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第三節 未來展望

5G、大數據、人工智能等數字技術是產業升級和創新的重要使能器,將開啟信息化發展的新征程,催生各行各業的不斷創新。移動網絡將使能全行業數字化,成為基礎的生產力。5G的極致聯接能力將促進政府和企業的數字化轉型,改變人們現有的生產和生活方式,最終提升人們的生活品質和體驗。

一 城市:智慧高效的城市治理

5G的超高速率、超低時延和每平方公里百萬聯接,將引領一個萬物互聯時代的到來。基于5G、大數據與人工智能等各種數字技術的融合,以及VR/AR、無人機、機器人等智能設備的廣泛應用,城市治理將實現向數字化和智能化的方向轉型。

運營管理:城市管理者通過城市運營管理中心這樣一個駕駛艙,可以全面掌握城市的運行指標,實時了解當前的城市各項業務的健康狀況、城市治理及服務水平以及風險隱患分布。在重大事件發生時,可以調度多個業務部門的資源,比如人員、車輛、物資、機構協同運作,遠程了解事件處置進展情況,真正實現運籌帷幄,決勝千里。

交通管理:市民駕車出行會更加通暢,因為交通違章的人越來越少。由于5G可以解決高清視頻、移動AR/VR的回傳問題,以及5G和人工智能的深度融合,交通違章將被實時“發現”并實時推送給司機,這樣既提升了管理效率,也給市民帶來了良好的出行體驗。

公共安全:未來,基于AR技術與人臉識別的結合,城市巡檢的警察、海關查驗的工作人員等可以通過佩戴便攜式AR眼鏡,對重點人群進行人臉識別、實時告警,及時采取行動。

應急管理:無人機被廣泛應用于各種應急場景,當發生大型災難時,如地震、燃氣爆炸等,無人機可以替代人員迅速趕到現場,通過掛載5G模塊+ 360度全景相機,把實時情況及時回傳給后端系統,使智慧城市運營中心呈現現場的高清畫面,輔助實時決策。無人機在救援作業中,可以第一時間到達現場,實行災難中救災物資以及救援搶救中的醫療資源的投遞等,提升救援效率,減少災難損失。

辦事服務:政務服務的辦理將更加便捷,基于5G無處不在的聯接,以及AR/VR等智能化手段,市民辦理政務服務,不需要再跑到辦事大廳,可以隨時隨地實現遠程身份核驗,從“只跑一次”做到“足不出戶”。

公共設施管理:城市里的各種公共設施,包括橋梁、道路、水壩、公用電梯、公共娛樂設施等將一覽無余,讓人更加放心,管理人員可以實時掌握設施狀態,進入老化期需要保養的公共設施會及時自動告警,并可以實現自動應急處理,及時發現風險,規避災難的發生。

市民生活:未來,智能服務機器人將出現在人們生活的方方面面,它將成為解決勞動力問題的重要途徑,送貨機器人、看護機器人、AR輔助醫療機器人、管家機器人、導盲機器人、遠程醫療機器人等將為人們提供各種各樣的便利服務。

二 制造:傳統制造的智慧轉型

未來,5G與人工智能、大數據、工業互聯網、物聯網、AR/VR等先進技術協同,將升級傳統制造業,提升制造業的產能和效率,解決傳統制造業普遍面臨市場需求響應滯后、生產線落后、生產周期長、運維成本高,以及人口紅利消失、用工成本居高不下等問題,實現中國從制造大國向制造強國邁進。

柔性制造:制造企業的訂單、采購、生產、物流等將被打通,實現線上接納個性化需求、柔性制造、物料供應預測與精準采購、精準配送等,為細分市場提供差異化、個性化服務。柔性制造企業的發展將帶來新商業模式的演進,個性化設計能力強的專業設計公司更容易獲取訂單,具有低成本、高質量優勢的柔性制造企業更容易獲得個性化定制產品的機會,設計與生產逐漸分離。例如,買鞋的客戶在電商平臺上通過需要的鞋子類型和顏色確定了某款產品,上傳腳的尺寸(或腳的視頻、圖像)、自定義的LOGO等,訂單生成后,生產企業通過需求平臺搶單,與設計公司對接數據進行柔性制造,直至將產品送達該客戶,人們差異化、個性化需求得到普遍滿足。

