F5G:能源行业数字化创新的“光底座”
发表时间:2021-12-29 11:48来源:中国能源新闻网

作为传统能源产业与物联网技术相结合的产业发展形态,能源物联网是物联网向能源生产、配置和消费过程的延伸。尤其在碳中和碳达峰的双碳背景下,能源物联网对推动数字经济与实体经济融合发展意义重大,可以看做是未来双碳目标的数字底座。

那么,未来能源物联网是一种怎样的架构,第五代固定网络(F5G)技术诞生以后给出了全新定义,结合大数据云计算技术、管道化接入传输技术、边缘计算技术、端侧接入技术(云、管、边、端工业物联架构),有力促进能源工业的高质量发展。以电力行业为例,电力物联网可以将信息、通信、数字技术与电力系统发、输、变、配、用电的各个环节深度融合,实现状态全面监测、信息高效处理及智能互联、人机交互和智慧服务。

据了解,目前中国已经部署了全球最大的F5G网络,网络能力完善,产业配套成熟。基于F5G,我国现已推出能源F5G技术,并在电力、油气、矿山行业进行应用,展现出良好的应用前景。也正因为F5G赋能,帮助多个能源行业实现了创新突破,在这条“智慧光路”上,被赋予了新的生命力。

1)F5G+矿山,拉通井上到井下

过去传统的矿山作业方式正在被数字化的流程所取代,整洁的调度指挥中心,监控屏幕上各类数据的跳动,智能终端采集的数据汇总到工业互联网平台,推动生产过程自动控制与自主调度,这就是智慧矿山的魅力所在。

但煤炭行业在进行了很多年的数字化工作之后,依然无法达到让控制更精准,调度更高效,作业更安全,归根结底是没有实现全联接,并由全联接走向全感知和全智能。

2021年初,华为成立煤矿军团,正式深耕煤炭行业,主阵地是煤矿智能化建设。同时对F5G也有很多深入的技术探索。3月,中国煤科·煤科院与华为联合发布F5G智能化煤矿应用方案,基于F5G技术,通过煤科院的KJJ83系列产品,实现对井下视频、远程控制、监测监控、无线通信等应用,提供简单、可靠、超高速的工业数据传输网络。该方案是在网络架构、协议和工艺领域的进一步创新,能够为煤炭行业智能化升级保驾护航。

F5G技术在煤矿井上和井下通信网都发挥着重要作用:

如井上用F5G,提升效率。F5G为矿区的办公网络、视频监控和无线网络回传提供超大带宽的接入,提升办公和生产效率;井下用F5G,保障安全。在井下通信中,安全是最重要的因素。F5G为井下的环境传感器、工程机械控制和井下摄像头视频回传提供安全可靠的通信保障。

今年6月,全国首个F5G矿山商用项目落地河南能源化工集团永煤公司陈四楼煤矿,就是部署了F5G全光工业网方案,基于工业光环网技术,针对井下场景,从架构、协议和工艺三个方面创新,实现电气、业务、部署和维护四大安全特点,提升井下通信网络的本质安全。

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陈四楼煤矿矿长刘志明表示,F5G技术已在陈四楼煤矿试运行半年,应用于生产控制、实时监测、井下巡检等,通过井下生产全过程可视化监控、井下状态实时感知、人员精确定位等,加速煤矿智能化发展,提升安全水平。

面向矿井和化工等高安全需求场景,2021年9月,华为推出了业界首款本安型工业光终端华为星光天机2.0,应用于视频回传、传感和机械控制等业务承载。

华为光产品线总裁靳玉志表示,F5G全光工业网契合煤炭行业对高安全的需求,无源光器件大幅减少了隔爆箱使用,预连接技术避免了井下熔纤高温隐患,提高了运维工作效率,F5G为智慧矿山建设提供有力的技术支撑。

2)F5G+电力,不仅仅是“介质”之变

对电力行业来说,过去传统粗放、低效的能源生产和管理模式已经不能满足整个行业的快速发展诉求。实现电网可靠、经济、高效、绿色的目标和各种电力终端的全面感知和互联,通信技术是基础支撑。

