廣東電網廣州供電局研制的兩棲帶電作業(yè)機器人依托5G網絡行動自如、起降靈敏。 徐濤 攝
5G讓智能巡檢又穩(wěn)又快。圖為深圳供電局500千伏鵬城站智能巡檢機器人正在工作。 黃志偉 攝
“4G改變生活，5G改變社會。”不同于傳統(tǒng)4G網絡“一條管道、盡力而為”的工作模式，在5G時代，運營商可以基于統(tǒng)一的網絡基礎設施提供差異化體驗的“虛擬專用網絡”，以適配不同行業(yè)用戶多樣化業(yè)務場景對網絡的需求。
電網行業(yè)數字化轉型戰(zhàn)略對電力通信網提出了更高要求，而5G“大帶寬、低時延、廣連接”的三大原生特性，結合網絡切片、邊緣計算等創(chuàng)新技術，能夠很好地匹配泛在、靈活、經濟、安全、可靠的電力通信需求。
南方電網公司自2017年已開展5G+智能電網應用研究，攜手各方共建5G+智能電網生態(tài)圈。今年初，進一步明確，與國內電信運營商合作，促進雙方在5G應用領域的互補與粘合。
在5G的加持下，智能電網的應用場景被抱以巨大的想象空間。南方電網計劃的5G+智能電網示范應用場景就有五十多個。那么，這些應用場景究竟有哪些？又將帶來哪些顛覆性的改變呢？
5G+智能巡檢
機器人即刻“起飛”
在500千伏深圳變電站，深圳供電局工作人員在手提電腦上輕輕一點，站內的巡檢機器人瞬間自如地開始工作。只見它沿著設定的軌跡緩緩前進，頭部攝像頭不時轉動，對設備上的開關、壓板、指示燈、儀表等進行識別和讀數，與以往不同的是，此次擔任信號傳輸的“使者”是5G網絡。
5G是新一代信息通信技術升級的重要方向，具有“大帶寬、低延時、廣連接”的優(yōu)勢。借助5G技術，巡檢機器人在接受信息和任務指令、傳輸高清視頻流時更加快捷，有效地提升了巡檢效率。
巡檢是變電站運行安全的重要保障。隨著經濟迅猛發(fā)展，電網規(guī)模越來越大，輸變電設備的數量也越來越多，智能巡檢機器人便應運而生，500千伏深圳變電站5G巡檢機器人更是南方電網首例。
“以往，變電站的智能巡檢機器人應用只能通過4G或WiFi網絡進行數據傳輸。受4G和WiFi技術的上行帶寬不足、時延高、安全性不足等限制，巡檢機器人難以大范圍推廣。”深圳供電局相關負責人介紹道，“而5G解決了這些問題。”
5G網絡的速率是4G網絡的幾十倍。數據信息從網絡一端傳輸到另一端所需時間低至1毫秒，快到“無感”。這使巡檢機器人不僅能夠實時接受信息和任務指令，還能實時把高清視頻圖像回傳至指揮中心，對設備運行狀況進行分析和診斷，巡檢和運維效率大幅提升。
在東莞供電局500千伏縱江站，5G無人機停機坪的建成揭開了全程自動無人機智能化巡視作業(yè)的新篇章。在疫情期間，該局在變電站特巡工作中運用“機器人+無人機”對站內設備實行“上天入地”式巡檢，并應用智能巡檢技術——5G無人機停機坪進行保供電工作。
以往，變電站、輸電線路設備巡視，須出動多名技術人員駕車攜帶無人機奔赴各巡視點操作，巡視影像需帶回辦公場所進行數據拷貝后才可供后方專家查看分析。而現在只需要值班人員下發(fā)“保供電巡視”任務命令，無人機即可自動執(zhí)行巡視任務，在飛回停機坪自動更換電池期間，依托5G網絡大帶寬特性，以700兆比特每秒的高速率將高清巡視影像自動、實時回傳至主站，使得后臺指揮人員、技能技術專家等也能一同“跟隨”無人機進行巡視。
這打通了巡視現場與后方團隊的銜接壁壘，還能極大減少巡維人員現場拷貝數據與現場操作無人機工作，為輸電、變電基層班組減負。
