5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的應(yīng)用研究

摘要：文章首先從覆蓋能力、通信速度、融合能力、穩(wěn)定性等角度入手，探討了5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的應(yīng)用優(yōu)勢。然后，圍繞移動交互、智能處理、在線會議等方面分析了基于5G技術(shù)的發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮應(yīng)用需求。最后，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用等內(nèi)容，研究了5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的功能實(shí)現(xiàn)策略。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù)；發(fā)電行業(yè)；應(yīng)急指揮

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.07.048

中圖分類號：TN 929.5，TM 623 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）07-0-04

Application Research of 5G Technology in Emergency Command Direction of Power Generation Industry

LEI Yaowu， FENG Jiafeng， ZHANG Xin

（China Huadian Group Co.， Ltd. Guangdong Company， Guangzhou 510663， China）

Abstract： This article first discusses the application advantages of 5G technology in the direction of emergency command in the power generation industry from the perspectives of coverage， communication speed， integration ability， and stability. Subsequently， the application requirements for emergency command in the power generation industry based on 5G technology were analyzed around mobile interaction， intelligent processing， online conferencing， and other aspects. Finally， combined with network architecture design and key technology application， the functional implementation strategy of 5G technology in the direction of emergency command in the power generation industry is studied.

Key words： 5G technology; power generation industry; emergency command

現(xiàn)階段，通信技術(shù)、通信系統(tǒng)已成為各行各業(yè)不可或缺的重要應(yīng)用資源，確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定與高效，是保障社會各項(xiàng)工作正常推進(jìn)的關(guān)鍵前提。在此背景下，為了促成電力應(yīng)急工作的優(yōu)化升級，盡可能多地保障發(fā)電企業(yè)運(yùn)營效益與電力設(shè)備運(yùn)行安全，有必要對5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的應(yīng)用問題展開研究探討。

1 " 5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的應(yīng)用優(yōu)勢

與3G、4G等通信技術(shù)相比，5G技術(shù)無論是在工作原理上，還是在技術(shù)結(jié)構(gòu)與性能上，都有明顯的提升。所以，將5G技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)的應(yīng)急指揮工作中，是未來電力行業(yè)應(yīng)急指揮體系發(fā)展的重要方向和趨勢。具體來講，其應(yīng)用優(yōu)勢包括且不限于以下幾點(diǎn)。

首先，與4G技術(shù)相比，5G技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、用戶容納、信息吞吐等方面的能力實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，因此能高度匹配電力行業(yè)應(yīng)急場景全覆蓋、遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)的建設(shè)特點(diǎn)。基于此，將5G技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)的應(yīng)急指揮工作中，能夠?yàn)槠髽I(yè)應(yīng)急指揮體系的全面化構(gòu)建與運(yùn)作提供技術(shù)支持，消除應(yīng)急信息采集盲區(qū)、指揮調(diào)度工作死角，切實(shí)保障應(yīng)急指揮的統(tǒng)籌性與實(shí)效性。除此之外，5G技術(shù)不僅具備超十億級別的組網(wǎng)能力，還能對覆蓋區(qū)域內(nèi)的處理節(jié)點(diǎn)、業(yè)務(wù)路徑實(shí)施隔離處理。所以，將其應(yīng)用于電力行業(yè)應(yīng)急指揮工作中，可在排查、解決故障問題的同時(shí)，保障電廠正常回路的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

其次，5G技術(shù)具有高速率、低時(shí)延的特點(diǎn)，其峰值速率可達(dá)10 Gbps以上，空中接口時(shí)延可低至1 ms以下，因此能達(dá)到即時(shí)通信、同步反饋的效果。基于此，將5G技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮工作中，不僅能使相關(guān)人員在了解現(xiàn)場情況、采集故障信息、聯(lián)系合作人員時(shí)做到高效、快捷，還能確保設(shè)備控制信號、應(yīng)急調(diào)度信號等的正常傳輸、及時(shí)生效。如此一來，便能最大程度地提高應(yīng)急規(guī)劃、應(yīng)急救援的時(shí)效性，并為不同區(qū)域、不同部門、不同工種之間的合作辦公、協(xié)同搶險(xiǎn)提供有利條件。