智能工廠:借助5G實現高可靠、低時延的通信服務(uRLLC),為物與物、物與人、人與物之間提供實時、可靠、安全的即時通信,解決傳統技術,如Wireless HART等時延長、抗干擾能力弱等問題。5G將極大降低廠區智能設備之間、智能設備與核心控制系統的通信時延,為智能工廠各環節有序運行提供了保障。

首先,在生產自動化環節,借助5G海量聯接能力,智能設備、工業機器人、核心控制系統之間能夠實現數據的實時采集與控制。結合大數據和人工智能技術,從而實現主動預測問題并及時處理。在自動化作業過程中,借助光學字符識別(OCR)等計算機視覺技術,流水線機器人可以替代勞動密集型工種,精準識別壞件,與ERP系統聯動,修補設計瑕疵,降低壞品率。同時,在時延極其敏感的高精度生產環節,工業機器人借助5G實時傳輸生產數據,實時執行核心控制系統操控指令,完成高難度的動作,比如毫米級焊接、鉆石切割等。此外,加持了5G通信模塊和本地AI推理芯片的工業機器人,可以像人類一樣,在突發情況時啟動應急預案,比如人員誤入生產作業面時,立刻終止作業,主動觸發視頻告警,整個過程可以在5ms內完成。

圖1-13 5G與柔性制造

其次,在智能運營運維環節,借助5G+VR+AI,工作人員不僅可以360度無死角觀察到整個生產車間的機器人的生產協作情況,同時,當VR眼鏡在特定區域停留時,智能終端與后臺信息系統聯動,基于大數據智能分析以及專家經驗,可以幫助工作人員精準識別故障類型,并給出解決措施建議。

最后,在智能資產增值利用環節,基于分布式人工智能體系,智能工廠可獲得應需而變的持續升級能力。比如基于5G和大數據提供的海量價值數據,建立深度學習神經網絡的模型,廠區所有機器人具備自主學習能力,智能工廠運營方可以根據市場需要,通過AI領域算法結合生產線要求,為機器人賦能,更新機器人技能,從而實現個性化生產和柔性制造,實現廠區機器人重復利用、投資保護的目的。因此,借助5G+AI,智能工廠將具備中長期持續發展能力,不斷適應市場變化,盤活資產,持續運營,實現商業成功。

智能供應鏈:基于5G、人工智能等技術,將實現海量貨物的實時運輸狀態監控,支持端到端物流環節的動態跟蹤。比如,工業機器人基于AI多模態感知和高精度地圖導航能力,自主避障,自主導航,將貨品運送到指定區域,供物流裝箱使用。在裝箱環節,利用AI計算機視覺,規避暴力揀貨,根據貨品大小、貨品目的地,通過AI算法計算最佳物流路徑,給出最合理的裝箱方案,從而提高物流車空間利用效率,降低成本。

三 教育:身臨其境的學習體驗

傳統教育面臨很多挑戰,比如到了教室才能接受教育,同年學生接受同等程度的教育,邊遠地區無法接受高質量的教育等。未來,將5G、VR/AR、AI等技術引入教學場景,將給學生帶來不一樣的學習體驗。

虛擬課堂:未來,5G+VR等技術手段的結合將提供身臨其境教學體驗,輔助教師進行高效授課。在VR教育環境中,學生可以身臨其境地探索教學場地,可以在各種場所與從未見過的生物進行互動,可以體驗在現實生活中因太危險而不便接觸的場景。想象一下,與一群恐龍同行,在火星表面漫步,探索人體內部世界或原子結構,會是何種體驗。借助VR,學生能夠獲得傳統教材無法實現的沉浸式學習體驗,實現更高的知識保留度。VR能夠改變我們學習方式,學校和其他教育機構已經開始使用這種前景廣闊的新技術。

