不一致，進(jìn)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(zhǔn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(yù)或使用專門的硬件設(shè)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(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄的不準(zhǔn)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(jìn)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(fēng)險。

針對這種情況，可以引入5G技術(shù)。作為新一代移動通信技術(shù)，5G技術(shù)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(jìn)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(yīng)性能。5G技術(shù)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(luò)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(luò)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(shè)備的全息感知

水電廠的建設(shè)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(shè)備的運行情況，這些數(shù)據(jù)可以作為設(shè)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(shè)備的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況和故障，并進(jìn)行相應(yīng)的處理和維修，制訂維修計劃，以保障設(shè)備的正常運行。傳感器采集到的數(shù)據(jù)有助于了解設(shè)備的實際運行狀態(tài)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)中，可以利用5G技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)備的全息感知。5G技術(shù)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(qiáng)。將大量的監(jiān)測傳感器設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)，可以快速、高效地傳輸大量的設(shè)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(guān)于水電廠設(shè)備的實時數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測傳感器設(shè)備提供的實時數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對水電廠全部設(shè)備狀態(tài)的全息感知，即全面了解設(shè)備的實時狀態(tài)和性能，有助于及時掌握設(shè)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(yuǎn)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(shè)備故障而造成的損失。

2.3實現(xiàn)對水電廠建設(shè)管理的優(yōu)化

水電廠的建設(shè)是一項復(fù)雜的工程，從整體看，包括水源的選擇和調(diào)度、水庫的建設(shè)、大壩或堤體的設(shè)計和建造、電力設(shè)備的安裝和調(diào)試等。各個環(huán)節(jié)之間相互關(guān)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(hù)等，建設(shè)難度較高。而且，水電廠的建設(shè)涉及多個專業(yè)領(lǐng)域的工程內(nèi)容，如土建工程、水利工程、電力工程等，不同領(lǐng)域的工程要求的技術(shù)和知識也有所不同，需要相關(guān)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(shè)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(shè)的管理，可以利用5G技術(shù)來推進(jìn)其智能化建設(shè)的進(jìn)程。水電工程建設(shè)中涉及大量的設(shè)備和設(shè)施，利用5G技術(shù)可以對這些設(shè)備進(jìn)行智能聯(lián)網(wǎng)。通過將傳感器和控制系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，有助于實時了解設(shè)備的運行狀況。在水電廠建設(shè)中，要依托5G技術(shù)將傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)采集技術(shù)等聯(lián)結(jié)起來，收集施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對水電工程建設(shè)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(jìn)行。此外，5G技術(shù)和云計算的結(jié)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(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘，有助于了解工程進(jìn)展情況、預(yù)測潛在問題及優(yōu)化施工方案，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策支持，提供更科學(xué)、精確的指導(dǎo)，加強(qiáng)工程的監(jiān)督和管理，提高施工質(zhì)量和效率。

2.4構(gòu)建無人巡檢系統(tǒng)

智能化水電廠的建設(shè)，無人巡檢系統(tǒng)必不可少，巡檢無人機(jī)、巡檢機(jī)器人等是常用的巡檢設(shè)備，可以在施工現(xiàn)場快速、高效地完成巡檢任務(wù)。無人巡檢系統(tǒng)可以檢查各種設(shè)備、管道、結(jié)構(gòu)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(fù)雜的巡檢工作。在5G技術(shù)應(yīng)用之前，智能化水電廠建設(shè)在布設(shè)電力巡檢系統(tǒng)時，通常采用無線通信技術(shù)，需要以大量的無線熱點來支撐。建設(shè)一個智能水電廠需要覆蓋廣泛的區(qū)域，無線熱點要布設(shè)在每個巡檢設(shè)備附近，才能保證穩(wěn)定的通信連接，會增加硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施及維護(hù)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(fù)雜的水電廠環(huán)境中，如果無線熱點信號不穩(wěn)定，就會導(dǎo)致巡檢設(shè)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(zhǔn)確性。

5G技術(shù)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(shè)備連接和高頻次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在智能水電廠建設(shè)中，可以利用5G技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布設(shè)，以提供高速穩(wěn)定的通信連接，支持巡檢設(shè)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(zhǔn)確性。通過5G網(wǎng)絡(luò)支持的巡檢設(shè)備，可以在設(shè)定下定期進(jìn)行巡檢工作，無需人工干預(yù)，且能夠在復(fù)雜或危險的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，可以大幅提高巡檢效率，降低人力成本。在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下，巡檢設(shè)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(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)防潛在故障，來優(yōu)化運行效率。

3結(jié)束語

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