高莉，付榮，張偉，呂偉，龔學(xué)會

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

0 引言

城市電力溝道管理是智慧城市建設(shè)中非常重要的一環(huán)，關(guān)系著城市能源動脈和城市安全。但是由于長期以來城市電力溝道管理處于粗放狀態(tài)，受限于監(jiān)測手段匱乏、監(jiān)測精準(zhǔn)度低下、人工巡檢方式難以被替代等因素，溝道運維一直處于以事故檢修為主的工作狀態(tài)[1]。

1 溝道智能化管控的必要性

響應(yīng)國家數(shù)字化發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。近年來，“大云物移智鏈”等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，全球進入數(shù)字化時代，數(shù)字經(jīng)濟成為新的經(jīng)濟形態(tài)，成為驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展的新動能。開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型、保持高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展成為各行業(yè)改革發(fā)展的基本戰(zhàn)略，在能源行業(yè)推行數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。目前電網(wǎng)公司已實現(xiàn)信息系統(tǒng)全面覆蓋，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用初具規(guī)模，但是在電力溝道管理領(lǐng)域仍處于傳統(tǒng)“被動式”運維管理，溝道領(lǐng)域的數(shù)字化發(fā)展任重道遠(yuǎn)[2]。

隨著城市電纜化率的不斷增長，電纜及溝道面臨的外破、違規(guī)開蓋等潛在風(fēng)險范圍越來越廣，給傳統(tǒng)的人力巡檢和運維管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時在人身安全、作業(yè)安全等方面存在隱患，現(xiàn)有的管理模式捉襟見肘。溝道智能管控體系的出現(xiàn)可以填補電力企業(yè)在溝道管理方面的不足，具有廣闊的市場前景和推廣效益，對推動公司整個溝道管網(wǎng)的智慧運營具發(fā)揮巨大的作用。

2 溝道智能化管控平臺設(shè)計

2.1 平臺整體框架

平臺采用B/S架構(gòu)開發(fā)，整體框架分為三層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層主要是對電力溝道狀態(tài)數(shù)據(jù)的感知和采集，包括溝道蓋板的狀態(tài)和溝道內(nèi)部的巡檢信息；網(wǎng)絡(luò)層主要是數(shù)據(jù)的傳輸通道，采用NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議將溝道蓋板數(shù)據(jù)傳輸至應(yīng)用層，巡檢機器人收集到的溝道內(nèi)部巡檢信息通過無線WiFi技術(shù)傳輸至應(yīng)用層的移動終端；應(yīng)用層主要有電力溝道蓋板實時監(jiān)測、溝道巡檢、統(tǒng)計分析等功能模塊，分為移動端和Web端應(yīng)用[3]。平臺整體框架如圖1所示。

圖1 平臺整體框架

2.2 溝道狀態(tài)實時監(jiān)測

城市電纜溝道經(jīng)常面臨著暴力破損和違規(guī)開蓋的問題，容易引發(fā)行人跌落、電纜損傷及事故停電的風(fēng)險。因缺乏監(jiān)測手段，溝道運維，一直處于被動搶修的窘境。運維人員到達(dá)現(xiàn)場后需要花費大量的時間尋找故障點，運維搶修效率低。本方案通過在每塊蓋板上安裝新型感知終端，正確識別溝道蓋板開蓋和破損狀態(tài)，利用STM32單片機采集傳感器數(shù)據(jù)；運用邊緣計算裝置進行蓋板群體通信，精準(zhǔn)定位異動蓋板編號；基于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，主動上傳蓋板ID、異動事件，實現(xiàn)溝道蓋板狀態(tài)實時監(jiān)測，提升電纜溝道運維質(zhì)效[4]。

2.3 電纜溝道巡檢機器人

電纜溝道智能巡檢機器人整合了激光探測、紅外成像技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)、無線信號傳輸技術(shù)、夜視圖像采集、機電控制技術(shù)等多種高新技術(shù)手段，集機械、電子、控制、傳感、材料等多學(xué)科于一體。采用無人駕駛巡檢機器人進行電纜溝道智能化運維巡檢，將改變電纜通道傳統(tǒng)運維模式，有效解決溝道內(nèi)人工巡檢難度大、危險系數(shù)高的問題，開辟人工智能巡檢新模式[5]。

其主要功能如下。

（1）自主行駛，自主越障避障。巡檢機器人整合了多個高精度傳感器，采用六輪驅(qū)動自動控制等技術(shù)，可實現(xiàn)電纜溝道全地形行駛。其具有獨特的越障輪設(shè)計，結(jié)合AI算法可實現(xiàn)自主越障、避障，為電纜巡檢打下堅實基礎(chǔ)。