因材施教:借助人工智能技術,將實現以人為本的個性化教學。實體課堂通過加持AI芯片、視覺識別和情感識別算法的智能攝像頭,可以實時錄制超高清視頻,分析學生面部表情、情緒變化等,通過5G網絡與后臺智能系統實時聯動分析,對異常情況及時預警。同時,通過大數據智能分析,形成每個學生課堂表現、專注度情況報告,為個性化教學、心理疏導提供價值數據參考。借助OCR技術,將學生歷次試卷、作業錄入系統,與知識圖譜、知識庫結合,通過大數據分析和AI算法,幫助老師實現智能閱卷、智能批改作業、智能分析學生答題的準確率情況,形成學生對知識點掌握程度的周期性分析報告,為老師給學生提供個性化輔導、制定個性化教學內容提供價值參考,從而改變過去題海戰術、填鴨式教學模式,一定程度上杜絕學生厭學、棄學甚至輕生的現象發生。

教育機器人:借助語義分析、語音識別能力,與教育平臺知識圖譜、知識庫結合,基于自然語言處理(NLP)技術,拓展服務機器人在教育領域的應用。比如彌補留守兒童陪伴教育的缺失,為幼兒提供早教啟蒙等,通過教育機器人趣味性、互動性、有問必答等多種技能形態,激發孩子快樂學習、享受學習。

遠程教育:5G+AI的結合,將進一步促進傳統遠程教育系統的升級轉型,不需要看錄播,可以足不出戶實時享受全球優質教育服務。比如VR遠程實時課堂分享、跨時空互動。結合人工智能電子白板,實現異地超高清視頻、數據、語音實時共享、互動、課堂討論。結合AI、大數據智能分析形成優質課件資源,形成智能訂閱服務等。

四 金融:無處不在的立體金融服務

未來將實現無處不在的立體金融服務,基于5G網絡無處不在的聯接,實現隨時隨地隨人隨需接入金融服務。

立體金融服務:未來,銀行開戶,可以用5G VR對接虛擬柜臺,銀行對用戶直接進行立體身份驗證。人們出行購物、旅游不再需要攜帶現金、卡片和手機。對于對網絡技術不太了解的老年人來說,不需要使用移動支付,就可以實現刷臉認證和刷臉付款。隨著5G將聯接的門檻大大降低,身邊的辦公桌、墻面、鏡子、街邊燈桿等都可以隨時聯網,實現在任意地點可以接入網絡,也就可以實現在任意地點接入金融服務。

實時信用:基于區塊鏈+5G實現實時信用體系,保障人們在任何交易中不用擔心安全問題。凡是交易對象有不良信用記錄的人或實體都會受到AR眼鏡或者周邊智能屏幕的實時提醒,阻斷或進一步確認交易。更進一步說,因為信用降低帶來的風險太大(導致生活大為不便),沒有人愿意做降低信用度的事情,真正實現“天下無賊”。

智能金融中心:到任何地方出差、旅游時,智能金融中心將會為個人自動做好換匯、購買保險等服務,并提供出行規劃和預算規劃。因為金融機構和沿途旅游景點和涉及的其他設施進行了對接,人們出游更加便捷,也不再需要對比價格了。

五 交通:無感知的出行體驗

未來,自動駕駛以及車聯網的廣泛應用,將使智慧交通成為現實。在車聯時代,路更透明,車更安全,全面的無線連接可以將諸如導航系統等附加服務集成到車輛中,以支持車輛控制系統與云端系統之間頻繁的信息交換,減少人為干預。

5G將可能成為統一的連接技術,滿足未來共享汽車、遠程操作、自動和協作駕駛等連接要求,替代或者補充現有連接技術。通過為汽車和道路基礎設施提供大帶寬和低時延的網絡,5G能夠提供高階道路感知和精確導航服務。ABI Research預測,到2025年5G連接的汽車將達到5030萬輛。汽車的典型換代周期是7~10年,因此聯網汽車將在2025~2030年之間大幅增長。

那么,讓我們暢想一下未來人們的出行。

市區出行:首先由于VR技術的廣泛應用,許多工作可以遠程完成,本身就降低了城市擁堵機會。需要出門時AI提前規劃錯峰進一步提升效率。在決定出行時,可以選擇自動駕駛共享汽車,由于共享汽車由AI通過5G網絡統一調度,所有車輛基本都處于運轉狀態,對停車場停車位的需求也進一步降低,比其他出行方式更加省錢省時。

