國內首個全覆蓋全業(yè)務5G+智慧火電廠科技項目成果被鑒定為國際領先水平

2022年1月10日，從內蒙古自治區(qū)科學技術廳獲悉，國家能源集團東勝熱電“5G+智能發(fā)電控制技術研究開發(fā)中心”獲內蒙古自治區(qū)企業(yè)研究開發(fā)中心備案，為企業(yè)進一步開展科技研發(fā)、技術創(chuàng)新、爭取各級政府政策與資金支持奠定了良好的基礎。

該研發(fā)中心從2017年成立以來，一直致力于推動5G新基建在燃煤火電廠的全覆蓋和各類示范應用。通過健全的組織體系、明確的發(fā)展規(guī)劃和目標，充分適應本企業(yè)生產(chǎn)特點，在5G組網(wǎng)、邊緣計算、網(wǎng)絡切片、5G+數(shù)據(jù)遠傳、5G+設備控制等方面，取得突破性的技術創(chuàng)新，目前正在全力建設基于大數(shù)據(jù)深度治理與專家知識圖譜可視化的數(shù)據(jù)流監(jiān)管與業(yè)務精準預測系統(tǒng)。

2020年4月21日，國家能源集團東勝熱電聯(lián)合中國電信內蒙古公司、華為技術有限公司、華北電力大學人工智能學院，共同成立“5G+智慧火電廠聯(lián)合創(chuàng)新實踐基地”，并舉行揭牌儀式，標志著國內火電行業(yè)首個5G物聯(lián)發(fā)電創(chuàng)新實踐項目正式落地。

圖1 聯(lián)合創(chuàng)新實踐基地揭牌

2021年10月29日，國家能源集團東勝熱電委托內蒙古通信學會組織邀請外部鑒定專家組進行5G技術應用項目階段性成果鑒定。專家組以視頻會議形式聽取了實施單位項目匯報，交流討論后一致鑒定認為，東勝熱電與中國電信內蒙古公司、華為技術有限公司聯(lián)合打造的“基于5G技術的工業(yè)無線網(wǎng)在智能化火電廠建設中的實踐應用”項目，設計思想先進、功能完善，是5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在火電廠的成功案例，具有一定的示范作用。項目具有良好的經(jīng)濟、社會效益和推廣應用前景，整體技術達到國際領先水平。

圖2 視頻鑒定會

本次鑒定專家組由集團信息化管理部、電力產(chǎn)業(yè)管理部牽頭，并委托內蒙古通信學會邀請華北電力大學、內蒙古大學、內蒙古工業(yè)大學等高等院校，以及西安熱工院、中國核電工程有限公司、華北電力科學研究院、國核電力規(guī)劃設計研究院等電力行業(yè)科研公司機構開展項目技術評定。同時邀請華為中國區(qū)5G toB電力行業(yè)組、亞信科技中國有限公司等5G通信行業(yè)技術權威共同參與支持。    

圖3 火電廠區(qū)宏基站的信號覆蓋區(qū)域

在此次項目實施匯報中，東勝熱電逐一對現(xiàn)階段廠區(qū)5G網(wǎng)絡應用情況進行匯報并進行項目成果展示，主要包括基于5G網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場大型工業(yè)系統(tǒng)控制、融合多種形式的5G無線工業(yè)傳感器數(shù)據(jù)采集、5G高風險現(xiàn)場作業(yè)實時視頻監(jiān)控應用以及5G結合邊緣計算的28nm智能視頻芯片等。5G專用網(wǎng)絡應用全面采用了uRLLC、mMTC、eMBB三種5G網(wǎng)絡切片，應用成果覆蓋5G+大型工業(yè)系統(tǒng)控制、5G+移動視頻監(jiān)視、5G+傳感器接入、5G+人員安全管控、5G+智能巡檢、5G+設備運維診斷、5G+安全應急等典型火電廠業(yè)務場景。運用5G網(wǎng)絡融入了火電廠智能發(fā)電平臺ICS、智慧管理平臺IMS的全業(yè)務領域，有效支撐了各項業(yè)務應用網(wǎng)絡化、信息化、數(shù)字化、智能化。

