:“傳統(tǒng)都是人工進行潛水的巡檢，我們看到的是水下機器人的巡檢。在這個工作中5G產(chǎn)生了非常大的應(yīng)用價值，尤其是基于能源基礎(chǔ)設(shè)施巡檢的共性特征和特種機器人的作業(yè)特性，我們依托5G和AI構(gòu)建了新一代水電站智能機器人巡檢和安全管控的方案。”
這是清華四川互聯(lián)網(wǎng)研究院智能水電樞紐研究所副所長王皓冉10月19日在嘉陵江亭子口水利樞紐現(xiàn)場給媒體講述5G智慧電站時作出的表述。5G商用一周年以來，新一代的通信技術(shù)融合人工智能、云計算等先進技術(shù)正賦能越來越多的行業(yè)，產(chǎn)生眾多的典型應(yīng)用。
四川廣元亭子口水利樞紐的“5G智慧電站”就是其中一例。中國移動四川公司、大唐公司、清華研究院一起攜手首次將5G技術(shù)應(yīng)用于水力發(fā)電領(lǐng)域，融合運用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，推出5G水下機器人和5G無人機智能巡檢項目，助力水電站發(fā)展的智慧化管理水平提升和行業(yè)智能化演進。
浩浩蕩蕩的嘉陵江水源于秦嶺北麓，是長江上游的重要支流。亭子口水利樞紐是國家完善長江防洪體系六大重點工程之一，是嘉陵江干流唯一的控制性骨干工程。據(jù)大唐亭子口公司黨委書記、副總經(jīng)理李陽介紹，亭子口水利樞紐的作用以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主。今年7月到8月，長江流域發(fā)生多次強降雨，防洪形勢嚴峻，亭子口水庫在防洪過程中充分發(fā)揮了攔洪削峰錯峰作用，保障了一方安全。
水電站的結(jié)構(gòu)安全巡檢包括大壩壩體表面和水下結(jié)構(gòu)物的巡檢，是保障水利樞紐安全運行的重要措施，意義重大。對于水下結(jié)構(gòu)物的巡檢，王皓冉介紹說，大壩泄洪時從表孔和底孔高速排出的水流會沖擊明流段及消力池，泄洪消能建筑物長年運行會出現(xiàn)磨蝕、露筋等損傷，而傳統(tǒng)的檢測方式要在尾坎下游打圍堰抽干消力池中的水再將池中淤積物清理干凈后進行檢測，效率低、成本高。
中國移動四川廣元分公司承建了大唐亭子口水電站的5G項目。“5G智慧電站”采用5G水下機器人搭載清淤和巡檢作業(yè)設(shè)備，可以在不排水的條件下，替代人工水下作業(yè)，降低了成本提高了效率。
5G網(wǎng)絡(luò)、邊緣計算與自研的特種機器人相結(jié)合，再利用人工智能等多種技術(shù)解決了現(xiàn)實的迫切需求�！拔覀冄邪l(fā)的雙模態(tài)機器人，既可以在水中浮游，也可以在水底作業(yè)�！蓖躔┤浇榻B說，利用5G大帶寬的優(yōu)勢，可以實時回傳水下機器人采集的高清圖像；利用5G低時延特性，可以對機器人實施遠程控制。該項目結(jié)合巡檢及監(jiān)測數(shù)據(jù)，與大壩水下結(jié)構(gòu)的原始圖像和數(shù)據(jù)進行比對，實現(xiàn)健康評估。
據(jù)統(tǒng)計，亭子口水利樞紐根據(jù)設(shè)計要求每3至5年或大洪水過后將對消力池進行一次檢測，采用傳統(tǒng)的檢測方式，工期一般長達3至6個月，且圍堰搭建、拆除、抽水和檢測等費用在590萬元左右。使用5G水下機器人巡檢后，單次巡檢費用下降到70萬元左右、工期只需20天。
對于大壩壩體表面的日常巡檢，之前普遍采用人工巡檢方式，即借助望遠鏡、繩索、吊車等，人工近距離使用卷尺、鋼纖、粉筆、數(shù)碼相機等進行檢查，受環(huán)境影響因素，巡檢風(fēng)險高、成本高、效率低。
對此，該項目研制了一套高精度壩面5G無人機巡檢系統(tǒng)，包括壩面巡檢路徑規(guī)劃和自主安全巡檢控制、壩面表觀缺陷識別、健康診斷體系構(gòu)建等。無人機通過系留電纜連接，方便持續(xù)供電，可以實現(xiàn)對狹窄的表孔溢流壩面等壩體表面結(jié)構(gòu)的智能巡檢。
據(jù)設(shè)計要求，單次全覆蓋檢查整個大壩上、下游壩面水上部分約9.36萬平方米，按綜合計價法考慮，每平米約需50元，單次檢查共需約460萬元，歷時約90天。采用5G無人機智能巡檢方式后，該項目單次檢測投入設(shè)備維護、保養(yǎng)、消缺等費用僅需19萬元左右，工時也從90天下降到15天，大幅度降低了壩面檢測成本和工時。
此外，該項目還在水電站部署了5G云視訊高清視頻會議系統(tǒng)，廠房附近的平臺、辦公區(qū)指揮中心、遠程專家手機APP或平板電腦，通過視頻會議系統(tǒng)可以進行專家遠程指揮和會商，并且能通過控制室中心大屏展示5G水下機器人巡檢現(xiàn)場監(jiān)控、實時巡檢畫面，還可以與5G水下機器人巡檢現(xiàn)場、亭子口電站中控室、大唐集控中心等遠程多方視頻會議。
“5G智慧電站”項目創(chuàng)新實現(xiàn)了5G水下機器人、5G水上無人機與辦公區(qū)業(yè)務(wù)平臺的實時交互、壩體異常狀況預(yù)警診斷，解決了傳統(tǒng)作業(yè)效率低、反復(fù)下水作業(yè)等問題，擴大了巡檢范圍、提升了巡檢效率、增強了操作便利性及安全性，通過快速分析評估水工建筑物運行狀態(tài)，及時預(yù)警缺陷和隱患，保障了大壩運行安全。
“大家看到，我們現(xiàn)在還是有人在下面進行檢測，下一步我們想把它做成完全無人化，就是通過無人船的信號和這個水下機器人進行協(xié)同�！蓖躔┤秸f。
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