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ag游戏服务贴心:南方电网智能技术应用领域专家黄炜昭:努力找到数字化巡维性价比最优方案

2022-04-21 23:13来源:中华儿女新闻网编辑:zxh作者:王碧清快开彩票北京PK拾

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  电量,是经济发展晴雨表。在深圳,平均每度电支撑28元GDP诞生,位居全国第二。从用电密度来看,在超大型城市中,深圳位居全国第一。

  “我们的电网绝对不能出问题”,讲话者是深圳供电局资产管理部专责黄炜昭。他是南方电网教授级高级工程师、一级助理技术专家。作为智能技术应用领域专家,在近年来南方电网推行数字化转型和数字电网建设进程中,他的头脑始终高速飞转。  

  2020年7月,黄炜昭研制出5G智能巡检机器人,实现自动识别安全隐患、设备缺陷等功能,进一步提升巡视工作效率

  制定技术标准、管理制度、技术方案,与黄炜昭合作过的人,对他又爱又“恨”。大家钦佩他奇思妙想,“专业”是最多评价词,同时调侃他“不走寻常路”,“总把高科技拆解得简单又直白”。

  “遇到任何难题,都可以通过头脑和双手去创造、去化解”

  黄炜昭坦言,自己“有点懒”。某种程度上,这成为他愿意动脑、动手的动力源泉。小时候,看着同样从事电力科研工作的父亲,一点点制作出家中所需要的器件和物品,他的心底埋下一颗种子:遇到任何难题,都可以通过头脑和双手去创造、去化解。

  2000年,他考入华南理工大学电力专业,大学期间就喜欢捣鼓研究,对机械、微电子、计算机等都充满热忱,自己还成功研制出机器人。2004年大学毕业,他怀着“要到改革开放最前沿城市挑战自己”的想法,没有选择回到家乡福建,而是成为深圳供电局一名高压试验班班员。

  工作之初,黄炜昭每天主要任务之一,就是带着避雷器带电测试仪,去深圳市一个个变电站里,测试大型避雷器是否存有故障。测试仪总重40多公斤,要与变电站内200多米长的各类电缆接在一起。有同事负责搬抬设备、有人做测试、有人记录数据……所有工序完成,大家精疲力竭,浑身是汗。黄炜昭想:能否把这台测试仪设计得小一点?

  当时,国内外测试仪多大小相当、重量相似。三十余年间,因这类测试仪所处行业领域较为细分,没有明显技术革新和变化。黄炜昭清楚测试仪工作原理和要解决的问题,决定自行研制。真正实施起来,难度不小。他发现,步骤多,且每一个配件都需要自己制作,“不像现在,电路板、仪器都可以很方便找到代工”。

  为提高研制效率,他购买一台数控机床放在家里,下班后就埋头制作。报废的各种元器件装了两麻袋,试验使用近三百块电路板。一次次测试、调试,他沉浸在快乐中。第21套整机制作完成后,如他所期待,运转理想,甚至比之前使用的日本进口设备测试精度还要高,而且更轻巧,只有手机大小,重量仅约400克。最令黄炜昭高兴的是,过往一个变电站测试需要约三个小时,通过这款新仪器,不到20分钟就可以完成,为工作节省大量时间和精力。他因此获评技能专家。  

  黄炜昭(左二)自研第三代避雷器带电测试仪,进行现场测试

  2018年,深圳供电局成立孵化器公司,黄炜昭约十年前设计的这款测试仪成功签订转化协议,直到现在,依然还在网络平台上销售,仍然具有技术生命力。

  “要从一名技术研发者转变为技术整合者”

  2010年,黄炜昭进入职能部门,担任资产管理部专责,负责深圳电网高压设备管理工作。和电力设备相关问题,由他首先形成解决思路和方案,在遇到问题时提出解决方案,并且要避免同类问题再次发生。他迅速感知角色变化,“要从一名技术研发者转变为技术整合者,如果自己从源头研制,可以做到更精,但太慢”,于是,他尽可能运用已有先进技术,以最快速度提升生产效率。

  2013年,检测班组人员在一座500kV变电站发现,在一台12米高的500kV断路器内,有一颗约8毫米的销钉脱落,导致断路器无法正常工作。如果是在运行过程中发生销钉脱落,就意味着会产生大面积停电。黄炜昭等人立刻警觉起来,深圳市共有26台相同设备,其他设备是否也存在类似安全隐患?如果按照传统检测方式,所有设备需要一一人工拆解检查,要花费近一年时间,并且需要预先限负荷才能实现。