圖4 室內5G微基站BookRRU、建筑物頂部5G宏站

圖5 5G+uRLLC網(wǎng)絡切片接入啟動爐DCS工業(yè)控制

圖6 5G+uRLLC網(wǎng)絡切片接入啟動爐給水系統(tǒng)DCS工業(yè)控制

通過5個室內外5G宏基站、37個5G微基站，構建了廠級5G自組織網(wǎng)絡，實現(xiàn)了火電廠區(qū)0.28平方公里5G信號的高質量無死角全覆蓋。5G網(wǎng)絡下行速率350Mbps,上行速率160Mbps，網(wǎng)絡雙向時延小于15ms，支持10的7次方個終端/平方千米的連接密度，數(shù)據(jù)處理能力超過10Gbps。

東勝熱電通過5G物聯(lián)網(wǎng)技術，融合了高端傳感器、表計、控制器、電子標簽、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)芯片、分散工控操作系統(tǒng)、高精度室內人員定位、短距離通信等技術或裝備，構建5G+工業(yè)控制應用成果，解決了5G在大型工業(yè)控制系統(tǒng)應用“根技術”的“卡脖子”難題，打通了工業(yè)終端、芯片、模組、網(wǎng)關的應用全鏈條?；?G網(wǎng)絡uRLLC切片技術劃分生產(chǎn)控制網(wǎng)絡，并采用孤網(wǎng)運行、安全接入?yún)^(qū)、MEC、安全隔離、日志審計、態(tài)勢感知、流量監(jiān)測等技術措施，保證了網(wǎng)絡安全自主可控。攻克5G網(wǎng)絡協(xié)議與底層工業(yè)控制網(wǎng)絡協(xié)議轉化交互的業(yè)界難題，實現(xiàn)5G與火電分散控制系統(tǒng)DCS的首次融合應用，建設成為國內首個全覆蓋、全業(yè)務應用示范的5G+智慧火電廠，實現(xiàn)了初級的萬物互聯(lián)、全域感知、狀態(tài)預警、多場協(xié)同、限域優(yōu)化、精準控制、綜合提效。

5G作為新一代的通信技術，不僅可以為大數(shù)據(jù)中心、人工智能和互聯(lián)網(wǎng)服務提供重要的網(wǎng)絡支撐，也能進一步拓展5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅軆?yōu)勢對于傳統(tǒng)工業(yè)制造領域是一次大膽的升級和變革。5G+工業(yè)應用是傳統(tǒng)火電轉型升級的重要突破方向，有助于推動火電企業(yè)平臺化發(fā)展、數(shù)字化運營、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、智能化生產(chǎn)，實現(xiàn)火電廠機、爐、電、水、熱、煤、網(wǎng)、控各系統(tǒng)高效協(xié)同，打造基于5G物聯(lián)網(wǎng)技術的火電廠新一代控制系統(tǒng)，形成減人增效、安全生產(chǎn)、人機協(xié)同、智慧發(fā)展的新局面。

當前，國家能源集團積極響應中央“新基建”的戰(zhàn)略部署，大力推進萬物互聯(lián)在能源行業(yè)的應用。東勝熱電在現(xiàn)有研究的基礎上，也將繼續(xù)堅持創(chuàng)新發(fā)展理念，以集團“一個目標、三型五化、七個一流”為引領，繼續(xù)推進智慧企業(yè)建設，努力開辟火電數(shù)字新基建創(chuàng)新發(fā)展新模式。

圖7 5G+mMTC網(wǎng)絡切片接入熱泵站補水泵電機振動傳感器測點1

圖8 5G+mMTC網(wǎng)絡切片接入熱泵站調門執(zhí)行機構振動傳感器測點2

圖9 5G+eMBB網(wǎng)絡切片和臨時攝像頭監(jiān)視高風險作業(yè)1

圖10 5G+eMBB網(wǎng)絡切片和臨時攝像頭監(jiān)視高風險作業(yè)2

圖11 5G+eMBB網(wǎng)絡切片和攝像頭視頻監(jiān)控與智能監(jiān)拍

圖12 基于5G網(wǎng)絡切片技術的業(yè)務隔離

附圖 鑒定意見—基于5G技術的工業(yè)無線網(wǎng)在智能化火電廠建設中的實踐應用

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