廣州供電局創(chuàng)新研制的兩棲帶電作業(yè)機器人是集在線巡視和帶電作業(yè)為一體的神器，當工作人員操作遙控器時，機器人騰空而起，可以穩(wěn)穩(wěn)當當地“掛”在離地近30米的導線上，當有飄掛物時，機器人還可以沿著導線軌道平穩(wěn)走向飄掛物，機械臂上的刀具飛速旋轉，三下五除二就把金屬飄掛物拿下。
“這種機器人能上天飛、下地走，避免了人工高空登塔帶電作業(yè)帶來的安全隱患。”廣州供電局電力調度控制中心通信科科長孫磊說，“兩棲帶電作業(yè)機器人原本也可以用，但是有一定的局限性，傳統(tǒng)的WiFi技術存在跨區(qū)中斷的弊端，非電力業(yè)務對基站資源的擠占導致4G無法充分滿足業(yè)務承載需求，在5G的加持下，可以滿足網絡的連續(xù)覆蓋和大帶寬，從而大大提升使用效果。”
5G+應急通信 打造抗災保電高速公路
隨著社會飛速發(fā)展，人們對電力保障的要求越來越高。應急通信技術則是搶險救災、各類保供電的信息交互神經中樞。
東莞供電局以電力應急通信保障車為核心，在廣東移動優(yōu)質5G網絡支撐下，實現了保電工作的3個“實時”——保電作業(yè)數據實時回傳、保電現場情況實時查看、現場指揮實時溝通，從而實現應急中心值班人員對保電現場全程現場可視、數據可看、決策可指揮。
這些基于5G網絡搭建的應急指揮中心、應急指揮車、便攜式終端間的互聯(lián)通信系統(tǒng)，為保電作業(yè)提供了一種移動式、高速、即時的數據傳送方式，使無人機保電巡視工作較以往人工拷貝方式減少至少4小時的數據拷貝時間，大大提高保電巡視工作效率。
去年12月12日，中國移動聯(lián)合南方電網、華為公司和廣東省電信規(guī)劃設計院在深圳完成了5G電力應急通信測試。測試模擬地震、雨雪、洪水、故障搶修等災害環(huán)境下的電力搶險救災場景，通過應急通信車搭載5G基站進行現場支援，為現場多種大帶寬多媒體裝備提供大帶寬回傳能力，支撐現場高清視頻集群通信、指揮決策。
測試現場部署集群通信設備、高清攝像頭、無人機等多類型終端，通過接入電力應急通信車搭載的5G基站連入5G網絡實現現場集群通信，并充分利用5G大帶寬的優(yōu)勢，將多路高清視頻回傳至遠端的指揮中心，實現指揮中心對現場情況的實時監(jiān)控，為指揮決策提供重要依據。
“廣東多發(fā)臺風等自然災害，我們需要發(fā)達以及完善的通信網絡，將通信手段、通信措施延伸到每一個需要了解的細節(jié)。”廣東電網電力調度控制中心通信管理部副部長付佳佳說。
將來，在5G技術的加持下，在自然災害、保供電等特殊場景面前，將可以進一步做到把全景狀態(tài)實時傳回指揮中心。“讓決策團隊不在現場，但是仿佛身臨其境，以便集中智慧為下一步的工作作出科學決策。”付佳佳說。
他提到，運用5G技術更可以形成一張“異構通信網絡”，“異構通信網絡”相當于把多種技術、多種方式、多種設備組建在一起，充分發(fā)揮5G、衛(wèi)星、光纖、無線等通信技術的優(yōu)點，變成一張完整的為人們提供服務的通信網絡。
“在自然災害等場景下，電網可以協(xié)同運營商，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，融合多種通信技術共同組網，這樣既可以保證電網在應急狀態(tài)下的通信需求，也可以幫助運營商在極端環(huán)境下快速恢復通信能力，它的價值不僅僅局限在電網。”付佳佳介紹。
5G+差動保護
實現停電“零感知”
南方電網公司也與中國移動、華為等通信領域領先的公司積極聯(lián)合，在產、學、研、用各環(huán)節(jié)通力合作，并在深圳開展5G智能電網應用示范，其中，就包括年初在深圳坂田完成的全球首條5GSA網絡差動保護配網線路測試。
