:“傳統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產生了非常大的應用價值，尤其是基于能源基礎設施巡檢的共性特征和特種機器人的作業特性，我們依托5G和AI構建了新一代水電站智能機器人巡檢和安全管控的方案。”
這是清華四川互聯網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，新一代的通信技術融合人工智能、云計算等先進技術正賦能越來越多的行業，產生眾多的典型應用。
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技術應用于水力發電領域，融合運用人工智能、大數據等技術，推出5G水下機器人和5G無人機智能巡檢項目，助力水電站發展的智慧化管理水平提升和行業智能化演進。
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。據大唐亭子口公司黨委書記、副總經理李陽介紹，亭子口水利樞紐的作用以防洪、灌溉及城鄉供水、發電為主。今年7月到8月，長江流域發生多次強降雨，防洪形勢嚴峻，亭子口水庫在防洪過程中充分發揮了攔洪削峰錯峰作用，保障了一方安全。
水電站的結構安全巡檢包括大壩壩體表面和水下結構物的巡檢，是保障水利樞紐安全運行的重要措施，意義重大。對于水下結構物的巡檢，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磨蝕、露筋等損傷，而傳統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設備，可以在不排水的條件下，替代人工水下作業，降低了成本提高了效率。
5G網絡、邊緣計算與自研的特種機器人相結合，再利用人工智能等多種技術解決了現實的迫切需求。“我們研發的雙模態機器人，既可以在水中浮游，也可以在水底作業。”王皓冉介紹說，利用5G大帶寬的優勢，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。該項目結合巡檢及監測數據，與大壩水下結構的原始圖像和數據進行比對，實現健康評估。
據統計，亭子口水利樞紐根據設計要求每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、數碼相機等進行檢查，受環境影響因素，巡檢風險高、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，包括壩面巡檢路徑規劃和自主安全巡檢控制、壩面表觀缺陷識別、健康診斷體系構建等。無人機通過系留電纜連接，方便持續供電，可以實現對狹窄的表孔溢流壩面等壩體表面結構的智能巡檢。
據設計要求，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備維護、保養、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，廠房附近的平臺、辦公區指揮中心、遠程專家手機APP或平板電腦，通過視頻會議系統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水下機器人巡檢現場監控、實時巡檢畫面，還可以與5G水下機器人巡檢現場、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”項目創新實現了5G水下機器人、5G水上無人機與辦公區業務平臺的實時交互、壩體異常狀況預警診斷，解決了傳統作業效率低、反復下水作業等問題，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，及時預警缺陷和隱患，保障了大壩運行安全。
“大家看到，我們現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同。”王皓冉說。
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