打卡智能中國(二):他在電線桿下,卻沒有電用

圖片來源@視覺中國

文|腦極體

雲南省迪慶藏族自治州,深林密布,環境優美。吸引遊客的秘境,卻是電力人員的險境。

因為地形複雜,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,但人工巡檢雙迴路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,比如出現火災,大型挖掘機碰到了高壓電網等,等人工巡檢發現故障的時候,可能隱患已經發生了很長時間,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的穩定運行。

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,吃飯時是不能從線上下來的,要把飯吊上去,在大山谷里伴着高處呼呼的風聲,吃着工作餐。晚上,巡檢人員經常要露宿在巡檢沿線。大多數情況,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。火勢經供電局聯合林草局緊急處置,但當地2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。

心酸於他們風餐露宿的艱苦,敬佩於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業時,到底發生了什麼?

一個切口

康德說過,人是目的,而不是手段。AI的本質與目的,當然也要服務於人,所以每一個行業中的人,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,沉默的等奇迹,沉默的讓自己像是空氣”。

電力系統安全穩定運行,背後是無數電力工人,在無聲地付出。

我們見過一個案例,大別山區的一條線路被毀,工作人員必須順着線路,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,還是突發情況的應急處理,AI的到來會給巡檢員乃至電力系統,帶來實打實的價值。

提起AI,媒體更傾向於關注一二線城市、科技巨頭、大型峰會和展會等領域的消息,而真正與電力行業及工作者交流之後,會發現傳統的行業與沉默的人,也希望與AI發生一段專屬的劇情。他們對AI技術和智能化的熱情,並不比知名投資人、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巡檢在電力行業的成功和廣泛複製,是有基本邏輯的。關乎一個行業智能化的首要問題——應用場景的選擇。

一個行業,智能化需求是無窮無盡的,可被改造的場景和環節也很多。拿電力行業來說,從從發電、輸電、配電、售電、用電的所有環節,都可以引入AI技術,為什麼巡檢會成為AI落地電力企業的頭號選擇?

而這一場景的特點在於:從一線人員中來。

據中國電科院的一位專家分享,目前為止,中國電網企業在使用AI的時候,才基本採用的是“從自己向上”的模式,就是具體執行環節的員工,根據自己日常工作的需要,提出需求,然後算法工程師、模型開發師基於這個場景去策劃、設計模型,開發完成之後,去把相關的模型應用到實際的業務場景中。

而AI巡檢,就是從很苦很累的巡檢員出發,形成了一個行業AI應用的完美閉環。

人工巡檢難,這個通用性的痛點,催生了廣泛存在於電力行業的AI巡檢需求。

前文中提到的雲南迪慶,就在山火發生后,下決心優先嘗試為無4G信號、穿越林區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。

迪慶供電局經過前期考察,最後選擇通過自組網微波+電網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。有了通信網絡和數據傳輸,大量数字化、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。

端側採集的實時視頻回傳之後,通過主站側AI 分析+攝像頭端側AI 分析,就能實現遠程智能巡維,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,AI實時告警也有效減少了外力破壞導致的非計劃停電,讓當地居民和企業的用電更加穩定。

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:

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變電環節。亞聯發展推出的變電站智能運檢解決方案,對變電站設備狀態、人員行為、區域安全等進行智能化監控,將傳統的人工監測變成機器自動識別,也對電網穩定運行十分重要。國家電網也變電站引入了智能機器人,機器人每天沿着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。

輸電環節。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企業與百度、華為這樣的平台型公司合作,不斷對算法模型進行訓練優化,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,山東淄博的郊區就發生過一次火情,上方剛好就是國家電網的220千伏的高壓,飛槳加持的輸電線路可視化監控第一時間發現並且報警了,從而避免了一場災難的發生。

可以看到,相比“自上而下”的研發模式,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,電力企業內部科研單位進行相關模型開發,完成之後再由產業單位進行部署實施,在具體模型運行過程當中再收集新的樣本,重新優化模型。

曾有一個智能化項目的負責人跟我們吐槽,AI行業參与者對應用場景並不陌生,但行業用戶CRO們、數據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AI往往趨於保守和謹慎,產業智能化的開端,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環境,需求強烈,價值確定,更適合作為AI落地的第一站。

一個導遊

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、豐富的產業腹地前行,是必然趨勢。

那麼問題來了,優質數據從哪裡來,行業知識怎麼積累,專屬模型誰來研發,誰又有能力研發?這就涉及到行業AI從單點走向全線、從案例走向普及的一個關鍵——重點企業的示範效應。