“差動保護是繼電保護里性能最優(yōu)越的保護之一，靈敏度和可靠性極高，被保護設備發(fā)現輕微的故障立馬可以啟動保護并正確動作，同時不影響其他設備正常運行。”深圳供電局電力調度控制中心繼電保護部專責王廷凰介紹說。
這就好比，當故障發(fā)生時，差動保護就像電網“大腦”，可對故障第一時間作出智慧判斷，快到0.02秒即可實現自動隔離，大幅降低配網故障供電恢復時間，真正實現停電“零感知”。
但差動保護的應用需將線路兩側數據進行比對，依賴于通信傳輸通道。經過多年建設，電力主網已使用光纖直連實現差動保護的覆蓋應用。但是，35千伏以下配電網絡，由于點多面廣等客觀原因，一直無法大規(guī)模地推廣應用。
“配電網絡包含輸電設備、變壓器、配電保護設備、輸電線路等，假如也按照鋪設光纖有線連接的方式去大規(guī)模部署的話，無論鋪設成本，還是建設難度都極大。”深圳供電局電力調度控制中心通信部專責龔立寬表示。
“4G的特性不能滿足我們差動保護的要求，我們要求是在15毫秒之內，現在5G低時延這個特性正好可以滿足。”深圳供電局電力調度控制中心通信部主管周建勇說，配網要實現差動保護的突破，最重要就是通信手段升級，而5G正好是解決此問題的“藥方”。
憑借超低延時，5G網絡可以代替光纖，精確運用差動保護技術快速隔離故障點，將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級。最大限度地保障了用戶用電需求，同時也顯著提升配網管理效率。
5G網絡一項備受關注的特點在于切片技術。就像城市交通對不同車輛劃分不同車道實施分流管理一樣，差動保護、智能巡檢等場景，都可以在5G電力切片技術下并行不悖。
5G電力切片技術，為電網海量數據傳輸提供了更加安全、可靠、實時、高效的通信網絡支撐，從而使得電網運營更智能、電網企業(yè)更智慧，也給電力用戶帶來全新的體驗。
南網傳媒全媒體記者 韓曉彤 通訊員 祝凱 劉卉 徐浩 鄒鐘璐 陳成聰
■ 觀點
為何說5G改變社會？
新基建大幕拉開，5G被寄予厚望。
在中國經濟新舊動能轉換的關鍵節(jié)點，5G建設相當于是為下一輪科技創(chuàng)新做了一個打底的工作，無論是工業(yè)互聯(lián)網+、車聯(lián)網還是各式的下游應用，在萬物互聯(lián)的未來，都需要5G先行，扮演國內新基建的龍頭。
新基建這一稱呼區(qū)別于舊基建，所謂“新”更多是新在科技含量。那么，5G到底與之前的網絡有何不同？5G在新基建中需要承擔什么樣的使命？
綜合來看，可以從三個方面來解釋5G的與眾不同。
第一，從技術角度看，5G具有更加先進的技術特性，5G的接入速率、時延和連接密度等幾個關鍵指標，與4G相比有一個數量級也就是10倍的提升。
其次，從應用角度看，5G提供了更全面、更豐富的業(yè)務應用支撐，它定義了三大類業(yè)務場景，分別是eMBB，“增強移動寬帶”，uRLLC，“高可靠低時延連接”，以及mMTC，“大規(guī)模機器通信”。
這三大類業(yè)務場景可以說涵蓋了今天能夠看得到的幾乎所有業(yè)務應用領域，所以5G業(yè)務應用范圍，比3G和4G有了很大的拓展。3G、4G主要是面向移動寬帶，也就是我們今天經常談的移動互聯(lián)網，但到了5G時代，應用拓展到了高可靠低時延的工業(yè)互聯(lián)網與車聯(lián)網以及mMTC物聯(lián)網場景。
