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国内首创:水力发电领域使用5G水下机器人

作者:365手机版客户端 发布时间:2020-12-01 08:34 点击数:

  亭子口水利枢纽是国家完善长江防洪体系六大重点工程之一,具有10.6亿正常防洪库容、近300万亩灌溉、200多万人城乡供水、年设计清洁量30亿千瓦时的能力,同时具有拦沙减淤、梯级补偿、拦污净水等公益功能。

  针对大坝坝体表面和水下结构物常规巡检手段精度和效率低下、制约枢纽安全健康评估的问题,中国移动四川公司联合大唐公司、清华研究院在四川广元亭子口水利枢纽打造“5G智慧电站”,利用中国移动5G网络创新开展5G水下机器人、5G无人机等智能化巡检试点。建立大坝安全监测与检测技术的一体化体系,预警缺陷和隐患,保障大坝运行安全,全面提升电站运营效率和智能化水平。

  近年来,国内外多次出现泄洪消能建筑物损伤导致的灾害性事件,枢纽安全运行的重要性日益增加。亭子口水利枢纽大坝底孔设计运行水头较高,明流段及消力池内存在高速水流下空化空蚀问题,泄洪消能建筑物长年运行出现磨蚀、露筋等损伤,而传统的检测方式要在尾坎下游打围堰抽干消力池中的水再将池中淤积物清理干净后进行检测,效率低、成本高,极大地影响防洪安全和电力生产。

  面对水库大坝消力池等水工建筑物结构缺陷检测的迫切需求和现有巡检手段局限的困境,“5G智慧电站”采用5G水下机器人搭载清淤和巡检作业设备,在不排水的条件下,替代人工水下作业。基于5G无线G大带宽的优势,实时回传水下机器人采集的高清图像;利用5G低时延特性,对机器人实施远程控制。通过多传感数据融合,结合巡检数据、监测数据、失稳机理和老化寿命评估,在保障水库大坝长期安全运行的同时,提升了水电站大坝的信息化和智能化管理水平。

  据统计,亭子口水利枢纽根据设计要求每3至5年或大洪水过后将对消力池进行一次检测,采用传统的检测方式,工期一般长达3至6个月,且围堰搭建、拆除、抽水和检测等费用在590万元左右。使用5G水下机器人巡检后,单次巡检费用下降到70万元左右、工期只需20天,降低了消力池检测的成本和人力、物力,保障了下游沿江城镇及百姓的生命与财产安全。

  清华四川能源互联网研究院智能水电枢纽研究所副所长王皓冉介绍,亭子口智慧电站是国内首创水力发电领域水下机器人使用5G技术的项目。下一步,智慧电站将继续探索利用5G、人工智能等技术实现对5G水下机器人的远程控制,进行水下作业和施工,并广泛推广用于导流渠、引水隧洞、坝后库区水下工程等水工建筑物的水下巡检。

  大坝坝体表面也需要日常巡检,但普遍采用人工巡检方式,即借助望远镜、绳索、吊车等巡检载体,人工近距离使用卷尺、钢纤、粉笔、数码相机等进行检查,检查受气象、环境影响因素多,存在巡检风险高、成本高、效率低、内容不全、结果主观化等问题。

  为此,该项目研制了一套高精度坝面5G无人机巡检系统,从坝面巡检路径规划和自主安全巡检控制、坝面表观缺陷识别、健康诊断体系构建等方面开展适用于坝面自主巡检原型样机的研制工作。通过超高清图像等现场数据实时回传,云计算、人工智能深度数据分析、图形图像检测等技术实施智能风险诊断,实现坝面自主巡检、坝面蜜像信息无缝获取、坝面三维重建等功能,进一步提升了巡检能力,为水库大坝提供了重要的基础保障。

  亭子口水利枢纽根据设计要求单次全覆盖检查整个大坝上、下游坝面水上部分约9.36万平方米,按综合计价法考虑,每平米约需50元,单次检查共需约460万元,历时约90天。采用5G无人机智能巡检方式后,单次检测投入设备维护、保养、消缺等费用仅需19万元左右,工时也从90天下降到15天,大幅度降低坝面检测成本和工时。

  下一步,该项目将继续探索利用5G大宽带、低时延和大容量等特征,实现5G无人机远程操控、无人值守的智能巡检应用,开展溢洪道、滑坡体、高边坡、库区等更多水工建筑物结构的表观巡查。

  中国移动四川广元分公司集团客户部经理孙健介绍,承建亭子口水电站5G项目的中国移动四川广元分公司,2019年在本地率先开通首个5G基站,并将5G带入市县“两会”现场,为广大用户提供优质的5G体验和服务。2019年至2020年成功与四个县区人民政府及广元市人民政府签订5G战略合作协议,投入亿元规划建设5G基站及机房。截至9月底,已开通5G基站300个,实现5G网络利州主城区连续覆盖、县城区重点场景覆盖,并顺利完成独立组网(SA)首呼。

  亭子口水利枢纽部署除创新实现5G水下机器人、5G水上无人机落地应用,还部署了5G云视讯高清视频会议系统,厂房附近的平台、办公区指挥中心、手机APP或平板电脑,均可以通过5G云视讯高清视频会议系统进行专家远程指挥和会商。

  4G改变生活,5G改变社会。“5G智慧电站”只是移动通信全面赋能行业应用的一个缩影,中国移动正在把握经济社会数字化转型机遇,发挥5G在推动经济高质量发展中的重要作用,全面赋能千行百业,满足人民对美好生活的向往。

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