白雅靜

（北京木聯(lián)能軟件股份有限公司，北京 100096）

國家電網(wǎng)公司提出智能電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，以此作為企業(yè)發(fā)展變革的關(guān)鍵舉措[1]。而將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入智能電網(wǎng)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)則是其發(fā)展的必經(jīng)之路。目前，這項(xiàng)工作已進(jìn)入引領(lǐng)提升階段，資產(chǎn)規(guī)模更加龐大，技術(shù)和資本密集，資產(chǎn)種類繁多易變，管理要求更高，資產(chǎn)的科學(xué)管理會(huì)直接影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

智能電網(wǎng)資產(chǎn)管理的核心是資產(chǎn)全生命周期優(yōu)化管理，資產(chǎn)全生命周期管理是系統(tǒng)工程理論在資產(chǎn)管理中的應(yīng)用[2]，是從系統(tǒng)整體目標(biāo)出發(fā)，統(tǒng)籌資產(chǎn)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)、運(yùn)行、檢修、技改、報(bào)廢等全過程，在滿足安全、效能的前提下追求資產(chǎn)全生命周期成本最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的科學(xué)方法。本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的電站資產(chǎn)管理研究與設(shè)計(jì)，并將其應(yīng)用于資產(chǎn)全生命周期跟蹤管理中，以達(dá)到電站智慧運(yùn)維的目的。

1 概述

智能電網(wǎng)各方面工作的進(jìn)行都需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用于智能電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從發(fā)電環(huán)節(jié)的可再生能源并網(wǎng)接入到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，從輸電線路的在線監(jiān)控，到電力生產(chǎn)管理、安全評(píng)估與監(jiān)督，從智能電表、用電信息采集，到三表抄收、互動(dòng)營銷，從智能用電、智能小區(qū)到多網(wǎng)融合。

本文主要針對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)中電站的資產(chǎn)全生命周期優(yōu)化管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能，使電網(wǎng)的運(yùn)行更加高效。以電網(wǎng)資產(chǎn)為中心，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、GIS、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)應(yīng)用等各種先進(jìn)技術(shù)建立電網(wǎng)資產(chǎn)全生命周期管理，整合EPR、HPMS、MIS等相關(guān)信息，提高資產(chǎn)管理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。在入庫、盤點(diǎn)、出庫環(huán)節(jié)采用RDID批量識(shí)別，提高工作效率，在非批量操作采購、運(yùn)輸、運(yùn)行監(jiān)控、保修等階段采用二維碼技術(shù)，對(duì)接原有數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)入庫、出庫、盤點(diǎn)、運(yùn)輸定位、移動(dòng)、監(jiān)控的自動(dòng)化，以降低管理成本，提高工作效率，最終實(shí)現(xiàn)物資規(guī)劃、采購、儲(chǔ)存、安裝、使用、維護(hù)、維修、改造、更新、報(bào)廢的全壽命周期管理體系，實(shí)現(xiàn)賬、卡、物的高度一致。上傳于云端的海量數(shù)據(jù)，為資產(chǎn)計(jì)劃、資源配置提供智能決策分析，以實(shí)現(xiàn)裝備使用的可靠性、使用效率、使用壽命和全生命周期成本的綜合最優(yōu)，從而保證電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)資產(chǎn)全生命周期管理體系關(guān)鍵技術(shù)

智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)（我國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)），將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。智能電網(wǎng)具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成和優(yōu)化等特征。

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接進(jìn)行信息交換和通訊，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等智能計(jì)算技術(shù)對(duì)海量大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)物品實(shí)施智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控、管理和控制。

射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又被稱為無線射頻識(shí)別，是物聯(lián)網(wǎng)最關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用之一，其產(chǎn)業(yè)鏈包括標(biāo)準(zhǔn)、芯片、天線、標(biāo)簽封裝、讀寫設(shè)備、中間件、應(yīng)用軟件和系統(tǒng)集成等，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)，并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)資產(chǎn)全生命周期管理系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用功能的需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的先進(jìn)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，采用物理分層設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)劃分為電網(wǎng)資產(chǎn)感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層、數(shù)據(jù)融合層、資產(chǎn)生命周期應(yīng)用層和用戶訪問層等五部分內(nèi)容，各層之間采用Web服務(wù)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并通過多種接口模式與其他應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