第三，從產業(yè)特性看，3G、4G面向移動互聯(lián)網，尚處在消費互聯(lián)網階段，應用以面向個人用戶的生活和娛樂為主。與以往不同，5G時代互聯(lián)網的發(fā)展已從消費互聯(lián)網邁入產業(yè)互聯(lián)網階段，因此，5G的發(fā)展重心和業(yè)務增長點將在產業(yè)互聯(lián)網和物聯(lián)網領域，5G最重要的特點就是跟產業(yè)結合，實現萬物智聯(lián)，推動整個社會和行業(yè)的數字化轉型，這是5G的最大價值所在，也是5G跟過去不一樣的地方。
5G的技術特性跟當今經濟社會數字化轉型的這種內在需求結合起來，將能夠改變產業(yè)發(fā)展形態(tài)，就像大家經常說的5G改變社會。
■ 5G應用前瞻
消息
3G/4G時代，微信等社交應用把短信徹底邊緣化，但5G時代，運營商“隆重”推出5G消息，希望能夠重塑“短信”昔日輝煌。
5G消息業(yè)務是終端原生基礎短消息服務的全新升級，依照交互方式大致可分為兩類：即個人用戶之間，以及企業(yè)與個人用戶之間的信息交互。對于個人用戶而言，5G消息將打破傳統(tǒng)短信對每條信息的長度限制，內容方面也將突破文字局限，實現文字、圖片、音頻、視頻、位置等信息的有效融合。
在5G時代，功能更強大兼具互聯(lián)網屬性的5G消息，將幫助運營商把短信業(yè)務重新喚醒，由于其同樣具有社交屬性，有可能幫助運營商打出一片新天地，蠶食第三方社交應用的部分蛋糕。
視頻
5G高帶寬帶來視頻傳輸的便利，這為5G視頻的爆發(fā)創(chuàng)造了條件。4G時代，抖音、快手等小視頻應用已經廣受歡迎，在5G時代，有更好的網絡條件，5G視頻是最被期待的5G應用之一。
游戲
5G網絡的大帶寬、低時延，被認為將顛覆傳統(tǒng)游戲行業(yè)，會出現大量的云端游戲。
游戲放在云端平臺處理好，玩家們無需購買昂貴的高性能設備就可以體驗一些大型重度游戲。手游、PC游戲、主機游戲等游戲有望在5G時代都被云端化。
智能制造
為了更好地迎合消費者的需求、處理各式各樣的狀況，制造業(yè)需要對生產流程進行更精細的控制，近年來出現了柔性制造的概念。
智能制造融合了5G、云計算和AI等技術，通過更加靈活高效的生產系統(tǒng)，能夠滿足柔性制造的需求，讓企業(yè)快速應對快速變化的市場。
工業(yè)互聯(lián)網
工業(yè)互聯(lián)網的本質和核心是通過工業(yè)互聯(lián)網平臺把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來。5G可以幫助制造業(yè)拉長產業(yè)鏈，形成跨設備、跨系統(tǒng)、跨廠區(qū)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通，從而提高效率，推動整個制造服務體系智能化。
無人駕駛
無人駕駛，顧名思義，全靠信息化系統(tǒng)的智能駕駛來掌控車輛。在工業(yè)領域、特定園區(qū)，5G無人駕駛已經得到了很多應用。
智慧醫(yī)療
今年因為新冠疫情，5G等新科技被大量應用在疫情防控和醫(yī)療領域。很多5G智慧醫(yī)療方案得到了應用。多家醫(yī)院開展了基于5G網絡支持的遠程手術、專家遠程會診等等。
特定行業(yè)、特定企業(yè)定制解決方案
5G作為信息基礎設施，未來各行各業(yè)都將陸續(xù)用上5G、AI、大數據等新科技，從而形成針對特定行業(yè)、特定企業(yè)度身定制的解決方案。
如果說三大運營商5G網絡投資更多是拉動通信行業(yè)的投資機會，那么5G應用需要通信和IT技術融合來形成解決方案，這給IT行業(yè)帶來大量的機會。
南網傳媒全媒體記者 韓曉彤 綜合整理
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