自駕旅行:如果需要自駕長途旅行,自動駕駛汽車駛入專門規劃的5G車聯網高速公路后,可以實現全程自動駕駛。車輛自動根據網絡指令統一調度車速,高速車道車速可以提升到150千米/小時以上。并提前預知前方路況車況,避免危險因素。

其他交通方式:如果需要坐飛機或者火車旅行,自動駕駛汽車網絡將與航空、鐵路系統自動對接,完成行程全自動規劃和執行。加上AI身份全自動識別,旅行者可以僅根據提示做上車下車動作即可完成全流程無感體驗。

六 文娛:全息帶來的顛覆式體驗

全息技術正在走出科幻電影來到人們身邊,并開始影響人們的生活。現在,觀看一場大型全息演唱會已經成為現實。未來,隨著5G和AI技術的快速發展,全息技術將迎來新一輪的應用爆發期。基于5G+AI,通過全息技術與文化內容的深度融合,下一代文娛時代將加速到來,首當其沖的就是全新體驗的電影和游戲。

5G+AI可以支持多臺全息設備聯動,實現全息投影設備、控制設備等之間的協同。這將大幅改善當前全息體驗在范圍、內容互動設計等方面的局限,有望打造可實時變化的大場景、互動式全息體驗。

全息游戲與電影:未來,游戲玩家們將可以“走”進游戲中來一場“真刀真槍”的比拼。游戲場景與裝備選擇均栩栩如生。每一場游戲猶如一次身臨其境的冒險。電影觀眾也不再“看”電影,而是來一場置身其中的全新的體驗之旅。你所“看”到的電影人物就“站”在你面前。

這種創新將極大地改變電影與游戲產業的模式,從內容策劃、制作到受眾互動模式設計等各環節將發生顛覆式的改變。

七 社會:高效便捷的生活方式

5G將人和物更廣泛地聯接起來,AI讓機器可以像人一樣感知物理世界,推動機器人、自動駕駛、VR/AR、智能可穿戴設備等應用發展,人們的生活和工作方式變得更便捷、高效和自由。

便捷辦公:人們通過逼真的虛擬辦公環境在家辦公,物理辦公室需求越來越少。外出時以搭乘自動駕駛車輛,由于道路不再擁堵,時間可以準確預計,不再需要預留彈性時間,工作按分鐘計劃并執行,效率很高。由于便捷出行、虛擬環境替代雙重影響,人們對居住地要求降低,城市也因此變得更扁平。

隨身翻譯:任何人與外國人會議或在海外旅行時,佩戴智能可穿戴設備,用自己的母語交流,針對主要語言的翻譯、同傳等崗位將逐步被機器替代。國際交流或宣傳用的資料也可以用母語印刷,讀者通過智能眼鏡閱讀、電子化攜帶。未來,外語作為通用課程的學習要求降低,更多地作為專業課程研究,推動機器翻譯的進一步完善。

殘疾人關愛:多數殘疾或失能人士獲得解放,如語音導盲、視覺障礙人士借助OCR發聲閱讀書籍、聽障者借助機器交流(對方聲音自動翻譯成文字,或將對方聲音直接傳遞到聽神經)、將失語者的唇動轉換成聲音、通過機械外骨骼幫助失能人士行走或抓取物品等,大多數殘疾人和失能人士可以借助輔助設備達到與正常人接近的生活水平。

機器人陪護:老齡化社會來臨,老人陪護、小孩看護與教育輔導等需求增長,服務機器人將更多地進入家庭,承擔家庭暖心陪護、教育輔導、保安、家政服務等職責。服務機器人自動預判老人和小孩的需求,主動讀書、講故事或笑話、唱歌、表演等,在指令下提供安全的服務,幫助并陪伴外出,服務機器人與寵物一樣將成為家庭成員。

虛擬助理:每個人都可以擁有一個或多個虛擬私人助理,虛擬助理幫助自己安排工作或約會的時間,甚至可以代替自己工作,包括在社交圈展示自己美好形象等。虛擬助理、真實個人、類人機器人一起共同生活。同時,“人”的相關法律將可能成為新的社會學課題。