感知層包括感知控制子層和通信延伸子層，資產(chǎn)對(duì)象為電站資產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)傳感器、攝像頭、GPS、終端設(shè)備和人員卡上的RFID標(biāo)簽、短距離通信設(shè)備，由此感知對(duì)象上的采集信息，并經(jīng)過分類和預(yù)處理，通過無線傳輸、紅外通信、現(xiàn)場(chǎng)總線和無線傳輸手段接入感知終端、互動(dòng)終端，將自動(dòng)采集的信息發(fā)送到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的識(shí)別和管理。網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制，包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。智能電網(wǎng)要求要保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，同時(shí)，保證傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。網(wǎng)絡(luò)層核心網(wǎng)以電力骨干光纖網(wǎng)和寬帶無線接入網(wǎng)為主，通過電力接入專網(wǎng)與電力核心網(wǎng)互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)側(cè)主要采用光纖、以太網(wǎng)、4G、WIFI等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式。數(shù)據(jù)融合層是利用云計(jì)算和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、GIS資產(chǎn)地理數(shù)據(jù)引擎的集成與數(shù)據(jù)交換。對(duì)海量資產(chǎn)數(shù)據(jù)交換與融合管理，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，對(duì)各數(shù)據(jù)新型抽取、存儲(chǔ)、分析處理、共享，建立數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)挖掘、在線分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的知識(shí)管理和智能決策。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是通過資產(chǎn)的原始數(shù)據(jù)與已存的ERP數(shù)據(jù)、EMS、倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)整合。

資產(chǎn)全生命周期應(yīng)用層采用智能識(shí)別、模式識(shí)別、信息系統(tǒng)等技術(shù)分析和監(jiān)測(cè)電網(wǎng)資產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)智能化決策、控制和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的全生命周期管理、智能管理，并提供資產(chǎn)優(yōu)化解決方案。

應(yīng)用層是基于實(shí)物量的資產(chǎn)管理，以設(shè)備資產(chǎn)臺(tái)賬為基礎(chǔ)，分為3個(gè)子系統(tǒng)——基于固定資產(chǎn)和易耗資產(chǎn)的管理子系統(tǒng)、出入庫物資倉儲(chǔ)子系統(tǒng)、工具子系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)方法

系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在資產(chǎn)生命周期的應(yīng)用層，以實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的需求，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

如圖2所示，資產(chǎn)管理子系統(tǒng)的對(duì)象是固定資產(chǎn)和重點(diǎn)低值易耗品，即從計(jì)劃購入、入賬、投入使用、使用變更、檢修直到報(bào)廢進(jìn)行全生命周期管理。基于RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別功能，與ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和導(dǎo)入。同時(shí)，該系統(tǒng)能展示在庫備品備件名稱、存儲(chǔ)位置、用途、數(shù)量、使用壽命、故障率、采購周期、定額等信息，還具有基于關(guān)鍵字、模糊字段等的多方位智慧查詢功能，而且還能顯示資產(chǎn)的信息匯總、智慧盤點(diǎn)、存儲(chǔ)位置、用途、數(shù)量、使用壽命、故障率、采購周期和定額等信息。物資倉儲(chǔ)作為物資管控的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)物資整個(gè)供應(yīng)鏈物力管理水平的提升影響巨大。物資管理子系統(tǒng)針對(duì)有出入庫的倉儲(chǔ)物資管理實(shí)現(xiàn)賬、卡、物統(tǒng)一，以提高物資管理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)入庫、出庫、盤點(diǎn)、運(yùn)輸定位、監(jiān)控的自動(dòng)化，充分利用移動(dòng)技術(shù)、條碼技術(shù)、倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備以及其他先進(jìn)手段，實(shí)現(xiàn)倉庫管理作業(yè)的高效移動(dòng)和全程跟蹤監(jiān)控，形成布局科學(xué)、儲(chǔ)備合理、周轉(zhuǎn)高效的倉儲(chǔ)體系。同時(shí)，基于RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能，與ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出和導(dǎo)入功能。

出庫入庫流程是：所有資產(chǎn)入庫時(shí)貼二維碼或FRID碼，掃碼后信息生成臺(tái)帳，并按照上架策略自動(dòng)入庫，其中，上架策略有3種，即固定倉位、現(xiàn)有倉位、空倉位。出庫時(shí)，先將出庫單提交庫房管理員，生成領(lǐng)料單，并根據(jù)下架策略生成出庫單，然后領(lǐng)料出庫。下架策略有4種，即固定倉位、先進(jìn)先出、后進(jìn)先出、大小數(shù)量等。物資根據(jù)使用情況分為低值易耗品、工器具和固定資產(chǎn)。低值易耗品直接消費(fèi)，工器具可借用、歸還和報(bào)損等，固定資產(chǎn)有保修和變更等功能。

