許曉路，程 林，周正欽，韓 劍，李夢(mèng)齊，陳 佳

(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司，湖北武漢 430074)

0 引言

國網(wǎng)公司2017年開始全面推進(jìn)變電運(yùn)檢“五通一措”(驗(yàn)收、運(yùn)維、檢測(cè)、評(píng)價(jià)、檢修通用管理規(guī)定和反事故措施)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了變電運(yùn)檢全網(wǎng)、全過程、全方位管理標(biāo)準(zhǔn)化，是未來運(yùn)檢的核心標(biāo)準(zhǔn)。但是此規(guī)定在電子化和移動(dòng)應(yīng)用方面仍為空白，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)落地[1]。

伴隨信息通信新技術(shù)在運(yùn)檢領(lǐng)域的逐步應(yīng)用和開展，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維智能化、移動(dòng)化、小型化是必然趨勢(shì)。本文通過研究基于移動(dòng)作業(yè)的變電智能運(yùn)檢裝置，利用RFID、NFC、高清攝像、定位導(dǎo)航、PTT等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)置紅外熱像、紅外測(cè)溫、測(cè)高、測(cè)距等運(yùn)檢常用工器具；建立無線自主網(wǎng)，外聯(lián)專業(yè)運(yùn)維檢修裝置(局放檢測(cè)儀、油中溶解氣體測(cè)試儀、站內(nèi)機(jī)器人等[2-7])和內(nèi)網(wǎng)管理輔助平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入和運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警，自動(dòng)生成巡視和檢修報(bào)告，有效降低站點(diǎn)運(yùn)檢人員工作量，大幅提升運(yùn)檢效率和故障檢出率，全面支撐設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和狀態(tài)檢修。

1 裝置整體方案設(shè)計(jì)

變電智能運(yùn)檢裝置根據(jù)電力智能運(yùn)檢需求定制，包含硬件終端和移動(dòng)APP部分，用于支撐運(yùn)檢人員現(xiàn)場(chǎng)完成巡視檢修業(yè)務(wù)電子化、變電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)等功能。智能運(yùn)檢裝置內(nèi)置安全芯片/TF卡，與省市公司安全接入平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密與身份認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)網(wǎng)管理平臺(tái)數(shù)據(jù)交互和管理控制[8]，整體框架如圖1所示。

圖1 變電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)平臺(tái)總體架構(gòu)

2 裝置硬件設(shè)計(jì)

裝置硬件基于IP67工業(yè)級(jí)等級(jí)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，硬件模塊基于低功耗設(shè)計(jì)要求。硬件系統(tǒng)基于安卓系統(tǒng)架構(gòu)，采用聯(lián)發(fā)科最新8核高性能處理器[9]。硬件產(chǎn)品架構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 裝置硬件設(shè)計(jì)

圖3 裝置硬件功能布置

其中核心硬件集成及功能設(shè)計(jì)如下：

(1)無線自組網(wǎng)通訊功能(近場(chǎng)Wifi/BT一體通訊模塊、遠(yuǎn)端4G專網(wǎng)/公網(wǎng)全網(wǎng)通通訊模塊)，含交換路由功能。4G專網(wǎng)與公網(wǎng)一鍵切換軟按鍵設(shè)計(jì)。

(2)DMO脫網(wǎng)直通PTT功能，軟調(diào)頻功能，支持5 km范圍的語音數(shù)字對(duì)講(硬對(duì)講)。

(3)集成北斗/GPS模塊，實(shí)現(xiàn)雙模精確定位授時(shí)校時(shí)功能，可支持雙頻衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收，支持RTCM3.0以上格式的差分改正，區(qū)域精度最高可達(dá)到亞米級(jí)；時(shí)間同步精度0.1 s。

(4)集成紅外及可見光雙光融合熱成像測(cè)溫裝置，局部細(xì)節(jié)點(diǎn)測(cè)溫精度優(yōu)于2 ℃，有效測(cè)量距離10 m左右。