類腦智能交流:通過腦機接口設備,采集大腦皮層視聽觸嗅覺等不同認知區域的時空感知信息,類腦智能模擬大腦神經中樞計算,形成人類意識和對外行動表現,比如聾啞人、行動不便的殘疾人,可以通過腦機接口設備傳遞大腦意念,無障礙實現與正常人溝通交流、控制機器人、家電設備的使用等。未來,隨著類腦智能關鍵技術的突破,傳統人與人、人與物的溝通交流方式將徹底顛覆,比如與朋友溝通,只需一個眼神,即可心神領會;與機器溝通,只需一個意念,即可傳達。

八 醫療:關愛就在身邊

5G和人工智能的結合將顛覆傳統醫院運營模式,促進醫療手段更加多樣化、智能化,患者足不出戶可以享受到快捷、優質的醫療服務,有效緩解大醫院資源不平衡困境,改善醫患關系緊張的局面。當前,智能可穿戴設備、醫學影像AI輔助診斷、5G遠程醫療手術、AI輔助中醫診斷等,在慢病早期預防、大病預警、疑難雜癥診斷、應急救治等方面,正逐步替代傳統就醫模式,為百姓帶去無微不至的關愛。

個人健康管理:在亞健康改善、慢病早期預防、突發性疾病預警等方面,借助5G低功耗柔性傳感器,智能可穿戴設備的功能更強大,可以24小時不間斷實時采集并上報人體相關指標,比如血壓、心跳、脈搏、呼吸、運動、睡眠情況等數據。一旦發生異常情況,告警信息將及時推送到醫生或者患者家人的手機。另外,借助人工智能算法,系統可以評估一定周期人體關鍵指標的變化情況,預判病情發展情況,為醫生提供數據驅動的醫療決策,給出最佳的治療方案。當前,柔性智能可穿戴設備已經在心腦血管等疾病早期的預測、預警方面開始應用。

醫療影像AI輔助診斷:以中國為例,全國宮頸癌篩選病理診斷專家大概只有5000名,全國篩選一遍大概需要20年,如果采用AI輔助診療,診斷效率可以提升5~10倍。據了解,基于華為云醫學AI平臺,AI輔助宮頸癌檢測正確判斷病人的比例,又稱靈敏度(真陽性率),超過99%;在保證檢測準確的情況下,正確判斷非病人的比例,又稱特異度(陰性比例),大于80%。

借助AI不僅可以提高診斷準確率,還可以提升醫院資源利用效率,幫助醫生釋放精力。以CT為例,大部分病人等待CT結果時間少則30分鐘,多則甚至好幾個小時,其中80%時間占用在于等待醫生的診斷報告。若基于AI幫助醫生診斷,病人等待CT報告的時間只需分鐘級。

AI輔助醫療診斷實現的前提是,醫院需要完成電子病歷、醫學影像、實驗數據等信息的結構化和數字化,在此基礎上,建立醫學人工智能平臺,結合專家經驗、知識圖譜和大量的機器學習,形成醫學影像輔助診斷視覺算法。智能設備和機器人借助AI視覺算法和醫療影像病歷知識庫,協助醫生自動閱片和輔助診斷。得益于AI,醫生可以節省大量的時間釋放精力去從事更深領域的醫學研究。

遠程醫療:基于在線視頻、虛擬現實技術手段實現遠程診斷、遠程影像會診、遠程手術示教、遠程監護等。對于應急、抗震救災等緊急場景中,通過現場安裝的無線遠程影像工作站與后方醫院無縫連接,借助現場醫學影像數據信息設計搶救方案并指導現場醫療救助。

在偏遠山區發生大型自然災害等醫療專家無法及時趕到現場的緊急情況下,在5G+AI技術賦能下,醫生可以實時操控智能機器人進行遠程手術。遠程超聲通過5G網絡信號將醫生端設備與患者端設備建立連接,醫生通過近端操縱桿可遠程操作患者端機械臂上的探頭在人體部位上移動和旋轉,通過回傳的高清超聲影像檢查患者的病情,從而實現醫療資源的公平化。

