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      2017年智能電網行業主要發展趨勢分析
      時間:2018-05-31 09:09:35

      內容引用來源“中商產業研究院”

       

      1、電力行業發展趨勢


      我國電力行業發展主要呈現以下趨勢:


      (1)智能電網是電力行業發展的必然趨勢


      近年來,隨著各種新技術的進一步發展,通信、計算機、自動化等技術在電網中得到廣泛應用,并與傳統電力技術相互融合,大幅提升了電網的智能化水平。其中,傳感器技術與信息技術在電網中的應用,為系統狀態分析和輔助決策提供了技術支持;調度技術、自動化技術和柔性輸電技術的成熟發展,為可再生能源和分布式電源的開發利用提供了基本保障;通信網絡的完善和用戶信息采集技術的推廣應用,促進了電網與用戶的雙向互動。上述技術的不斷創新,使得智能電網逐漸成為電力行業的主要發展趨勢。


      (2)電力設備朝安全性、智能化、科技化方向發展


      “安全第一”始終是電力行業發展的基本要求,隨著我國電網結構日趨復雜,在地震、臺風、泥石流等各類自然災害頻發情況下,全國發電設備、輸變電設施、直流輸電系統、用戶供電設備的安全性和運行穩定性越來越重要。落后的電力設備以及傳統的人工作業模式,不但違背智能電網的要求,還存在重大安全隱患。隨著電力科技創新在智能電網中不斷取得重大突破以及機器人技術在電力行業的應用,未來我國電力系統將在輸電、變電、配電等環節全面實施智能化改造行動。先進電力設備的引進、智能化電力機器人的普及,以及科技化的數據采集與處理、巡檢、運維等一站式服務的集成,將構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的統一的堅強智能化電網,以實現電網管理信息化和精益化,從而可以更好地實現電網安全、可靠、經濟、高效運行。

      (3)智能電網有利于提升能源資源配置


      我國能源資源與能源需求長期呈逆向分布,根據統計,我國80%以上的煤炭、水能和風能資源分布在西部、北部地區,而75%以上的能源需求集中在東部、中部地區,能源資源與能源需求分布不平衡促使我國在全國范圍內實行能源資源優化配置,而建設智能電網為此提供了一個良好的平臺。智能電網建成后,將形成結構堅強的受端電網和送端電網,電力承載能力將顯著加強,形成“強交、強直”的特高壓輸電網絡,實現能源的跨區域、遠距離、大容量、低損耗、高效率輸送,從而提升電網大范圍能源資源優化配置能力。

      2、電力智能巡檢機器人行業發展趨勢

      (1)機器人平臺化趨勢日趨明顯


      作為電力智能巡檢機器人系統的重要載體,機器人本體通過搭載實現巡檢功能的傳感器在特定工作環境下自主運行,完成軟件系統的數據融合與分析、通信傳輸、接口規范、應用對接、專家系統等功能,隨著包括室外機器人、室內機器人、隧道機器人以及無人機等在電力行業應用的不斷拓展,機器人產品不斷趨于成熟,主要體現在以下幾個方面:

      ①機器人應用場景以及結構功能趨于一致:隨著國家電網公司、南方電網公司精益管理的不斷推進,架空輸電線路、變電站、配電站、電纜隧道等需要機器人應用的場合規范性、一致性不斷提升,且自動化程度越來越高,因此,機器人的硬件結構、傳感器、防護等級、設計規范等要求趨于統一;同時,機器人硬件基本由感知、控制、驅動等部分構成,這樣有利于用戶及行業標準化的制定,也便于產業鏈形成以及行業管理。


      ②機器人軟件核心功能趨于標準化:隨著機器人應用的不斷成熟,機器人核心功能的量化及應用為電力運維工作帶來了重大變化,目前電力巡檢機器人的核心功能包括環境感知、視覺識別、紅外測溫、音頻檢測、安防監控、呼叫平臺等,上述每一個功能的量化目標、接口規范、數據標準已不斷明確,使得機器人軟件開發有章可循,核心功能數據趨于標準化并不斷成熟。


      ③用戶接口及應用趨于平臺化:機器人平臺化主要包括硬件平臺化、軟件平臺化以及核心功能平臺化等三個方面。隨著應用場景及核心功能的不斷成熟,機器人應用已從早期的演示推廣發展到目前的核心功能數據接入使用和運維操作平臺化建設。具體而言,一方面,數據接口在應用過程中不斷規范化;另一方面,根據最終用戶需求,在對接不同平臺時呈現更加符合其運維需要的數據信息。目前,已經有各類以運維為目的的操作平臺在各省、市電力公司先后投入使用,從機器人角度來看,平臺化一方面便于客戶使用及規范化操作,另一方面,也可以促使產業鏈不斷發展。


      (2)由“感知”向操作、協作發展


      巡檢功能屬于智能系統中“感知”功能的突出表達,具體包括環境感知、設備狀態感知等。鑒于電力架空線、變電站、配電站及電力隧道的應用場景具有一定的特殊性,正常電力運維人員不能解決的往往是“感知”任務的復雜性和操作難度,為此,當前最為緊迫的是用機器人來實現運維的“感知”功能,而隨著智能巡檢機器人的成熟使用,具備更多感知、操作及人機協作功能的智能機器人將會是未來的發展方向。


