基于微功率物联网技术打造数字孪生电缆隧道.pdf

1、基于微功率物联网技术打造 数字孪生电缆隧道 北京国网富达科技发展有限责任公司 李红云 2024年8月 宜昌目录01电缆隧道运维现状分析02电力隧道物联网感知与通信技术03高可靠集成与边缘计算技术电缆数字孪生底座技术及应用05应用案例04电缆隧道运维现状分析01随着城市化进程的加快，电缆隧道的数量也在不断增加，电缆隧道的复杂性也在不断增加，给运维带来了更大的挑战。电缆隧道现状电缆隧道运维面临着设备故障诊断困难、数据采集不全面、运维效率不高等难题。技术难题新型电力系统建设对电缆隧道运维提出了更高效、更智能的需求，需要引入先进的技术手段和运维模式。高效运维需求电缆隧道运维现状高效运维需求一u 设备“

2、爆发式增长”与“运维人员相对较少”的矛盾；u“供电可靠率高要求”与“人为巡检任务繁重、巡检质量参差不齐”的矛盾；u 高压电缆线路密集敷设，人员“有限空间滞留风险高、消防火灾隐患大”等问题。电压等级（kv）20242035年长度（千米）运维定额值（每百千米）检修定额值（每百千米）定额人数测算业务辅助11012348.62.7141.564482205709.23.1571.4438213.008289.68人员定额测算合计（人）222.688282035年年人员定额测算：223人公司划总人数：300人当前电缆运维人员：6人传统人巡问题传统人巡问题某新区电力电缆运维现状分析u状态感知”技术手段不足

3、”、“网络覆盖不全”，有线传感器“部署繁琐”;u数据“接入规范不统一”，无法满足互联互通要求；u“数据离散化、孤岛化严重”，数据分析与可视化管控手段不足，难以支撑电缆高效巡视与运维。物联感知应用问题物联感知应用问题一电力隧道物联网感知与通信技术02u 感知层：实现电缆本体监测、环境监测、安防监控、消防监控、灾害监测信息的全面感知和联动；u 网络层：应用智慧传输线，实现感知层宽/窄带数据汇集、语音通信、人员定位、入侵探测多功能一体融合；u 平台层：基于国网业务中台、物管平台开发部署；u 应用层：基于云平台进行平台微应用部署，实现基于二维/三维等业务场景，提供“物理电网+数字电网”管理模式的整体解

4、决方案。光纤测温独立传输系统感知层 变电站光纤网络网络层物联管理平台平台层应用层光纤接入 一体化智慧线/窄带宽带汇聚节点/区域控制单元窄带类数据接入节点/边缘物联代理 接地环流 局部放电 水位在线监测装置窄带数据接入 语音通话 人员定位 入侵探测智能探测装置宽带数据接入 巡检机器人 机器狗 视频监控 AR眼镜智能巡检装置宽带数据接入上传数据下发配置上传数据下发配置上传数据电缆及通道管理在线监测管理巡视管理数字孪生子系统生产准备及验收宽带类数据接入节点/边缘物联代理宽带类数据上传数据下发配置上传数据下发配置三维场景调用下发配置业务数据调用窄带类数据上传数据下发配置 高压电缆精益化管理综合系统（云

5、平台）设备总览缺陷统计管理故障统计管理“六防”统计管理通道风险统计管理地市级省级传感器层数据汇聚层业务数据调用企业中台数字孪生底座电力隧道物联网感知与通信技术总体架构二电网隧道数据汇集与分析技术-感知及网络层架构智能井盖 交换机智慧线（或光纤）电缆边缘物联代理变电站光纤防火墙安全接入网关物联管理平台企业中台内网区域控制单元电缆本体感知护套环流局部放电语音通话人员定位缺陷识别人脸识别系统智能巡检终端测温光纤独立传输系统网络层电缆数字孪生子系统高压电缆精益化平台平台层应用层红外测温视频监控巡检机器人故障定位电缆廊道环境感知与控制水位 温湿度 烟感 有害气体 区域控制单元网线智慧线（或光纤）光纤Wi

6、Fi二电力隧道物联网感知与通信技术微功率通信0102一体化集成设计采用一体化集成设计，将微功率无线通信模块与传感器、控制器等设备集成在一起，提高系统的稳定性和可靠性。低功耗设计采用低功耗设计，降低系统功耗，延长设备使用寿命，降低维护成本。以微功率模组构建物联窄带感知网络，实现电缆隧道内电缆本体和环境参数的实时监测与智能分析。二电力隧道物联网感知与通信技术微功率通信 微功率无线通信技术主要用于高频次、小数据量（K级Bytes以下）的微功耗传感器的数据接入，主要包括隧道内的温湿度、水位、烟感、有害气体等传感器。二01传感器无需监听接收节点消息，周期性发起随机通信，减少传感器等待通信功耗异步通信03