首個(gè)5G智慧水電站落地：首創(chuàng)5G水下機(jī)器人清淤、巡檢作業(yè)

在川北的群山之中，縱貫廣元的嘉陵江 “含煙帶月碧于藍(lán)”。這么一片旖旎的自然風(fēng)光，因?yàn)樯n溪縣亭子口水電站的修建而增添了一份造福民生的人文關(guān)懷;中國(guó)移動(dòng) 5G 通信技術(shù)的運(yùn)用，注入了強(qiáng)大的信息化力量，科技向善護(hù)一江安瀾。

亭子口水利樞紐是國(guó)家完善長(zhǎng)江防洪體系六大重點(diǎn)工程之一，具有 10.6 億正常防洪庫(kù)容、近 300 萬(wàn)畝灌溉、200 多萬(wàn)人城鄉(xiāng)供水、年設(shè)計(jì)清潔發(fā)電量 30 億千瓦時(shí)的能力，同時(shí)具有攔沙減淤、梯級(jí)補(bǔ)償、攔污凈水等公益功能。

針對(duì)大壩壩體表面和水下結(jié)構(gòu)物常規(guī)巡檢手段精度和效率低下、制約樞紐安全健康評(píng)估的問(wèn)題，中國(guó)移動(dòng)四川公司聯(lián)合大唐公司、清華研究院在四川廣元亭子口水利樞紐打造 “5G 智慧電站”，利用中國(guó)移動(dòng) 5G 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新開(kāi)展 5G 水下機(jī)器人、5G 無(wú)人機(jī)等智能化巡檢試點(diǎn)。建立大壩安全監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)的一體化體系，預(yù)警缺陷和隱患，保障大壩運(yùn)行安全，全面提升電站運(yùn)營(yíng)效率和智能化水平。

國(guó)內(nèi)首創(chuàng)：水力發(fā)電領(lǐng)域使用 5G 水下機(jī)器人

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外多次出現(xiàn)泄洪消能建筑物損傷導(dǎo)致的災(zāi)害性事件，樞紐安全運(yùn)行的重要性日益增加。亭子口水利樞紐大壩底孔設(shè)計(jì)運(yùn)行水頭較高，明流段及消力池內(nèi)存在高速水流下空化空蝕問(wèn)題，泄洪消能建筑物長(zhǎng)年運(yùn)行出現(xiàn)磨蝕、露筋等損傷，而傳統(tǒng)的檢測(cè)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(jìn)行檢測(cè)，效率低、成本高，極大地影響防洪安全和電力生產(chǎn)。

面對(duì)水庫(kù)大壩消力池等水工建筑物結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)的迫切需求和現(xiàn)有巡檢手段局限的困境，“5G 智慧電站”采用 5G 水下機(jī)器人搭載清淤和巡檢作業(yè)設(shè)備，在不排水的條件下，替代人工水下作業(yè)?；?5G 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，利用 5G 大帶寬的優(yōu)勢(shì)，實(shí)時(shí)回傳水下機(jī)器人采集的高清圖像;利用 5G 低時(shí)延特性，對(duì)機(jī)器人實(shí)施遠(yuǎn)程控制。通過(guò)多傳感數(shù)據(jù)融合，結(jié)合巡檢數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、失穩(wěn)機(jī)理和老化壽命評(píng)估，在保障水庫(kù)大壩長(zhǎng)期安全運(yùn)行的同時(shí)，提升了水電站大壩的信息化和智能化管理水平。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，亭子口水利樞紐根據(jù)設(shè)計(jì)要求每 3 至 5 年或大洪水過(guò)后將對(duì)消力池進(jìn)行一次檢測(cè)，采用傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，工期一般長(zhǎng)達(dá) 3 至 6 個(gè)月，且圍堰搭建、拆除、抽水和檢測(cè)等費(fèi)用在 590 萬(wàn)元左右。使用 5G 水下機(jī)器人巡檢后，單次巡檢費(fèi)用下降到 70 萬(wàn)元左右、工期只需 20 天，降低了消力池檢測(cè)的成本和人力、物力，保障了下游沿江城鎮(zhèn)及百姓的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智能水電樞紐研究所副所長(zhǎng)王皓冉介紹，亭子口智慧電站是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)水力發(fā)電領(lǐng)域水下機(jī)器人使用 5G 技術(shù)的項(xiàng)目。下一步，智慧電站將繼續(xù)探索利用 5G、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì) 5G 水下機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行水下作業(yè)和施工，并廣泛推廣用于導(dǎo)流渠、引水隧洞、壩后庫(kù)區(qū)水下工程等水工建筑物的水下巡檢。

