任偉建 李昊洋 康朝海

(東北石油大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

目前電力系統(tǒng)的防誤監(jiān)測基本依靠手寫的運行提示,或者是現(xiàn)場人員的電話通知，這就可能造成操作人員沒有按照正規(guī)流程操作，也沒有報警提示或語音預(yù)報，容易發(fā)生安全事故[1]。隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電力調(diào)度的工作強度也迅速增加。特別是變電所無人值守以后，電力調(diào)度需要適應(yīng)新的管理模式，掌握更多設(shè)備的運行動態(tài)，責(zé)任更加重大[2]。面對如此繁重的工作壓力，僅靠加強電力調(diào)度人員自身的培訓(xùn)是不夠的，需要采取必要的技術(shù)措施來避免誤操作，以消除安全隱患[3，4]。

近幾年，隨著個人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)技術(shù)的飛速發(fā)展，集成了各種功能的PDA被廣泛應(yīng)用于交通、電信及醫(yī)療等領(lǐng)域，對基于早期PDA技術(shù)的各種電力系統(tǒng)的研究也有了初步進展。然而，并沒有完整的基于PDA的電力防誤監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r解決電力調(diào)度人員與變電所操作人員在整個工作過程中的燃眉之急[5]。筆者運用信息化手段和人工智能方法，設(shè)計并實現(xiàn)專門為電力行業(yè)工作人員量身定制的電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)，以期實現(xiàn)變電所防誤操作過程的控制監(jiān)測、調(diào)度與變電所操作人員的實時監(jiān)控，并規(guī)范防誤操作工作流程。

1 電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計①

電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)(圖1)由3部分組成：上位機調(diào)度管理、數(shù)據(jù)通信和手持設(shè)備終端子系統(tǒng)。上位機調(diào)度管理子系統(tǒng)采取B/S模式，包括防誤規(guī)則預(yù)報、變電所工作票查看及變電所工作進度查看等子系統(tǒng)。應(yīng)用B/S模式又分為3層：調(diào)度管理層——根據(jù)調(diào)度人員的需求開發(fā)為基于瀏覽器的客戶端；Web服務(wù)層——接收來自現(xiàn)場工作人員的要求，然后訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器層，同時將這些數(shù)據(jù)傳回給調(diào)度管理層進行顯示或其他操作，筆者設(shè)計采用ADO.NET或ODBC等方式對用戶所需數(shù)據(jù)進行存??；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層——各種數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)通信主要完成PDA與服務(wù)器主機之間的數(shù)據(jù)通信，通信則是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠距離或通過Wi-Fi實現(xiàn)近距離局域網(wǎng)內(nèi)的操作令票下達和現(xiàn)場操作進度回傳。

現(xiàn)場操作員通過PDA獲得由調(diào)度人員發(fā)出的操作令票，然后執(zhí)行輸電線路上的操作。由貼在現(xiàn)場設(shè)備上的條形碼結(jié)合手持設(shè)備從數(shù)據(jù)庫提取信息，完成判斷和防誤提醒的操作，每操作完一步后通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)回傳給調(diào)度相關(guān)信息，如圖2所示。

圖1 電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)組成

圖2 手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)操作示意圖

2 系統(tǒng)功能

2.1 手持設(shè)備終端子系統(tǒng)

2.1.1條形碼掃描功能

電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)是以條形碼為唯一判斷標(biāo)識進行數(shù)據(jù)交互，所以條形碼掃描功能為整個系統(tǒng)的核心。條形碼掃描電路采用了Symbol SE950/SE955袖珍型掃描引擎設(shè)備，目的是提供更寬的掃描范圍，而不受照明或條碼符號的限制。這樣操作人員可以輕松地獲取安裝在線路操作設(shè)備上的條形碼信息。

2.1.2語音提醒功能

防誤系統(tǒng)中除了簡單的文字和圖形防誤提醒以外，還設(shè)計了語音提醒功能，通過清晰簡潔的語音提醒可以使得防誤信息準(zhǔn)確傳達。在每一臺PDA手持設(shè)備的后臺都有一個語音提醒文件夾，文件夾里每一個存儲了操作內(nèi)容的音頻文件后都同時設(shè)置了一個聲音索引，通過對音頻文件的索引就可以讓手持設(shè)備方便地進行尋找，從而解決了將不同防誤操作步驟與相應(yīng)的語音提醒進行匹配的問題。