最后，5G技術(shù)具有高度的泛在性和拓展性特點(diǎn)，其能夠深度融合于發(fā)電業(yè)務(wù)的方方面面，從而在助推發(fā)電企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的同時(shí)，達(dá)到萬物互聯(lián)、移動互聯(lián)的效果。不僅如此，相較于3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)有著更強(qiáng)的抗干擾能力，即使是在條件惡劣的天氣環(huán)境下或工作區(qū)域內(nèi)，5G網(wǎng)絡(luò)也能為工作人員提供穩(wěn)定、長效的信息傳輸與溝通通道。由此，在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮實(shí)踐中，相關(guān)人員可依托5G技術(shù)提供的功能支持，順利應(yīng)對復(fù)雜多變的工作場景，并通過數(shù)據(jù)信息、影像畫面等形式與合作終端取得聯(lián)系，從而有效地增強(qiáng)應(yīng)急指揮力度、降低應(yīng)急處理難度、縮短應(yīng)急處理時(shí)間[2]。

2 " 5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的應(yīng)用需求與實(shí)現(xiàn)

2.1 基于5G技術(shù)的發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮應(yīng)用需求

在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮實(shí)踐中，為了最大化地發(fā)揮5G技術(shù)的功能價(jià)值，需要分析并明確多方面的技術(shù)應(yīng)用需求。只有這樣，才能保證5G技術(shù)切實(shí)服務(wù)于應(yīng)急指揮體系的優(yōu)化升級，并做到按需配置、有的放矢。具體需求如下。

首先，在針對發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)與發(fā)展的過程當(dāng)中，應(yīng)充分考慮到員工及設(shè)備的安全問題。一般來說，發(fā)電廠應(yīng)急指揮系統(tǒng)往往應(yīng)用于突發(fā)事件或意外事件中，這些事件不僅會影響發(fā)電廠的正常運(yùn)作與管理，同時(shí)還會對設(shè)備和員工的狀態(tài)產(chǎn)生一定的沖擊和威脅。在基于5G技術(shù)對應(yīng)急指揮系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建與升級的過程中，應(yīng)全面加強(qiáng)應(yīng)急保障措施的配置，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)威脅預(yù)警防護(hù)系統(tǒng)，并結(jié)合5G技術(shù)，針對現(xiàn)場人員、設(shè)備面臨的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全方位排查，使應(yīng)急指揮體系的應(yīng)用和實(shí)施更加規(guī)范有序，提升系統(tǒng)運(yùn)行效果。

其次，做好現(xiàn)場信息的采集與反饋工作，是保證應(yīng)急指揮工作科學(xué)性、實(shí)效性的必要前提。所以，在融合應(yīng)用5G技術(shù)時(shí)，該部分的需求也是不可忽視的。一方面，電廠運(yùn)行設(shè)備的形態(tài)較為豐富，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備故障的誘因也較為眾多，給應(yīng)急指揮工作以及技術(shù)人員的現(xiàn)場處置帶來了一定的難度與挑戰(zhàn)，因此在開展應(yīng)急處理工作的過程中，現(xiàn)場人員應(yīng)將現(xiàn)場情況以圖片、視頻等形式實(shí)時(shí)發(fā)送給遠(yuǎn)端指揮中心，并在必要情況下面向應(yīng)急指揮、應(yīng)急救援等方進(jìn)行現(xiàn)場直播，以動態(tài)反映現(xiàn)場的變化情況。此時(shí)，以5G技術(shù)為支撐的高清、高速率通信就顯得尤為關(guān)鍵。另一方面，應(yīng)急指揮中心需要將工作安排、應(yīng)急調(diào)度指令、設(shè)備調(diào)整方式等信息及時(shí)、準(zhǔn)確地反饋給現(xiàn)場人員，才能保證指揮指令由下達(dá)到實(shí)踐的正確性、同步性。因此，還需要依托5G技術(shù)，建立多終端、多區(qū)域的交互機(jī)制，以確保進(jìn)一步提升應(yīng)急處理的成功概率[3]。