大型企業和頭部企業的數據多,人才優勢明顯,基礎設施相對完善,数字化水平較高,擁有更好的技術創新土壤,非常適合作為AI應用的中轉站。

電力行業中,將AI從巡檢、運檢等場景推廣到全鏈路的,大多是位於北上廣等地的頭部電力企業,比如國家電網、上海電廠、南方電網。

它們扮演着三種智能化的必要角色:

1.規劃者。他們為整個行業的智能化建立路線圖。比如國家電網從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台的開發,到2020年基本完成總部級平台開發並開始省級平台建設,總部的成熟模型可以快速的下發到省級和邊端側,形成全過程的完整鏈條。

2.優化者。如前所說,AI算法在實際落地中會遇到很多約束,面對複雜的戶外光亮環境、用電忙閑時分配、缺陷及事故數據不足等問題,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,頭部企業是AI應用迭代、效果優化的重要力量。

3.賦能者。頭部企業的数字化水平高,更容易訓練出行業大模型,為其他中小型企業降低智能化門檻。比如飛槳與國家電網共同打造了知識增強的能源行業NLP大模型,就將電力業務積累的樣本數據和特有知識,交給AI進行訓練,從而提升傳統電力專用模型的精度。行業大模型開源之後,能夠降低個性化算法的研發門檻,讓更多服務商、開發者以此為基礎,運用AI來針對性地解決電力行業的問題。

一段旅程

在這些重點頭部電力企業的探索下,可以看到,AI在電力行業的應用正在變得更多、更深,展現出電力智能化的整體面貌。

具體表現在幾個方面:

1.智能客服。電力企業要服務廣大居民和各行各業,諮詢服務量非常龐大,而傳統坐席客服越來越難以滿足日常客服的需求。很多人用過國網95598,就會發現自動對話機器人在回答問題,而這個智能客服系統,就採用了大量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,要有一套穩定的控制系統,調度很多輸變電設備,這是電網運行的一個關鍵環節。一些省級電力公司,用AI幫助調度員來干這件事。智能調度會根據調規、知識、規程,自動給出決策建議,出現一些故障搶修的情況,就能夠迅速的提供搶修的路徑規劃,減輕故障處理的時間。

3.節能減排。雙碳目標是國家的整體趨勢,新型電力系統建設又是促進雙碳目標實現的關鍵因素,太陽能、風電等分佈式電源接入電網,已經有了時間表。這會形成一個直流、交流、混合的大電網,而風機、光伏的穩定性,遠沒有煤電技術那麼高,一旦風沒有了、光沒有了,如何防止突發性能源短缺,對電網系統運行的影響?這些問題都需要依靠AI等数字化技術去解決。

上海某電力企業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預測准了,才知道明天該安排多少機組,要消納多少可再生能源,現在的配備和資源準備能否保證明天電網的安全穩定運行。

4.運營管理。電廠進入精細化運營,需要智能技術參与到降本增效中去。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、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,據某上海電廠統計,每一周要在上海裝4000個充電樁。電網運行就需要對負荷的資源數據匹配,通過24小時實時分析,對整個電網的負荷做最優的控制,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智能化的幾步走方法論:

第一步,單點探索。這些行業的企業往往都有很多年的沉澱,有些是核心資產,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、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。頭部企業為代表,推動AI在各樣業務場景裏面進行技術探索,在電網的調度、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,迭代優化、去偽存真。這個過程中,容易出現“按下葫蘆起來瓢”的情況。即一些算法模型在技術上很成熟,但實際應用中根據現實環境、光線條件、網絡情況等,各種各樣的規則和閾值疊加,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,這就需要定製化的深度開發,錘鍊出更加務實、個性化的解決方案。

第三步,深入融合。隨着AI應用場景越來越豐富,形成了一些通用場景和模型組件,構建高質量的行業樣本集和模型庫,帶動更多行業企業參与進來,促進電網AI生態的繁榮。如果行業AI開發平台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、開發工具、社區等,會大大加速這一進程。

總的來說,AI在行業的表現,並沒有點石成金的神奇,也沒有懷疑者所認為的那麼虛無。它就是一個從最苦最累的基層員工出發,經由行業內外的人、企業、平台所攜手推動,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,為了恢複電力供應,電力工人計劃沿着曼哈頓下城的街道,鋪設巨型的延長電線。紐約聯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。”

這確實是某種現實,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儘快先去到這些地方,將工人從可能流血流淚的危重崗位上,解脫出來。更先進的行業解決方案,為什麼不能率先發生在這片大地上呢?

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