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基于物联网和数字孪生的综合管廊电缆智慧运检系统

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成果主要完成人

田 毅、辛 锐、姚 陶、李国超、刘洋洋、孙辰军、杨 超、郭 哲、杨小龙、王 静、曹庆泽、张 圳

项目概况

1、成果简介:随着城市电缆化率提高,电缆运维状态感知技术手段不足、数据接入和分析诊断能力薄弱等问题日益凸显,为推动综合管廊电力舱电缆运维信息化、智能化建设,构建了基于物联网和数字孪生的综合管廊电缆智慧运检系统。 该系统基于基于物联网技术实现电缆设备状态和隧道环境的深度感知、多源数据汇聚接入及边缘计算,利用参数化建模、激光扫描和SLAM 等数字孪生技术,实现综合管廊电力舱三维全景建模及各类泛在物联终端与巡检点位一一匹配;在此基础上,基于电网资源业务中台打造高压电缆精益化管控平台,通过多源异构数据的全景展示和智能分析,实现综合管廊三维展示、电力舱通道断面图像、视频、运行状态等业务数据集中监控、异常分析识别、隐患缺陷自动判读等功能;同时,结合基于RFID、PMS3.0等技术的电缆设备“一生画像”及全业务移动巡检、一键式机器人代人巡检,最终实现综合管廊信息全面整合、模型标准规范、内外高效交互和全景实时监控。 目前该系统已发表论文4篇、申请发明专利6项、实用新型专利8项、获软件著作权2项,经鉴定达国内领先水平,并获国网河北省电力有限公司科技进步三等奖,现已在雄安新区特色综合管廊成功应用,全面提升了雄安新区高压电缆综合管廊运检智能化水平。

 2、主要创新点:

 (1)全面提升综合管廊电力舱及电缆线路状态感知和监测能力,实现了适用于综合管廊电力舱前端各类监测与监控系统的标准化数据模型、通讯模式以及接入方式,形成了基于多维信息聚合的电缆通道运行监控数据处理系统模型;通过智慧线及符合国网协议的多重数据通道,实现全廊道物联网组网和接入网络、高带宽wifi接入网络、入侵探测及跟踪、精确人员定位、在线式电子巡查、无线语音通信等服务,基于边缘计算框架实现电缆及隧道环境感知数据处理和分析;基于模糊证据理论、灰色马尔可夫等模型建立全过程综合管廊电力舱及电缆线路运维大数据分析体系,实现多源海量运维数据的自动抓取、综合分析、自动预警及智能诊断无缝衔接。 

 (2)全面提升综合管廊电力舱及电缆线路运检智能化程度,基于数字孪生技术,利用参数化建模与逆向工程建模,构建综合管廊电力舱全景三维模型,通过消息机制与高压电缆精益化管控系统对接实时数据与诊断分析结果数据,动态驱动“镜像孪生”,实现综合管廊电力舱立体化三维全景数据展示及虚拟现实交互,大幅提升巡检效率、节约人力成本;同时实现各类智能运维技术可靠联动,提出适用于综合管廊电力舱火灾多维探查及预警技术手段,建立联动探测、预警、隔离和消防的主动式消防技术体系架构、处置策略及安措规范,全面提升综合管廊电力舱及电缆线路安全隐患感知能力、主动预测预警能力及集约运检管控能力。 

 (3)结合RFID电子标签技术、移动终端技术、机器人巡检技术构建电缆线路及通道移动巡检体系,支撑电缆线路全寿命周期管理和检修策略的科学制定,实现多维度的电缆运行可靠性评价及运维管控决策,进一步强化设备状态管控,优化设备运维策略,实现差异化运维。