再次，發(fā)電行業(yè)的應(yīng)急指揮工作相對復(fù)雜，不僅涉及應(yīng)急處理人員的通信反饋與調(diào)度安排，還會涉及電力設(shè)備管理、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制、發(fā)電業(yè)務(wù)規(guī)劃、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)。在此背景下，僅僅依靠人力很難達(dá)到良好的應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理效果，故而需要智能化的設(shè)施體系、工作機(jī)制作為支持。在這一方面，5G技術(shù)具有較為廣泛的應(yīng)用與發(fā)展前景。例如，應(yīng)急指揮平臺需要依托5G技術(shù)的高效率、低時(shí)延通信特性，對故障情況、故障類型、故障節(jié)點(diǎn)、故障業(yè)務(wù)、故障影響等信息進(jìn)行快速分析，并完成相應(yīng)的定位、告警等工作。平臺融合通信體系化需求，從感知前端設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息，完成數(shù)據(jù)計(jì)算與分析。在此基礎(chǔ)上，還需要將相關(guān)信息及時(shí)發(fā)送給應(yīng)急指揮中心及現(xiàn)場工作人員，以便為應(yīng)急指揮、應(yīng)急處理的實(shí)施提供依據(jù)。利用平臺預(yù)設(shè)的應(yīng)急處理程序，能夠?qū)ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)鏈條中發(fā)生故障的部分進(jìn)行信息提取與資源重組，進(jìn)而確保相應(yīng)的通信速率、通信時(shí)延、通道帶寬等指標(biāo)滿足應(yīng)急指揮、應(yīng)急搶修的實(shí)踐需求，最終保證電廠相關(guān)設(shè)備故障、緊急事件等問題得到及時(shí)、順利的解決。

最后，在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮實(shí)踐中，若遇到事件情形復(fù)雜、故障影響范圍廣的緊急情況或突發(fā)事件，往往還需要指揮、調(diào)度、處理等多方進(jìn)行更加頻繁集中的交流討論，協(xié)同確定整體性的應(yīng)急預(yù)案。在此背景下，受制于時(shí)間、空間、交通等方面的限制，必然會產(chǎn)生在線會議、方案共設(shè)等方面的需求。對此，通過利用5G技術(shù)，可搭建文字、音頻、視頻等無障礙交互的云會議平臺，從而有效服務(wù)于應(yīng)急指揮、應(yīng)急處理過程中的多方探討、多方協(xié)作需求。

2.2 5G技術(shù)在發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮方面的功能實(shí)現(xiàn)策略

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性與科學(xué)性，是將5G技術(shù)充分應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮實(shí)踐的前提和基礎(chǔ)。結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來看，其核心設(shè)計(jì)理念應(yīng)以“按需組網(wǎng)”為主，即根據(jù)電力應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理的特點(diǎn)和需求，針對各類工作場景進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，防止因組網(wǎng)方式或通信機(jī)制過于單一，對技術(shù)應(yīng)用效果、應(yīng)急處理水平產(chǎn)生負(fù)面影響。具體來講，主要應(yīng)包括以下3個(gè)部分。

（1）應(yīng)急處理現(xiàn)場的信息采集部分。基于數(shù)據(jù)、圖像、影像等不同形式信息的采集需求，應(yīng)配備應(yīng)急通信車、無線監(jiān)控、AR、無人機(jī)、巡檢機(jī)器人等信息采集工具。同時(shí)，各類采集工具應(yīng)搭載或內(nèi)置5G通信模塊，以確保各類信息在采集完成后，可及時(shí)或同步地發(fā)送到其他設(shè)備或各級應(yīng)急指揮平臺中。在此基礎(chǔ)上，為了應(yīng)對復(fù)雜惡劣的電力應(yīng)急工作場景，信息采集工具的類型也應(yīng)盡量具備多樣性。例如，應(yīng)將以往應(yīng)急指揮體系當(dāng)中大型、固定式的設(shè)備改用為便攜式設(shè)備。如此一來，既能滿足特殊場景中現(xiàn)場人員移動式的排查、檢修需求，也能為電力應(yīng)急指揮提供更多角度、更細(xì)節(jié)性的現(xiàn)場信息。再如，可將照相機(jī)、攝影機(jī)、定位器、掃描儀等設(shè)備搭載到無人機(jī)、巡檢機(jī)器人上，并執(zhí)行航拍、傾斜攝影、紅外掃描等現(xiàn)場信息采集任務(wù)。通過這樣的方式，也能提高信息采集的質(zhì)量與價(jià)值，從而保證5G技術(shù)在電力應(yīng)急指揮工作中發(fā)揮更大作用[4]。在華電廣東區(qū)域某電力信息安全應(yīng)急聯(lián)合演練當(dāng)中，模擬了超強(qiáng)臺風(fēng)與網(wǎng)絡(luò)攻擊雙重影響下對于發(fā)電應(yīng)急指揮體系的影響和沖擊，相關(guān)單位結(jié)合實(shí)際推出了基于5G應(yīng)急通信技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)的單兵指揮與通信設(shè)備，有效強(qiáng)化了發(fā)電廠應(yīng)急指揮體系的便攜性與靈活性，減少了指揮管理成本，提升了發(fā)電廠在突發(fā)事件下的應(yīng)急應(yīng)變能力。

