云南省迪慶藏族自治州,深林密布,環(huán)境優(yōu)美。吸引游客的秘境,卻是電力人員的險境。
因為地形復雜,很多輸電線路都在山脊、密林之中,線路上連4G信號都沒有,一些自動化巡檢手段根本用不了,只能依靠人工巡檢。所以,迪慶供電局的電路巡檢員,日常工作是這樣的:
長時間奔走在山路上。拿該州金格線來說,全長只有39千米,但人工巡檢雙回路88 基鐵塔,往返一次就需要7天時間。
人工巡檢時需要隨時警惕周圍的情況。每一次穿山越林,巡檢員被蛇蟲干擾、猛獸侵襲都時有發(fā)生。
很難有閑暇休息時間。因為電路線路的隱患多且不確定,比如出現(xiàn)火災,大型挖掘機碰到了高壓電網(wǎng)等,等人工巡檢發(fā)現(xiàn)故障的時候,可能隱患已經(jīng)發(fā)生了很長時間,所以電路巡檢員的工作強度很大,這才能最大程度地保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
工作過程十分艱苦。遇到隱患需要排除,工人們需要在高空作業(yè),吃飯時是不能從線上下來的,要把飯吊上去,在大山谷里伴著高處呼呼的風聲,吃著工作餐。晚上,巡檢人員經(jīng)常要露宿在巡檢沿線。大多數(shù)情況,他們就睡在電線桿下,但卻無電可用,連手機都要小心翼翼地打開。
工人們負重前行,還是無法徹底杜絕意外的發(fā)生。
2021年初,該州金格線220千伏高壓線路曾因單相接地導致山火?;饎萁?jīng)供電局聯(lián)合林草局緊急處置,但當?shù)?至3天才恢復正常供電。
回顧那些年接觸過的電力人,以及電力行業(yè)智能化轉型的故事,會覺得自己是在一層一層地撥開一顆“洋蔥”,有些辛辣,令人淚目。
心酸于他們風餐露宿的艱苦,敬佩于他們保電保供的奉獻,同時也真的特別盼望,智能化能早日在那些隱秘的角落中落地生根,推動改變。
我們就從電力AI這顆“洋蔥”開始,去看看智能技術在走入產(chǎn)業(yè)時,到底發(fā)生了什么?
一個切口
康德說過,人是目的,而不是手段。AI的本質與目的,當然也要服務于人,所以每一個行業(yè)中的人,應該是我們理解智能化的第一個切口。
一線電力人的日常,很適合用《洋蔥》中的一句歌詞來形容,“沉默的守護你,沉默的等奇跡,沉默的讓自己像是空氣”。
電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,背后是無數(shù)電力工人,在無聲地付出。
我們見過一個案例,大別山區(qū)的一條線路被毀,工作人員必須順著線路,一米一米地排查導線受損情況。當時恰好遇到降雪,山路積雪,行走十分艱難,一個50多人的小分隊,工作一天僅能前移200多米。
可以看到,無論是日常的管理運維,還是突發(fā)情況的應急處理,AI的到來會給巡檢員乃至電力系統(tǒng),帶來實打實的價值。
提起AI,媒體更傾向于關注一二線城市、科技巨頭、大型峰會和展會等領域的消息,而真正與電力行業(yè)及工作者交流之后,會發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的行業(yè)與沉默的人,也希望與AI發(fā)生一段專屬的劇情。他們對AI技術和智能化的熱情,并不比知名投資人、高校師生或大廠CTO更低,提出的很多問題和對電力AI的看法,也格外真實而生動。
一個截面
目前,AI技術如圖像識別、自然語言處理、知識圖譜等,在電網(wǎng)公司各個領域都進行了一些試點的應用。其中,電路巡檢的應用成效是最為顯著的。
AI巡檢在電力行業(yè)的成功和廣泛復制,是有基本邏輯的。關乎一個行業(yè)智能化的首要問題——應用場景的選擇。
一個行業(yè),智能化需求是無窮無盡的,可被改造的場景和環(huán)節(jié)也很多。拿電力行業(yè)來說,從從發(fā)電、輸電、配電、售電、用電的所有環(huán)節(jié),都可以引入AI技術,為什么巡檢會成為AI落地電力企業(yè)的頭號選擇?