降本增效：5G 無(wú)人機(jī)大幅消減壩面檢測(cè)成本和工時(shí)

大壩壩體表面也需要日常巡檢，但普遍采用人工巡檢方式，即借助望遠(yuǎn)鏡、繩索、吊車等巡檢載體，人工近距離使用卷尺、鋼纖、粉筆、數(shù)碼相機(jī)等進(jìn)行檢查，檢查受氣象、環(huán)境影響因素多，存在巡檢風(fēng)險(xiǎn)高、成本高、效率低、內(nèi)容不全、結(jié)果主觀化等問(wèn)題。

為此，該項(xiàng)目研制了一套高精度壩面 5G 無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)，從壩面巡檢路徑規(guī)劃和自主安全巡檢控制、壩面表觀缺陷識(shí)別、健康診斷體系構(gòu)建等方面開(kāi)展適用于壩面自主巡檢原型樣機(jī)的研制工作。通過(guò)超高清圖像等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳，云計(jì)算、人工智能深度數(shù)據(jù)分析、圖形圖像檢測(cè)等技術(shù)實(shí)施智能風(fēng)險(xiǎn)診斷，實(shí)現(xiàn)壩面自主巡檢、壩面蜜像信息無(wú)縫獲取、壩面三維重建等功能，進(jìn)一步提升了巡檢能力，為水庫(kù)大壩提供了重要的基礎(chǔ)保障。

亭子口水利樞紐根據(jù)設(shè)計(jì)要求單次全覆蓋檢查整個(gè)大壩上、下游壩面水上部分約 9.36 萬(wàn)平方米，按綜合計(jì)價(jià)法考慮，每平米約需 50 元，單次檢查共需約 460 萬(wàn)元，歷時(shí)約 90 天。采用 5G 無(wú)人機(jī)智能巡檢方式后，單次檢測(cè)投入設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、消缺等費(fèi)用僅需 19 萬(wàn)元左右，工時(shí)也從 90 天下降到 15 天，大幅度降低壩面檢測(cè)成本和工時(shí)。

下一步，該項(xiàng)目將繼續(xù)探索利用 5G 大寬帶、低時(shí)延和大容量等特征，實(shí)現(xiàn) 5G 無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程操控、無(wú)人值守的智能巡檢應(yīng)用，開(kāi)展溢洪道、滑坡體、高邊坡、庫(kù)區(qū)等更多水工建筑物結(jié)構(gòu)的表觀巡查。

中國(guó)移動(dòng)四川廣元分公司集團(tuán)客戶部經(jīng)理孫健介紹，承建亭子口水電站 5G 項(xiàng)目的中國(guó)移動(dòng)四川廣元分公司，2019 年在本地率先開(kāi)通首個(gè) 5G 基站，并將 5G 帶入市縣 “兩會(huì)”現(xiàn)場(chǎng)，為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)的 5G 體驗(yàn)和服務(wù)。2019 年至 2020 年成功與四個(gè)縣區(qū)人民政府及廣元市人民政府簽訂 5G 戰(zhàn)略合作協(xié)議，投入億元規(guī)劃建設(shè) 5G 基站及機(jī)房。截至 9 月底，已開(kāi)通 5G 基站 300 個(gè)，實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)利州主城區(qū)連續(xù)覆蓋、縣城區(qū)重點(diǎn)場(chǎng)景覆蓋，并順利完成獨(dú)立組網(wǎng)(SA)首呼。

亭子口水利樞紐部署除創(chuàng)新實(shí)現(xiàn) 5G 水下機(jī)器人、5G 水上無(wú)人機(jī)落地應(yīng)用，還部署了 5G 云視訊高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，廠房附近的平臺(tái)、辦公區(qū)指揮中心、手機(jī) APP 或平板電腦，均可以通過(guò) 5G 云視訊高清視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行專家遠(yuǎn)程指揮和會(huì)商。