（2）電力應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理中的通信機(jī)制建設(shè)。通信是5G技術(shù)所支持的最基本功能，同時(shí)也是現(xiàn)場人員協(xié)同工作的實(shí)施基礎(chǔ)。在具體實(shí)踐中，出于通信成本、技術(shù)條件等方面的條件限制，應(yīng)盡量避免將5G通信單獨(dú)作為通信方式，而是要將5G通信與衛(wèi)星通信、4G通信甚至3G通信相結(jié)合，建立按需使用、綜合利用的復(fù)合型通信機(jī)制。例如，在收發(fā)處理導(dǎo)航、定位等信息時(shí)，可以衛(wèi)星通信為主，從而最大化地避免工作環(huán)境對通信質(zhì)量造成負(fù)面影響。而在處理同步要求高、連續(xù)性強(qiáng)的直播、指令等信息時(shí)，則可以5G通信為主，從而防止電力應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理時(shí)出現(xiàn)反饋滯后、直播中斷、信息損耗等問題。除此之外，在部分5G設(shè)施搭建不完善的應(yīng)急工作區(qū)域，也可使用前代通信技術(shù)進(jìn)行近端或遠(yuǎn)端的信息交互，以達(dá)到穩(wěn)定、無損、實(shí)時(shí)的信息傳輸效果。如華電集團(tuán)廣東公司結(jié)合突發(fā)事件的發(fā)展特點(diǎn)，打造了以區(qū)域三維可視化應(yīng)急管理平臺為核心，以5G技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)急通信專網(wǎng)，公司各級管理人員可實(shí)時(shí)與電廠指揮及應(yīng)急處置人員進(jìn)行磋商和協(xié)調(diào)，加快了發(fā)電企業(yè)對于相關(guān)應(yīng)急管理指令的落實(shí)效率，提升了突發(fā)事件來臨時(shí)相關(guān)信息內(nèi)容的轉(zhuǎn)述效率以及轉(zhuǎn)述速度，有效強(qiáng)化了發(fā)電廠在突發(fā)事件場景中的主動性與應(yīng)變能力，推動了應(yīng)急指揮工作的高效有序開展。

（3）區(qū)域三維可視化應(yīng)急管理平臺的建設(shè)。從5G技術(shù)應(yīng)用的角度來看，也需要進(jìn)行一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保與5G技術(shù)更具契合性。首先，5G網(wǎng)絡(luò)下傳回的現(xiàn)場信息通常具有大體量、連續(xù)性的特點(diǎn)，所以發(fā)電行業(yè)應(yīng)急指揮中心應(yīng)針對圖像處理、視頻處理、多區(qū)域視圖等方面配備專門化的反饋程序、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫及可視化應(yīng)急指揮平臺。同時(shí)，還應(yīng)配置分辨率高、尺寸較大的顯示終端。這樣一來，相關(guān)人員可更加直觀、清晰、可視地查看現(xiàn)場情況與應(yīng)急態(tài)勢，以匹配通過5G網(wǎng)絡(luò)回傳的高質(zhì)量、高速率、大范圍的各類圖像數(shù)據(jù)信息，并據(jù)此制定控制方案或下達(dá)指揮指令。其次，為了避免現(xiàn)場信息在接收后出現(xiàn)質(zhì)量損耗，電力應(yīng)急指揮中心的信號接收端還應(yīng)具備濾波、抗干擾等功能，以保證應(yīng)急工作中遠(yuǎn)端交互的穩(wěn)定性與優(yōu)質(zhì)性。最后，應(yīng)急指揮中心的工作系統(tǒng)、指揮平臺也應(yīng)做好智能化升級，以滿足現(xiàn)場信息傳回后的自動分類、智能分析、變化響應(yīng)、信息集成、可視呈現(xiàn)等需求，從而構(gòu)建出更加便捷、更具價(jià)值的遠(yuǎn)程指揮環(huán)境。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用