      此外,由于“感知”信息后需要對信息進行“處理”和“操作”,因此操作機器人會成為智能巡檢機器人的后續功能延伸和發展;同時,從操作的角度來說,“感知”和“操作”是一個從手動遙控操作到自主作業,再到人機協同完成復雜操作的過程,為此,人機協作也是未來行業發展的重要方向。


      (3)物聯網帶來的單體智能向系統智能化發展

      單體智能和多體智能是智能機器人系統的重要應用形式,單體智能突出機器人本體從感知、表達、控制、決策等方面的智能化程度,多體智能突出協作性、關聯性和系統性。電力巡檢機器人從單體智能的角度來看,突出巡檢機器人的自動運行、環境適應性、多模態數據采集與融合、圖像識別、專家系統等功能,直觀來說,就是機器人能夠完成自主、復雜、多樣的任務;而從多體智能角度來說,更強調多系統的融合,包括機器人與環境傳感器、被測對象、其他智能設備和系統、運維人員等主體(智能體)的數據融合,同時,能夠與其他主體(智能體)數據關聯分析,以及協同完成特定任務等功能。


      單體智能目前已經趨于平臺化、標準化和規范化,而多體智能則將成為行業發展的趨勢,促進系統整體優化提升,為電力運維系統帶來新的發展。


      (4)多模態數據融合呈現多樣化價值應用

      目前,電力智能巡檢機器人主要功能是實現不同形態的數據采集、數據識別、判斷與決策。其采集的數據主要包括環境數據(溫濕度、聲音、電磁場強度等)、安全數據(防跌落、外力破壞、人員入侵、火源等)、被檢測設備狀態數據(紅外、圖像數據、局放、紫外等數據)等,由于上述數據關聯性、重要性以及用途不一,因此呈現多模態形式,具體情況如下:

      ①工作環境數據:用于分析環境的健康狀況并對危險環境進行預警,同時,對于設備狀態評價提供參考。


      ②設備狀態數據判斷與預警:根據采集的狀態數據判定設備的工作狀態,同時通過與歷史數據進行比對并結合關聯設備狀態數據及環境數據,對設備運行進行更深層次的預警和運維管理。


      ③運行數據呈現與管理(運維平臺):隨著數據維度和內容的不斷累積,并呈現多模態形式,用戶在數據分類使用的基礎上,改變了傳統運維管理形式,建立了運維管理平臺,以省、市、工區、班組等為單元,進行數據呈現與管理,建立基于智能機器人、物聯網、智能終端、云計算等新技術的一體化運維管理平臺,實現智能運維。

      隨著智能巡檢機器人行業的不斷成熟,對數據的選擇性應用已成為趨勢,也進一步提升了數據采集的有效性和應用價值。

      (5)人工智能引領行業快速發展


      電力智能巡檢機器人無論在機器人自主移動、控制與驅動、定位導航以及傳感器數據采集、圖像處理、語音采集與處理、專家系統分析與決策、大數據分析等方面都用到人工智能技術,換一個角度來說,人工智能在每一個領域的突破和發展,都會對電力智能巡檢機器人核心功能、平臺特性、數據運維管理、專家決策與預警等起到推動作用。進一步來說,從以下幾個方面會受到相應人工智能發展的影響:

      ①環境智能監控:環境健康是設備得以安全運行的重要依托,通過合理分布環境傳感器,并結合環境傳感器進行環境分析,在出現危機的條件下,控制用于調節環境的風機、滅火器、報警器、排水裝置等實現環境智能監控。環境智能監控需要人工智能在數據處理、模式識別、環境聯動控制等方面起到重要作用。


      ②機器人自主定位與導航(SLAM):機器人自主定位與導航是機器人實現各類采集任務、運維操作的基礎,而定位的精度、防跌落功能、導航避障功能都有賴于人工智能算法的先進程度和可靠性。


      ③機器人控制與決策:機器人在底層伺服驅動、路徑規劃、任務管理等方面均有前饋控制、神經網絡控制等人工智能算法的應用,未來隨著電力巡檢機器人結構更加多樣化、環境適應性提升以及任務多樣化,對人工智能的依賴度將不斷提升。


      ④機器人數據采集與處理:人工智能在視頻、圖像、語音等領域的不斷發展,推動了電力巡檢機器人在圖像處理、設備音頻采集與判斷、傳感器數據采集與處理等方面的能力逐步提升,以圖像識別為例,各種深度學習算法的不斷應用,有效提升圖像識別的適應性和準確性。


      ⑤大數據平臺與專家系統:數據進入平臺后,通過多維度的數據關聯分析和數據挖掘等技術,結合專家系統等管理工具,進行輔助決策與判斷,從而提升運維管理水平。

      (6)機器人成為電力精益管理的重要載體,智能化程度越來越高

      隨著電力智能巡檢機器人在輸電架空線、變電站、配電站、地下電力隧道等場合的應用不斷推廣,改變了電力傳統的運維方式,智能化水平不斷提升。未來,隨著智能電網的發展以及智能化、自動化水平的提升,機器人將成為重要的載體和工具,是信息獲取和運維的重要手段。此外,由于機器人技術的發展以及人工智能水平的不斷提升,機器人將會走向電力行業的多種應用場合,實現更為復雜、多樣的任務,包括維修維護、消防安全、操作運行等工作,滿足無人值守、協同操作等更為智能的運維及管理功能。

       
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