而這一場景的特點在于:從一線人員中來。
據(jù)中國電科院的一位專家分享,目前為止,中國電網(wǎng)企業(yè)在使用AI的時候,才基本采用的是“從自己向上”的模式,就是具體執(zhí)行環(huán)節(jié)的員工,根據(jù)自己日常工作的需要,提出需求,然后算法工程師、模型開發(fā)師基于這個場景去策劃、設計模型,開發(fā)完成之后,去把相關的模型應用到實際的業(yè)務場景中。
而AI巡檢,就是從很苦很累的巡檢員出發(fā),形成了一個行業(yè)AI應用的完美閉環(huán)。
人工巡檢難,這個通用性的痛點,催生了廣泛存在于電力行業(yè)的AI巡檢需求。
前文中提到的云南迪慶,就在山火發(fā)生后,下決心優(yōu)先嘗試為無4G信號、穿越林區(qū)和雪山的輸電線路進行智能化升級,將“行路難”的金格線作為試驗田,解決基層員工巡檢難的問題。
迪慶供電局經(jīng)過前期考察,最后選擇通過自組網(wǎng)微波+電網(wǎng)自有通信通道相結合的方式,改變了該輸電線路沒有通信覆蓋的局面。有了通信網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)傳輸,大量數(shù)字化、自動化技術就可以被應用起來了。金格線落地了端到端電力巡檢解決方案,就把端(智能攝像頭)、邊(邊緣計算與存儲)、應用(AI算法),融為一體。
端側采集的實時視頻回傳之后,通過主站側AI 分析+攝像頭端側AI 分析,就能實現(xiàn)遠程智能巡維,只需要2小時就能完成原本需要7天的巡檢任務,大大減少了人工巡線的次數(shù),AI實時告警也有效減少了外力破壞導致的非計劃停電,讓當?shù)鼐用窈推髽I(yè)的用電更加穩(wěn)定。
除了迪慶供電局輸電管理所的實踐之外,還有很多巡檢的細分應用值得關注,比如:
變電環(huán)節(jié)。亞聯(lián)發(fā)展推出的變電站智能運檢解決方案,對變電站設備狀態(tài)、人員行為、區(qū)域安全等進行智能化監(jiān)控,將傳統(tǒng)的人工監(jiān)測變成機器自動識別,也對電網(wǎng)穩(wěn)定運行十分重要。國家電網(wǎng)也變電站引入了智能機器人,機器人每天沿著固定的線路去巡一遍,一些缺陷都能自動識別,也能夠減輕人員的巡檢負擔。
輸電環(huán)節(jié)。實踐中,可能存在前端算法精度過低、端側算力不足、模型識別速度低、實時性不足、監(jiān)控空白期長等問題,這些都會讓AI巡檢的效果打折扣。我們看到,有ISV企業(yè)與百度、華為這樣的平臺型公司合作,不斷對算法模型進行訓練優(yōu)化,推出更高準確率、更高報警速度、更高計算效率的模型,將AI巡檢報警的速度也從小時級提升到了秒級。
一位工作人員向我們透露,某日下午5點35分,山東淄博的郊區(qū)就發(fā)生過一次火情,上方剛好就是國家電網(wǎng)的220千伏的高壓,飛槳加持的輸電線路可視化監(jiān)控第一時間發(fā)現(xiàn)并且報警了,從而避免了一場災難的發(fā)生。
可以看到,相比“自上而下”的研發(fā)模式,AI巡檢“從基層向上”的模式,從基層員工開始,針對一線人員的具體痛點問題提出應用需求,電力企業(yè)內部科研單位進行相關模型開發(fā),完成之后再由產(chǎn)業(yè)單位進行部署實施,在具體模型運行過程當中再收集新的樣本,重新優(yōu)化模型。
曾有一個智能化項目的負責人跟我們吐槽,AI行業(yè)參與者對應用場景并不陌生,但行業(yè)用戶CRO們、數(shù)據(jù)科學家在申請預算投資AI的時候,又會覺得無從入手。到底哪些應用場景是真正成功的實踐,真正能夠給業(yè)務部門帶來價值,ROI真的合理,很難找到充足的實踐案例。