在持續(xù)發(fā)展的過程中，5G技術(shù)已衍生形成了相對龐大的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)體系，并能夠靈活融合于多領(lǐng)域、多環(huán)節(jié)的工作實(shí)踐中。所以，在發(fā)電行業(yè)的應(yīng)急指揮實(shí)踐中，需要圍繞5G技術(shù)做好多種關(guān)鍵技術(shù)的分析與運(yùn)用。例如，可將多模多頻無線回傳技術(shù)運(yùn)用于電力應(yīng)急指揮工作中。通過該技術(shù)，可將5G、4G、3G、衛(wèi)星、專網(wǎng)等多種通信方式納入同個(gè)多網(wǎng)通信體系，并建立相應(yīng)的擇優(yōu)機(jī)制。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可遵循“開始→判斷可選網(wǎng)絡(luò)模式→判斷網(wǎng)絡(luò)連接成功與否→判斷網(wǎng)絡(luò)數(shù)量→掃描網(wǎng)絡(luò)狀況→根據(jù)選擇算法與轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)→發(fā)送數(shù)據(jù)→結(jié)束”這一基本邏輯，進(jìn)行通信選網(wǎng)程序的設(shè)計(jì)。在此背景下，無論是遠(yuǎn)端電力應(yīng)急指揮中心還是現(xiàn)場移動終端設(shè)備，都能夠在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)選擇出最優(yōu)質(zhì)、最暢通的網(wǎng)絡(luò)信道，并由此進(jìn)行現(xiàn)場信息傳輸與指揮指令反饋。這樣一來，便能解決電力應(yīng)急場景中通信不暢、信道過多等問題，進(jìn)而保證電力應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理的高效性、穩(wěn)定性。再如，可將干擾抑制技術(shù)運(yùn)用到電力應(yīng)急指揮工作中。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，需要將空間隔離、鄰道干擾抑制、擴(kuò)頻通信、數(shù)字濾波等技術(shù)模塊搭載到信息采集、信號收發(fā)、終端交互等系統(tǒng)中，從而通過頻域隔離、空域隔離、搭建干擾信號重建支路、擴(kuò)頻碼調(diào)解等方式，將5G信道或其他類型信道的抗干擾能力提升至較高水平，以避免出現(xiàn)信息損耗、圖像失真、直播中斷等問題，防止對電力應(yīng)急指揮的連續(xù)性、即時(shí)性產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.2.3 技術(shù)融合要點(diǎn)

在電力應(yīng)急指揮實(shí)踐中應(yīng)用5G技術(shù)時(shí)，還需要將現(xiàn)代通信技術(shù)與其他技術(shù)類型相融合，從而達(dá)到更好的應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理效果。例如，可將GPS技術(shù)與5G技術(shù)相融合，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場空間GPS定位與地理信息系統(tǒng)輔助定位的有機(jī)結(jié)合，當(dāng)電力設(shè)備故障或突發(fā)事件情況下，技術(shù)人員能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位，為發(fā)電企業(yè)應(yīng)急指揮中的預(yù)案設(shè)計(jì)、路徑規(guī)劃等工作提供更高保障。再如，可將5G技術(shù)與三維數(shù)字孿生、三維仿真技術(shù)相融，在基于5G信道動態(tài)獲取現(xiàn)場信息的基礎(chǔ)上，對電力設(shè)備故障、緊急事件等的發(fā)生機(jī)理、進(jìn)行趨勢實(shí)施建模分析與預(yù)測預(yù)判。這樣一來，有助于提升電力應(yīng)急指揮工作的科學(xué)性與前瞻性。

3 " 結(jié)束語

綜上所述，將5G技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)的應(yīng)急指揮實(shí)踐領(lǐng)域具有重要意義。在上述領(lǐng)域當(dāng)中，5G技術(shù)表現(xiàn)出速率快、時(shí)延低、覆蓋范圍廣等多種優(yōu)勢，并能在深度融合于信息采集、態(tài)勢掌控、指揮反饋等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，全面提升電力應(yīng)急指揮與應(yīng)急處理的質(zhì)量、效率與穩(wěn)定性。但需要注意的是，為更加充分地發(fā)揮5G技術(shù)的功能作用，應(yīng)堅(jiān)持按需配置、因地制宜的原則，并做好技術(shù)融合、設(shè)施配置等工作。

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