圖1-14 5G與智慧醫療

醫療輔助機器人:未來,機器人在醫院的采用,在某種程度上將緩解醫院護理人員緊缺的問題。結合云端計算機視覺、語音識別能力,機器人將更加智能化、擬人化,病人可以遠程進行SOS智能呼叫,同時,集成文娛功能,為病人提供情感關懷。

中醫智能化:傳統中醫“望聞問切”過度倚重醫生的經驗,且中醫專家資源稀缺。借助大數據和人工智能進行人體生物特征識別,有望將中醫診斷過程客觀化、量化,形成我國中醫可傳承的標準。比如綜合節氣、溫濕度、舌像、脈象、工作節奏等綜合信息進行亞健康以及病變判斷,代替醫生進行客觀、精準的感知和判斷,實現中醫的辯證識質,這將在全民保健、未病方面的預防等領域發揮巨大的價值。

九 環保:還你一個綠水青山

綠水青山就是金山銀山,美好的生態環境是人類賴以生存的根本。隨著云計算、5G、大數據和生物技術等在環保領域的應用不斷拓展和深入,環保科技將綠色技術融入各領域,從環境問題產生的根源采取措施,促進環境與經濟社會協調發展。

垃圾分類:通過引入AI、云計算等新ICT技術幫助市民有效識別“你是什么垃圾”,減少市民對垃圾分類的困惑。對于AI難以識別的垃圾,公眾可以手動輸入垃圾信息并傳送到云端,建立云端AI數據庫,通過模型訓練,最終不可識別的垃圾也能快速識別。

動物保護:近年來,動物賴以生存的自然環境被掠奪式、粗放型的開發,導致不少物種瀕臨滅絕。譬如,熱帶雨林里,住著一群身材嬌小的蜘蛛猴,然而近幾十年來,由于它們的棲息地被不斷破壞,受到濫伐森林的威脅,降水量的減少,旅游開發,被土著捕食等,數量正在急劇減少。

由于森林面積大,靠森林警察傳統巡邏式的搜尋偷盜分子顯得力不從心,而在未來可以應用5G+AI技術解決這一問題。通過在森林中各個重要位置部署監控終端,實時收集和傳輸音頻、視頻數據,對這些龐大的數據進行快速分析,準確識別盜伐樹木、獵殺動物的異常情況,并發出告警及時阻止盜伐、獵捕的發生,同時精準定位異常地點快速出警處理,從而保護生態環境不被破壞。

森林防火:未來基于5G的消防無人機將能有效解決目前森林滅火效率低且可能引發人員傷亡的問題。無人機裝載有5G模塊和高清攝像機,消防員通過分析無人機實時傳送回來的視頻圖像,能夠知道火災蔓延的路徑,并且派出機器人建立隔離帶,防止大火擴散。通過監測熱量密度、是否有人困在濃煙區、風向等,幫助消防員清晰實時地了解火災情況,高效且安全地實施救援和滅火。

十 能源:無處不在的電力保障

電力是第二次工業革命的發動機,至今仍是影響工業的主宰力量之一。電力用戶希望用電成本低,而且永不停電。供電企業希望在滿足用戶需求的基礎上高效運營。伴隨著電力行業轉型升級、電壓等級持續提升、新能源發電集中并網,電力系統的運行更加復雜,對系統的調節能力要求進一步提高。5G將每一個電力節點聯接起來,利用電力大數據平臺進行能源調度和管理,充分利用比特(數據)來優化管理瓦特(能源)。同時,碎片化的新能源被高效利用,通過智能化的運維管理,實現無處不在的電力保障。

1.匹配5G無處不在聯接的眾籌供電

支撐5G不間斷。萬物互聯需要海量站點,由于“最后一公里”低壓供電線路與居民生活充分接觸,意外供電中斷難以避免,給5G網絡可靠性帶來風險。充分利用各種站點資源,如通信基站、燈桿等,以部分站點引入市電作為骨干,每一個重點站點供電線路均與兩個以上站點互聯,形成站點群智能微電網,當本站供電中斷時,除可以使用本地儲能外,還可以從周邊站點獲得電能,實現不間斷的供電保障,支撐5G服務不中斷。