同时随着电力行业数字化转型的深入,对网络带宽的需求呈爆炸式增长,亟待超大带宽的新技术赋能,传统网络已经无法满足需求,全面光纤化成为大势所趋。

F5G对电力行业的赋能,其实并非只是传输“介质”改变那么简单。

首先,超大带宽,近年来,在电力物联网背景下,通信承载网带宽需求持续提升,而F5G为电力行业提供超大带宽的全光承载网, 在保障关键生产业务高安全需求的同时,满足当前业务承载和未来持续扩容需求。

其次,兼容演进,目前中国的输变电生产网络主要是SDH解决方案。因输变电生产网络带宽颗粒普遍不大,但业务高安全、物理隔离、确定性低时延等严格要求,SDH等硬管道技术具有明显的技术优势。

第三,H-OTN创新, F5G 创新出H-OTN平台,支撑NHP原生硬管道端到端网络的构建,即将广域网的硬管道技术下沉至接入网,提升接入侧网络的可靠性。该平台支持将电力行业中的广域和接入两张网络合一,并通过硬管道技术实现不同业务的物理隔离,保证业务安全。

正是有了这些关键技术的保证,才确保了“光随电走”。例如在深圳,前海高压隧道输电网,全长6.3千米。靠人工一次完整的巡检需要2人花费3天时间,华为F5G全光工业网方案,为高压电缆隧道全方位智能化监测提供可靠的网络支撑。

3)F5G+油气,光纤传感技术打破瓶颈

油气行业的数字化由来已久。埃森哲在2017年发布的《数字化转型倡议:油气行业白皮书》中显示,早在20世纪80、90年代,数字技术就已经开始在油田得到应用。

但由于油井、管道、炼化装置均为高危险系数、高可靠性要求的场景,无论是基础设施建设还是专业人才培养,都需要漫长的过程。如何在新、旧转换过程中实现安全、平稳过渡且充分发挥新技术优势,是行业亟需解决的重要问题。

华为的智慧油气解决方案就采取了油气光纤传感方案,并在华为全联接2021大会期间,发布了全新产品系列智能光感知Huawei OptiXsense。

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据了解,Huawei OptiXsense EF3000是光纤振动传感产品,可以广泛应用于油气管线场景,将加速油气行业数字化转型,提升巡检效率,最终实现智能化无人巡检。因其独有的oDSP模块,内置超强盲点纠错算法,实现有效信号采集率提升至99.9%,达到0漏报的效果;开发振动波纹识别引擎,通过32维振动波纹分析算法,将事件识别准确率提升至97% ;搭载了华为HiAI内核的人工智能,快速迭代海量新场景样本,效率可达1000个/天,持续进化,不断提升感知预警准确率。

在具体落地层面,借助Huawei OptiXsense EF3000的这些能力,山东济华燃气提出了“分布式光纤传感安防设备+智慧化平台+配套服务”的完整解决方案,以光纤传感安防作为切入点,

依托自身业务建设了包含光纤安防管理模块的综合性、一体化的智慧系统平台,获得了加快转型的利器。既实现了油气管线巡检无人化,也提升了业务的安全性。

通过电力、油气和煤炭行业实践当中,对F5G技术的探索和应用,可以看到,F5G能够帮助这些行业,在不同的场景下实现智慧与场景融合,稳定的联接,是整个能源行业走向数字化的有力保障。华为把25年在光领域的技术积累、对行业发展和客户需求的深刻理解及商业实践,进行了融会贯通,并形成了有竞争力的解决方案,将F5G的技术打造成“F5G+”的能力,赋予能源行业,为其数字化转型赋能。

梅特卡夫定律告诉我们,一个网络的价值等于该网络内的节点数的平方,而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。这代表着,接入网络的设备越多,网络的价值就会越大。所以,F5G也意味着能源物联网未来将会承载更大的经济价值。F5G的光路更宽、更广,让接入网络的设备更多,智慧也就更多。F5G作为新一代网络基础设施,为能源数字化转型提供一张面向未来的智慧光路。

责任编辑:段郴群
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