  压力与责任沉沉压在黄炜昭心头。他头脑飞速运转:如何能更快一点?他迅速了解到,一家兄弟单位购入一款X射线探伤仪,可以实现不拆解设备情况下的内部观测。然而,新问题是,这种探伤仪如何在高空大型设备中依然有效?黄炜昭向生产厂家求证,对方表示“不太可能做到”。那一刻,黄炜昭内心“不太相信”。

  他查阅大量资料,根据生产厂家提供的设备图纸和X射线探伤仪工作原理,估算可行性后,设计出新技术检测方案。他带着设备仪器,立刻飞往杭州一家可以现场试验的工厂进行操作。最初,工作人员担心射线辐射,没人敢主动上前,黄炜昭就自己上前操作,反复摆放角度,进行测试。四五个小时后,他找到最佳测试角度,在高空12米处,完全可穿透设备、准确测试销钉安装状态。那一刻,他非常兴奋:和自己预想的完全一样!

  关于辐射问题,黄炜昭解释:“辐射跟距离平方成反比,距离越远,辐射量越小。我们尊重科学,身上带着辐射量计数器,退到安全距离,再启动设备,遥控拍摄就可以。”

  回到公司后,黄炜昭将形成的技术方案,下发到基层班组。按照黄炜昭设计的新测试方案,两个星期,所有检查工作完成,确认排除所有设备隐患,解除深圳电网安全风险。  

  500kV变电站内,技术工人正在操作安装摄像头

  关注最新技术,寻找突破灵感

  2013年,深圳供电局开启第一轮大规模数字化建设,斥巨资引入输变电操作系统,进一步提高生产率。

  系统建设初期,由于每一个系统之间通讯传输协议不同,彼此功能不能高效兼容。黄炜昭等人进行新装置研制,以期可以打通传输信号和数据之间壁垒,实现数据集中采集。然而,新装置本身并不稳定,性能不理想,需要不断克服技术难题,“原本是为解决兼容问题,现在又新增解决装置之间的问题,累积问题越来越多”。

  近四年时间,随着各类系统数量不断增加、运行环境日益复杂,运营维护压力不断增大,黄炜昭感到转化思路的迫切性:为什么一定要在统一范式下实现系统间交互呢?他决定把问题变得更为简单——协议不同,就在各自传感器上添加通讯功能,再在总系统上分别收集数据进行处理。

  操作系统新思路的设计与决策,意味着人力与巨额资金的投入。验证所有方案可行性,是黄炜昭最重视步骤之一。那时,正是2018年盛夏,为证明技术路线可行,他将市场上所有和电力系统相关的传感器全部买回来,尝试网络化改造,预先模拟制作出最小操作系统,证明彼此之间可以相互通讯、协同工作。

  “过去系统是串联式结构,为取得一个信号,中间有七八个节点,每个节点都不能出问题。现在改为并联式结构,相当于一个中心的网络可以挂载无数个传感器,每一个传感器都独立运行,即便出现故障,也不会影响整体网络运转。”

  在黄炜昭主动求变、不断探索下,深圳供电局输变电操作系统数字化发展步入新台阶,将过去复杂系统升级简化为更加智能、易于操作的物联网系统。

  自2018年起,深圳供电局全力推进变电站智能技术应用研究与示范工程建设项目。黄炜昭的一系列技术验证为项目实施奠定基础,从整体架构设计、系统建设、核心功能设计、具体器件技术标准设计等方面,为项目初期15个变电站数字化改造做好技术规划和保障。

  在深圳,各类高压电气设备约有十多万台(套),约有1000余名一线电力工作人员负责这些高压设备。通过智能化、数字化改造,现场工作人员在变电站设备巡视、操作、现场安全监测三大环节,渐渐实现远程化和无人化。他们不再需要经常奔波于高压现场,安全性有保障,工作更加高效便捷。

  一个大型数字化改造系统从无到有,涉及到软件、硬件等多个方面,黄炜昭回忆,最难环节在于实施中的建设施工。

  黄炜昭介绍:“我们所有设备都是通过光纤和网线进行互联,如果通道没有建立起来,所有信息无法传输。就像我们说的,‘要想富,先修路’,这条路最重要,否则设想再好的系统也无法运作。”因此,黄炜昭提出“先挖沟”。承建单位则表示,应当优先设计软件,挖沟并不难。

  黄炜昭为对方做测算,“现在地面已经预埋很多线缆,很多场景必须靠人工一点一点精细操作”。他逐步说服对方。其中最大变电站,各类线缆埋下去约100公里,即使连续施工,工期依然较为紧张。而且,变电站附近,处于强电磁干扰,如果线缆安排位置和方式不准确,会造成电位差,容易出现信号传输障碍、击穿等故障。