2.1.3無線通信功能

無線通信功能可以實現(xiàn)電力調(diào)度監(jiān)控中心和變電所工作人員之間的無線通信。電力調(diào)度監(jiān)控中心和變電所工作人員可以相互以短信方式聯(lián)系。同時變電所工作人員也可以實時向調(diào)度監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)，電力調(diào)度人員則可以實時監(jiān)測變電所人員防誤操作流程的進度和準(zhǔn)確性。

由于手持設(shè)備端沒有固定的IP地址，所以在進行TCP/IP通信編程時，采用先由手持設(shè)備端與服務(wù)器端建立TCP/IP連接，然后進行通信的方法。結(jié)合該系統(tǒng)，在服務(wù)器上先打開一個后臺服務(wù)程序，服務(wù)程序監(jiān)聽訪問指定端口的遠方手持設(shè)備，一旦連接就可以進行數(shù)據(jù)傳輸，其程序流程如圖3所示。

圖3 手持設(shè)備的程序流程

2.1.4手持設(shè)備三防功能

由于手持設(shè)備是用于野外線路故障檢修的，所以手持設(shè)備的三防功能(防水、防塵和防摔)設(shè)計就顯得尤為重要。該設(shè)計的出發(fā)點是通過設(shè)計和材料工藝的綜合選用來達到防水、防塵和防摔的目的。其中防水和防塵功能是通過密封處理和特殊材料，采用隔離方式，將水和灰塵阻擋在手持機之外；而防摔功能則是通過設(shè)計和材料的選用，來增加手持機的強度和抗摔能力。

2.2 電力調(diào)度上位機系統(tǒng)

電力調(diào)度上位機系統(tǒng)的主要功能是防誤規(guī)則的管理、防誤操作規(guī)則流程的實時監(jiān)控、日常防誤信息、防誤提醒、調(diào)度用戶管理和變電所令票管理。由于電力調(diào)度上位機系統(tǒng)的功能較多，模塊間的關(guān)系也比較復(fù)雜，筆者應(yīng)用模塊化思想從整體到局部對整個系統(tǒng)進行詳細設(shè)計。

2.2.1防誤實時監(jiān)測功能

防誤規(guī)則流程實時監(jiān)測的功能是實現(xiàn)與現(xiàn)場PDA手持器進行遠程數(shù)據(jù)傳輸，將現(xiàn)場整個防誤規(guī)則流程對應(yīng)的條形碼作為唯一判斷標(biāo)識信息傳回調(diào)度，調(diào)度通過判斷條形碼正確與否來判斷現(xiàn)場工作人員的進度，達到實時防誤監(jiān)測的目的。防誤實時監(jiān)測功能整體由簡潔明了的文字防誤提醒、簡單易懂的圖形防誤提醒和準(zhǔn)確清晰的聲音防誤提醒組成，從而達到及時、準(zhǔn)確的防誤提醒監(jiān)測。

2.2.2日常防誤信息提醒功能

日常防誤信息提醒功能包括故障停電防誤提醒、計劃停電防誤提醒、線路圖更新防誤提醒、下發(fā)通知提醒和倒閘操作防誤提醒，每個防誤提醒包括對日常防誤監(jiān)測內(nèi)容的添加、修改、刪除、查詢及附件下載等簡單功能。在數(shù)據(jù)匯總表上有清晰明了的顏色提醒，和簡潔方便的文字規(guī)則內(nèi)容提醒。其查詢功能設(shè)計了防誤類型關(guān)鍵字查詢、防誤時間點查詢和防誤任務(wù)時間段查詢，方便了調(diào)度人員的日常防誤操作。