一個個AI巡檢案例/解決方案的不斷成型,或許可以看到,行業(yè)AI往往趨于保守和謹慎,產(chǎn)業(yè)智能化的開端,可能會從基層人員的痛點開始,比如危重工作或高風險的作業(yè)環(huán)境,需求強烈,價值確定,更適合作為AI落地的第一站。
一個導游
電力AI的蛋糕很大,AI巡檢只是其中的一個切角,AI要向更廣闊、豐富的產(chǎn)業(yè)腹地前行,是必然趨勢。
那么問題來了,優(yōu)質數(shù)據(jù)從哪里來,行業(yè)知識怎么積累,專屬模型誰來研發(fā),誰又有能力研發(fā)?這就涉及到行業(yè)AI從單點走向全線、從案例走向普及的一個關鍵——重點企業(yè)的示范效應。
大型企業(yè)和頭部企業(yè)的數(shù)據(jù)多,人才優(yōu)勢明顯,基礎設施相對完善,數(shù)字化水平較高,擁有更好的技術創(chuàng)新土壤,非常適合作為AI應用的中轉站。
電力行業(yè)中,將AI從巡檢、運檢等場景推廣到全鏈路的,大多是位于北上廣等地的頭部電力企業(yè),比如國家電網(wǎng)、上海電廠、南方電網(wǎng)。
它們扮演著三種智能化的必要角色:
1.規(guī)劃者。他們?yōu)檎麄€行業(yè)的智能化建立路線圖。比如國家電網(wǎng)從2018年開始就開展電力人工智能頂層設計,開展總部人工智能平臺的開發(fā),到2020年基本完成總部級平臺開發(fā)并開始省級平臺建設,總部的成熟模型可以快速的下發(fā)到省級和邊端側,形成全過程的完整鏈條。
2.優(yōu)化者。如前所說,AI算法在實際落地中會遇到很多約束,面對復雜的戶外光亮環(huán)境、用電忙閑時分配、缺陷及事故數(shù)據(jù)不足等問題,逐一針對性地綜合解決,才能真正提升輸電通道巡檢的準確度,頭部企業(yè)是AI應用迭代、效果優(yōu)化的重要力量。
3.賦能者。頭部企業(yè)的數(shù)字化水平高,更容易訓練出行業(yè)大模型,為其他中小型企業(yè)降低智能化門檻。比如飛槳與國家電網(wǎng)共同打造了知識增強的能源行業(yè)NLP大模型,就將電力業(yè)務積累的樣本數(shù)據(jù)和特有知識,交給AI進行訓練,從而提升傳統(tǒng)電力專用模型的精度。行業(yè)大模型開源之后,能夠降低個性化算法的研發(fā)門檻,讓更多服務商、開發(fā)者以此為基礎,運用AI來針對性地解決電力行業(yè)的問題。
一段旅程
在這些重點頭部電力企業(yè)的探索下,可以看到,AI在電力行業(yè)的應用正在變得更多、更深,展現(xiàn)出電力智能化的整體面貌。
具體表現(xiàn)在幾個方面:
1.智能客服。電力企業(yè)要服務廣大居民和各行各業(yè),咨詢服務量非常龐大,而傳統(tǒng)坐席客服越來越難以滿足日??头男枨蟆:芏嗳擞眠^國網(wǎng)95598,就會發(fā)現(xiàn)自動對話機器人在回答問題,而這個智能客服系統(tǒng),就采用了大量AI技術,包括NLP、語音識別、電力領域知識圖譜。
2.智能調度。把電送到千家萬戶,要有一套穩(wěn)定的控制系統(tǒng),調度很多輸變電設備,這是電網(wǎng)運行的一個關鍵環(huán)節(jié)。一些省級電力公司,用AI幫助調度員來干這件事。智能調度會根據(jù)調規(guī)、知識、規(guī)程,自動給出決策建議,出現(xiàn)一些故障搶修的情況,就能夠迅速的提供搶修的路徑規(guī)劃,減輕故障處理的時間。
3.節(jié)能減排。雙碳目標是國家的整體趨勢,新型電力系統(tǒng)建設又是促進雙碳目標實現(xiàn)的關鍵因素,太陽能、風電等分布式電源接入電網(wǎng),已經(jīng)有了時間表。這會形成一個直流、交流、混合的大電網(wǎng),而風機、光伏的穩(wěn)定性,遠沒有煤電技術那么高,一旦風沒有了、光沒有了,如何防止突發(fā)性能源短缺,對電網(wǎng)系統(tǒng)運行的影響?這些問題都需要依靠AI等數(shù)字化技術去解決。