  事实证明,黄炜昭判断正确。项目建设期间,只有挖沟这项工作从头到尾没有停工。“挖沟布线工作看起来很朴实,实际蕴含我们对整个体系的理解。纸面上的工作,跟在现场做工作是两码事。”  

  变电站智能技术应用研究与示范工程建设项目施工现场,工人们正在挖沟布线

  在设备巡视环节的智能机器人方面,黄炜昭再次“另类”出招。变电站内,使用机器人巡检是近年来主要工作手段之一,然而,还存在工作效率低、可靠性不强的问题。黄炜昭多次找到机器人生产厂家提意见,“应该进行针对性改进”,“不要把自动化水平做得过于高”,“要充分考虑人工控制”。几乎没有生产方愿意接纳,他的建议刚好与对方研制的机器人优势和亮点“背道而驰”。

  黄炜昭认为,“全部自动化是理想状态。一个机器人在变电站里实现全自动化组织和运行,难度远远高于自动驾驶汽车在路面上行驶,况且汽车目前还没有实现完全自动化”。他惜时如金,“我要更高效完成工作任务,不能等到生产方技术完全进步”;不断查阅资料、关注最新技术,寻找突破灵感。

  一次,他在网上看到美国硅谷一家公司研制的快递机器人,正行驶在送货路面上,连续直行至拐弯处时,后台人员通过显示器遥控拐弯,再由机器人自动走直线。黄炜昭顿时有了方向:“对啊!自动化搞不定的地方,就交给人来干!”

  “不为自动化而自动化”,他将想法与机器人生产方沟通,提出“没有必要全自动化,一个人能操纵10台机器人,这不就提升10倍工作效率吗?”然而,没有合作方愿意去做这样“毫无亮点”的工作,黄炜昭决定自行研制。

  2018年,黄炜昭设计出第一代电力巡检机器人,“把机器人里不实用高科技挤得干干净净”,并定义,ag游戏服务贴心:“对于电力行业来说,机器人就是会行走的摄像头”。

  2020年,他对这款巡检机器人升级改造,引用VR技术,巡检机器人一路向前,如同百度街景视图,一次性360度全景拍摄,极大提升工作效率。“过去的机器人需要逐点一张张照片拍摄,虽然节约存储空间,但浪费时间,一次工作需要五六个小时。现在我们的技术进步了,存储空间成本并不高,但时间对于我们而言很宝贵。”

  谈起这一次技术灵感,黄炜昭笑道,“源自VR看房,我们的变电站相当于一套更大的居民楼。过去,为实现一个定点的精准拍摄,研发成本投入巨大。现在这样的技术改进,对机器人来说,技术难度反而是降低的”。他不强求将机器人作为数字化唯一途径,因此思路更加灵活。“当把所有任务都加在这个机器人身上,机器人变得复杂无比,实际上,它承载不了这么多工作任务。我们努力找到解决现场数字化中,性价比最高的方案。”

  不久前,“元宇宙”概念流行开来,黄炜昭形容,深圳供电局数字化、智能化转型在构建起电力行业的“元宇宙”。“操作人员通过设备远程操作,所需图像通过5G网络传输回来,就如同人在虚拟世界开车,机器人是在现实世界里奔跑采集数据。”  

  

  变电站智能运行支持平台操作系统界面,可实现实时告警、智能巡检、智能分析等功能

  目前,深圳供电局已经实现15个变电站数字化升级改造,可基本实现远程化巡视操作和现场安全监测,“把人的眼睛带到现场去”。接下来,黄炜昭会逐步推动深圳电力系统数字化升级改造,覆盖深圳273个变电站,为一线巡维人员“减负”。

  最近,他正在研究“让机器人替我们出差”。“现在一个机器人身上装了八个摄像头,拍摄回来的信息足够,这是眼睛。它还有腿,台阶高度低于15厘米都可以无障碍翻越。它可以装扬声器,相当于嘴。它可以像我们一样去溜达,去查看周围环境,去工厂查看我们订购的设备,可以在会议室里跟大家一起开会。”  

?黄炜昭正在操作能替代人出差的VR全景机器人

  黄炜昭兴奋畅想,所有创新、求变在他看来,就是一场又一场必经的跋涉。他在挑战自我中、在攻克一个又一个“不可能”中,收获探索的快乐。“我并不是工作狂,我喜欢挑战,在探索、解决问题过程中,充满快乐。特别是,当所有人都说‘不可能’,自己证明是可行的时候,特别有成就感。”

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