2.2.3后臺接口服務(wù)功能

后臺接口服務(wù)功能是采用移動中間件技術(shù)，實現(xiàn)PDA與上位機服務(wù)器的架構(gòu)橋梁，PDA將現(xiàn)場工作人員掃描條形碼的數(shù)據(jù)信息通過無線通信傳送到服務(wù)器上，信息經(jīng)過后臺接口服務(wù)將其接收并寫入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，這樣調(diào)度操作人員就可以及時看到防誤監(jiān)測信息。后臺服務(wù)工作流程如圖4所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)軟件開發(fā)與運行環(huán)境

電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)的軟件是基于.NET平臺開發(fā)的，開發(fā)工具為Visual Studio 2008，采用C#語言編程。數(shù)據(jù)庫采用Oracle11g數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器端為Windows7系統(tǒng)的PC機，PDA操作系統(tǒng)采用Windows CE6.0。因此，對于智能設(shè)備的開發(fā)需要搭建PDA的WM5.0開發(fā)環(huán)境，其他需要在PC服務(wù)器安裝的有IIS服務(wù)器、上位機所需文件及后臺接收服務(wù)文件等。

圖4 后臺服務(wù)程序流程

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

電力手持防誤監(jiān)測系統(tǒng)已完成了整套系統(tǒng)的設(shè)計及其相應(yīng)的功能模塊，包括手持設(shè)備按現(xiàn)場要求完成了GPRS、Wi-Fi通信電路模塊的設(shè)計；鍵盤和觸摸屏的設(shè)計；條形碼掃描和解碼電路模塊的設(shè)計等。在外觀定制上，按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了防水、防摔及防塵等要求。在現(xiàn)場環(huán)境中進行測試時，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況調(diào)整了掃描光束的持續(xù)時間和強度。完成了手持設(shè)備嵌入式程序開發(fā)。實現(xiàn)了調(diào)度端對手持終端的領(lǐng)票發(fā)送和數(shù)據(jù)回傳。針對不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開發(fā)了Wi-Fi通信程序和GPRS通信程序。通過對變電所線路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的調(diào)研，建立了條形碼和與現(xiàn)場線路對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)，以方便維護和修改。實現(xiàn)了條形碼掃描后的邏輯判斷與語音文字和圖形的提醒。通過嚴格的操作流程實現(xiàn)了防誤的目的。完成服務(wù)器端后臺程序的開發(fā)。由于手持設(shè)備硬件條件的限制，通過服務(wù)程序的開發(fā)來幫助手持設(shè)備讀、寫遠程服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容；同時通過服務(wù)器程序向手持設(shè)備端發(fā)送有關(guān)的票據(jù)信息。

12216#變電柜的中51排干線開關(guān)道閘操作的條形碼擺放如圖5所示，變電柜上有若干防誤條形碼，若干條形碼也就代表此變電柜的常規(guī)流程操作有若干步驟，只有通過用手持設(shè)備對正確流程相對應(yīng)的條形碼進行掃描才能減少誤操作的可能性。

圖5 開關(guān)道閘操作條形碼實際擺放

4 結(jié)束語

筆者開發(fā)的電力手持預(yù)報監(jiān)測系統(tǒng)，是在移動終端設(shè)備上，結(jié)合電力業(yè)務(wù)需求開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)。通過分析電力搶修等工作流程，開發(fā)出手持預(yù)報監(jiān)測終端；在終端設(shè)備中結(jié)合WINCE嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)和條形碼識別技術(shù)，實現(xiàn)手持設(shè)備上的操作流程防誤提醒、語音防誤提示、防誤工作票據(jù)查詢及防誤操作數(shù)據(jù)輸出等功能；上位機電力調(diào)度軟件系統(tǒng)結(jié)合C#語言，利用.NET服務(wù)器技術(shù)、AJAX異步通信技術(shù)和TCP/IP的遠程數(shù)據(jù)通信技術(shù)，實現(xiàn)了日常信息防誤提醒、防誤規(guī)則管理、防誤規(guī)則流程實時監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸接口等功能。整套系統(tǒng)的實現(xiàn)使得電力系統(tǒng)的工作更加高效，減輕了工作人員的勞動強度、減少了誤操作次數(shù)、提高了工作質(zhì)量，同時加強了安全系數(shù)。