上海某電力企業(yè)的工作人員跟我們分享,應對風電、光伏的不確定性,AI預測是非常重要的。AI預測準了,才知道明天該安排多少機組,要消納多少可再生能源,現(xiàn)在的配備和資源準備能否保證明天電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
4.運營管理。電廠進入精細化運營,需要智能技術參與到降本增效中去。外面買進來的水電、風電或其他新能源,能不能完全消納,需要強大的分析能力,來保障供需平衡。
此外,用電端的負荷調節(jié)、電氣化水平的提高和用電需求的增加也讓用電負荷越來越大。保障居民用電體驗就需要精細化的調度,比如同樣是電動汽車充電,上海比北京的電動汽車保有量多,據(jù)某上海電廠統(tǒng)計,每一周要在上海裝4000個充電樁。電網(wǎng)運行就需要對負荷的資源數(shù)據(jù)匹配,通過24小時實時分析,對整個電網(wǎng)的負荷做最優(yōu)的控制,將負荷變化對用電體驗的影響最小化,這是人力所無法做到的。
可以看到,AI正在成為電力行業(yè)的真正“大腦”,從簡單的識別、預警,走向預測、決策。
這段旅程,可以提煉出一個行業(yè)智能化的幾步走方法論:
第一步,單點探索。這些行業(yè)的企業(yè)往往都有很多年的沉淀,有些是核心資產(chǎn),有些是歷史包袱,反正都很難為了引入AI,就一下子將原本的設施推倒重來。所以,智能化一般都從一些特定行業(yè)、危重崗位等,進行淺層的、靈活的單點探索,比如電路巡檢,來快速驗證AI的可行性。沒有第一步,不可能跨出第二步。
第二步,廣泛試點。頭部企業(yè)為代表,推動AI在各樣業(yè)務場景里面進行技術探索,在電網(wǎng)的調度、運檢、營銷、基建、安檢、財務、辦公等領域,都開展大量的試點應用,迭代優(yōu)化、去偽存真。這個過程中,容易出現(xiàn)“按下葫蘆起來瓢”的情況。即一些算法模型在技術上很成熟,但實際應用中根據(jù)現(xiàn)實環(huán)境、光線條件、網(wǎng)絡情況等,各種各樣的規(guī)則和閾值疊加,導致效果不太理想,A地的解決方案未必能解決B地的問題,這就需要定制化的深度開發(fā),錘煉出更加務實、個性化的解決方案。
第三步,深入融合。隨著AI應用場景越來越豐富,形成了一些通用場景和模型組件,構建高質量的行業(yè)樣本集和模型庫,帶動更多行業(yè)企業(yè)參與進來,促進電網(wǎng)AI生態(tài)的繁榮。如果行業(yè)AI開發(fā)平臺能夠提供豐富的資源支持,包括包括軟硬件兼容、模型基礎、端到端能力、開發(fā)工具、社區(qū)等,會大大加速這一進程。
總的來說,AI在行業(yè)的表現(xiàn),并沒有點石成金的神奇,也沒有懷疑者所認為的那么虛無。它就是一個從最苦最累的基層員工出發(fā),經(jīng)由行業(yè)內外的人、企業(yè)、平臺所攜手推動,星星之火逐漸燎原的過程。
我聽說過一個故事,某一天美國紐約證券交易所斷了電,無法正常運轉,為了恢復電力供應,電力工人計劃沿著曼哈頓下城的街道,鋪設巨型的延長電線。紐約聯(lián)邦儲備銀行時任行長威廉·麥克唐納冷酷地評論道:“它看起來有點像第三世界的解決方案?!?/p>
這確實是某種現(xiàn)實,人拉肩扛的工作模式,很長時間都是中國一線電力工人的日常。
AI盡快先去到這些地方,將工人從可能流血流淚的危重崗位上,解脫出來。更先進的行業(yè)解決方案,為什么不能率先發(fā)生在這片大地上呢?