（2）巡檢監(jiān)測，溝道環(huán)境全面感知。實時監(jiān)測電纜溝內(nèi)溫濕度情況、有害氣體范圍，并結(jié)合可見光攝像、紅外攝像與熱成像裝置全過程、全方位記錄電纜運行情況及通道環(huán)境。

（3）異常識別，自動抓拍。在識別到異常點后自主停留并作5s的詳細(xì)攝像，不放過任何一處隱患。

（4）脈沖測距，精準(zhǔn)定位故障點。脈沖測距與GPS定位相結(jié)合，將巡檢時間映射為距離，準(zhǔn)確鎖定異常點位置。

（5）防抖攝像，巡檢畫面優(yōu)質(zhì)。裝載六自由度云臺相機，在越障過程中自動調(diào)整攝像頭，保持畫面穩(wěn)定；

（6）自主返航，自動回傳巡檢視頻。巡檢畫面可實時回傳至手機APP，巡檢結(jié)束，自主返航，也可在到達(dá)下一電纜井口處自動停車并回傳巡檢記錄。

2.4 打造智慧溝道管控平臺

從滿足安裝人員、運維人員、監(jiān)管人員（領(lǐng)導(dǎo)）等不同人員的需求出發(fā)，打造溝道智慧管控平臺，實現(xiàn)溝道全景在線監(jiān)測。其功能主要有以下幾個方面。

基于地理信息的蓋板及溝道態(tài)勢感知：系統(tǒng)以地圖為依托，將通道地圖與GIS地理信息相結(jié)合，確保每塊蓋板狀態(tài)在地圖上可以實時顯示。以蓋板為錨點，利用蓋板地理信息將溝道聯(lián)通，實現(xiàn)蓋板及溝道的物聯(lián)感知。

基于異動的實時告警及位置指引：發(fā)生蓋板、溝道溫度異動事件時，監(jiān)測終端能夠第一時間反饋告警信息，精準(zhǔn)指引異動點位置，指引運維人員及時到達(dá)現(xiàn)場開展運維及搶修工作。

基于多場景的可視化展示：立足監(jiān)管人員、領(lǐng)導(dǎo)等的可視化需求，基于監(jiān)控大屏等應(yīng)用場景，設(shè)計可視化展示界面及內(nèi)容，多維度呈現(xiàn)電纜溝道的歷史和當(dāng)前狀態(tài)[6-7]。

2.5 建立共享合作生態(tài)

城市地下溝道是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，承載供水、排污、供電、通信等功能，政府在城市地下溝道管理方面面臨著同樣的問題。通過加強政企合作與外部交流，由政府牽頭，供電公司主導(dǎo)，溝道使用主體參與，延伸電網(wǎng)公司城市地下管網(wǎng)監(jiān)測管理范圍，多方合作共享，增加基于物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的對外溝道代運代維服務(wù)；梳理溝道管網(wǎng)內(nèi)的資產(chǎn)，首次形成基于地下管網(wǎng)的資產(chǎn)管理，促進城市地下管網(wǎng)基礎(chǔ)資源共建共享，為電網(wǎng)、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及改造提供數(shù)據(jù)支撐[8]。

3 平臺應(yīng)用價值

（1）創(chuàng)新溝道運維模式，提升運維管控質(zhì)效。打造全方位的溝道智慧管控體系，實現(xiàn)溝道狀態(tài)的實時監(jiān)測、智能運維與管理，顛覆了傳統(tǒng)運維管理模式，變被動搶修為主動運維，極大地提升了溝道運維管控質(zhì)效。

（2）促進業(yè)務(wù)數(shù)字化發(fā)展，助力電網(wǎng)智慧運營。以數(shù)字技術(shù)為電網(wǎng)溝道管理賦能，加強對電力管網(wǎng)的感知能力，提升溝道智能運維管理水平，降低電網(wǎng)安全風(fēng)險，提高電力精準(zhǔn)服務(wù)，推動電網(wǎng)向更加智慧的能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

（3）推動數(shù)據(jù)共享融合，助力智慧城市建設(shè)。強化政企合作，共享城市管網(wǎng)信息，與智慧城市建設(shè)深度融合，助力城市地下管網(wǎng)數(shù)字化運維管理，更好服務(wù)民生。

4 結(jié)語

針對城市電力溝道管理存在的問題和弊端，本文介紹了溝道管理信息化、智能化、數(shù)字化的重要意義，結(jié)合新一代信息技術(shù)，提出了溝道管理智能化解決方案，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)溝道外側(cè)蓋板的開蓋和外破狀態(tài)監(jiān)測；運用人工智能技術(shù)實現(xiàn)溝道內(nèi)部無人操控自主巡檢；打造智慧溝道管控平臺實現(xiàn)溝道環(huán)境全面感知；建立共享合作生態(tài)，為城市及電網(wǎng)安全增添一份保障。