工具子系統(tǒng)著重于實(shí)現(xiàn)工器具的租用、使用說明、校檢周期提醒、壽命管理、補(bǔ)貨管理、借出、歸還、使用情況登記，建立精確的工器具臺(tái)賬，實(shí)時(shí)掌握庫存數(shù)量、使用情況、使用年限，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備檢修過程中進(jìn)入風(fēng)洞和尾水管等重要檢修場(chǎng)地使用的工具的移動(dòng)智慧管控，確保不會(huì)有工具遺漏在檢修設(shè)備中。對(duì)于桌面借用的工具，在桌面讀寫器上刷員工工作卡和工具，讀取員工卡的RDID和工具上傳至服務(wù)器，獲取工具和員工信息，并可通過條形碼識(shí)別工具信息，歸還時(shí)刻直接刷工具，并提供歸還工具的存放位置，管理員確認(rèn)后完成歸還操作。在PC端可以實(shí)現(xiàn)工具借還數(shù)據(jù)分析等功能，手機(jī)端可以實(shí)現(xiàn)搜索、現(xiàn)場(chǎng)借還等操作，采用手持機(jī)終端實(shí)現(xiàn)大工器具借還和盤點(diǎn)等操作，采用蜂巢快遞柜原理遠(yuǎn)程管理庫房，監(jiān)控庫房和工具的使用情況。

圖2 資產(chǎn)管理子系統(tǒng)

通過資產(chǎn)管理PC端、手持機(jī)設(shè)備、手機(jī)APP軟件有機(jī)融合全方位統(tǒng)一管理，對(duì)工器具、物資、資產(chǎn)進(jìn)行全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

3.3 資產(chǎn)全生命周期管理編碼規(guī)則

在對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行全生命周期管理的過程中，需要對(duì)物料編碼、采購批次號(hào)、設(shè)備編碼、資產(chǎn)編碼等主要數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一管理。為了實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)全壽命管理過程中物料編碼、設(shè)備編碼和資產(chǎn)編碼等各階段編碼的多碼聯(lián)動(dòng)和信息貫通，引入了設(shè)備實(shí)物標(biāo)識(shí)編碼，這是該實(shí)物唯一、終身的身份編號(hào)。

實(shí)物ID的編碼規(guī)則是：實(shí)物“ID”編碼遵循統(tǒng)一的編碼規(guī)則，總22位，由“公司代碼段（3位）+流水號(hào)（18位）+校驗(yàn)位（1位）”構(gòu)成。實(shí)物“ID”賦予現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物之后不得更換，且流水號(hào)根據(jù)入庫單中的入庫數(shù)量生成，最終實(shí)現(xiàn)一物一號(hào)。

4 信息安全體系技術(shù)

安全體系要求實(shí)現(xiàn)物理安全、數(shù)據(jù)采集安全、數(shù)據(jù)傳輸安全和數(shù)據(jù)分析處理、集成安全的統(tǒng)一結(jié)合，以確保電網(wǎng)資產(chǎn)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、真實(shí)性和網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性。在實(shí)際工作過程中，主要采取以下幾個(gè)方面的安全策略：①采用國家信息安全第三級(jí)保護(hù)，物理現(xiàn)場(chǎng)安全設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)劃分邊界部署安全設(shè)備，接入網(wǎng)關(guān)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳感節(jié)點(diǎn)安全接入技術(shù)，根據(jù)安全要求和策略對(duì)邊界控制設(shè)備、主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加固配置。②數(shù)據(jù)庫安全。通過webspher配置數(shù)據(jù)源，部署的web應(yīng)用隱藏?cái)?shù)據(jù)庫連接信息，以保證數(shù)據(jù)的安全性。③網(wǎng)絡(luò)安全。物理網(wǎng)絡(luò)邊界采用入侵監(jiān)測(cè)和防火墻產(chǎn)品監(jiān)視相關(guān)攻擊行為，包括端口掃描、強(qiáng)力攻擊、木馬后門攻擊、IP碎片攻擊和網(wǎng)絡(luò)蠕蟲攻擊等。④應(yīng)用安全。采取用戶身份鑒別、訪問控制、系統(tǒng)登錄日志管理等各項(xiàng)嚴(yán)格的措施來確保各項(xiàng)操作的安全性，防止未授權(quán)用戶非法訪問系統(tǒng)、非法獲取信息或進(jìn)行非法操作，確保數(shù)據(jù)信息的安全。通過用戶認(rèn)證、日志管理、加密傳輸?shù)确椒ūＷC應(yīng)用的安全性。⑤開發(fā)安全。在開發(fā)過程中，要嚴(yán)格遵守技術(shù)開發(fā)安全規(guī)則。

5 結(jié)束語

本文根據(jù)智能電網(wǎng)的特性需求，研究設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)RDID、GIS、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的智能電網(wǎng)全生命周期資產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過對(duì)體系的軟硬件架構(gòu)分析，設(shè)計(jì)固定資產(chǎn)子系統(tǒng)、出入庫物資管理子系統(tǒng)、工器具管理子系統(tǒng)，并對(duì)資產(chǎn)實(shí)物按一定編碼規(guī)則進(jìn)行編碼管理。對(duì)系統(tǒng)安全體系的研究是應(yīng)用的重要保障，因此，要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)資產(chǎn)管理的“全生命周期管理”“資產(chǎn)自動(dòng)管理”，使管理精益化、自動(dòng)化、智能化，提高資產(chǎn)的效益和使用率。