站點眾籌供電多贏。以站點群微電網為基礎,社會上的光伏或風能發電、儲能、用電設備都可接入,供電和儲能共享,如有空閑屋頂的家庭安裝太陽能接入微電網,從運營方獲得供電報酬,有空余房間的家庭安裝儲能設備,接入微電網后一方面作為用電設備的后備電源,另一方面在低電價時充電、高電價時放電,從中獲得差價收益。由于微電網支持發電、儲能眾籌,當運營商需要增補5G基站時,可以通過能源眾籌降低供電投資,高額供電成本問題被解決,幫助5G網絡實現縱深無縫覆蓋。

為各行業數字節點不間斷供電。隨著電力眾籌價值被挖掘,站點群智能微電網不斷延伸,支持各行業獲取不間斷供電,如路燈、室外攝像機、交通控制紅綠燈、危險區域指標牌、環境噪聲傳感器、空氣質量監測傳感器、廣告牌、魚塘增氧機、樹林精確灌溉裝置等,充電樁、加油站、城市屋頂、農村住房甚至健身房的自行車等都可成為微電網中的發電或用電節點。微電網越大,接入的成本越低,愿意加入電力眾籌的家庭越多,最終實現占領屋頂發電、充滿房間儲能、隨處不間斷供電。站點群智能微電網中所有發電、儲能、用電單元通過5G與大數據平臺聯接,通過能源智能調度,使站點群發電量最大、能耗損失最小、供電保障最優,最大化經濟和社會效益。

圖1-15 站點群智能微電網

2.骨干電網零意外停電

當檢測到供電系統故障時,控制開關跳閘可以切除故障設備或線路。不完善的保護系統不能精確控制,不能及時、準確地切除故障線路,導致停電范圍擴大。將供電各環節中的傳感器聯網組成先進的精準保護系統,通過同步分析同一時刻電流等電力參數,可以實現開關的選擇性動作,僅切除故障設備或線路,消除正常區域不應有的意外停電。

精準保護要求毫秒級低時延通信、微秒級高精度授時,4G無法滿足,而滿足時延要求的光纖通信,其布線和運維的成本相對較高。5G具備超低時延和超高授時精度,滿足精準保護時延要求,可以利用5G無線通信全面實現精準、快速的保護。同時,各配電支路電流被實時掌握,通過大數據平臺及時發現過流并進行預警,提前規劃電力擴容方案,最大限度減少意外停電,滿足企業和居民用電需求。

3.更少人力投入的高效運維

人工方式巡檢效率低,基層維護人員受知識和經驗的制約難以發現,更遑論故障預測。

采用5G通信,具有視覺AI能力的巡檢機器人或巡檢無人機在發電廠、變電站、配電所及野外普遍應用,通過AI視覺及時發現樹木過高、線路覆冰、電線纏繞漂浮物、電塔傾斜、局部銹蝕、山火、外力破壞預警等,配置紅外攝像頭可預警過熱部件或電纜,室內視頻可以預警火災和盜竊,電纜、變壓器等聲音將被智能識別,及時發現隱患。

此外,用戶電表通過5G無線方式全面接入,實現無人抄表,欠費用戶遠程控制斷電或恢復供電,企業和居民通過互聯網選購低成本的電廠冗余電力成為可能。新技術的應用,顯著提升電力企業運營和維護效率。

4.更多本地新能源供電

城市和鄉村屋頂將被晶硅太陽能電池板普遍覆蓋,外墻玻璃、蔬菜大棚等安裝薄膜太陽能電池發電的越來越多,發電無處不在。5G大聯接能力使每一塊不同大小的太陽能電池板都能單獨接入,不但在局部遮擋條件下獲得較高的發電效率,而且所有太陽能發電被納入可視化電網管理和調度,通過大數據平臺優化潮流分布,碎片化的本地發電量得到充分利用。

停在車位的電動汽車通過5G與電網相連,成為電網中的用電負載和儲能單元,用電大戶如充電站、數據中心等與儲能站融合,在電網大數據平臺上以綜合效率最低的方式參與能源調度,幫助削峰填谷,不但使用戶獲得較低的用電成本,也降低了對外部電力輸入的需求,城際輸電容量得到釋放。

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