(5)可見光為1 300萬像數(shù)快速精確自動(dòng)對(duì)焦攝像模組，低照度成像，含電子視頻防抖功能。

(6)可見光攝像模組采用定焦相機(jī)，可以進(jìn)行相機(jī)檢校，獲得相機(jī)的內(nèi)方位元素(相機(jī)的焦距、相機(jī)主點(diǎn)位置)在畸變矯正后的影像上支持影像分割、特征匹配、目標(biāo)識(shí)別、位置量測(cè)等功能，從而確保智能化終端支持可量測(cè)影像系統(tǒng)。同時(shí)支持二微碼讀取掃描功能。

(7)集成NFC掃描儀，實(shí)現(xiàn)近距離工卡身份識(shí)別功能。

(8)集成UHF RFID識(shí)別模塊，實(shí)現(xiàn)超高頻遠(yuǎn)距離RFID讀取無源電子標(biāo)簽功能，三段式撥碼切換工作模式。

(9)可根據(jù)需求選擇內(nèi)置安全芯片或插入安全TF卡安全加密功能。

(10)主要功能鍵為實(shí)體鍵，一鍵操作按鍵設(shè)計(jì)。如一鍵通話PTT、一鍵視頻拍照、一鍵錄音取證、一鍵呼叫求救、一鍵資料上傳。

(11)基于MTK高性能八核處理平臺(tái)：MT6753 Cortex A53 8核1.5 GHz處理器。

(12)GPU:Mali-T720。開放平臺(tái)，提供軟硬件二次開發(fā)接口。

(13)操作系統(tǒng)：Android 7.x，可基于智能操作系統(tǒng)開發(fā)符合行業(yè)特點(diǎn)的海量應(yīng)用。

3 平臺(tái)移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)

移動(dòng)APP融合RFID、NFC、紅外、北斗、照相等硬件API，遵循國網(wǎng)智能運(yùn)檢“五通一措”規(guī)范，實(shí)時(shí)接收內(nèi)網(wǎng)管理輔助平臺(tái)下達(dá)的運(yùn)檢任務(wù)，運(yùn)維班組接收到任務(wù)后就可以按照預(yù)定義的規(guī)范作業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡開展現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。當(dāng)遇到問題時(shí)，使用裝置內(nèi)置知識(shí)庫，查詢?nèi)毕莘诸?、典型案例、設(shè)備臺(tái)賬或各類技術(shù)規(guī)范。裝置發(fā)布無線自主網(wǎng)，移動(dòng)APP能夠?qū)崟r(shí)與內(nèi)網(wǎng)管理平臺(tái)保持?jǐn)?shù)據(jù)通信，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)記錄的各項(xiàng)參數(shù)和采集的素材，發(fā)揮多團(tuán)隊(duì)資源，協(xié)同作業(yè)解決現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的疑難問題。同時(shí)，移動(dòng)終端支持局放、油色譜等多種類型檢測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接入擴(kuò)展，與檢測(cè)設(shè)備通訊，極大降低了后期數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)整理的工作量[10-12]。移動(dòng)APP功能架構(gòu)如圖4所示。

圖4 移動(dòng)APP功能架構(gòu)圖

4 應(yīng)用案例分析

本裝置在浙江電力公司試點(diǎn)，以應(yīng)用功能“設(shè)備檢測(cè)—帶電檢測(cè)”為例，構(gòu)建貫穿帶電檢測(cè)工作全過程體系，實(shí)現(xiàn)帶電檢測(cè)任務(wù)全生命周期管理。帶電檢測(cè)計(jì)劃制定，經(jīng)過任務(wù)的指派、任務(wù)的拆分、現(xiàn)場(chǎng)帶電作業(yè)的執(zhí)行、過程中的交流與反饋、后續(xù)的數(shù)據(jù)整理與分析，直到最終的任務(wù)審核與關(guān)閉，變電智能運(yùn)檢裝置和內(nèi)網(wǎng)管理平臺(tái)有機(jī)聯(lián)系，相互支持，將現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與評(píng)價(jià)中心的專家團(tuán)隊(duì)緊密整合，將帶電檢測(cè)作業(yè)各環(huán)節(jié)的產(chǎn)物有序、規(guī)范的組織，提升了帶電檢測(cè)管理的規(guī)范性和工作效率，帶電檢測(cè)全流程管控如圖5所示。

圖5 帶電檢測(cè)全流程管控

內(nèi)網(wǎng)輔助管理平臺(tái)根據(jù)需求下達(dá)作業(yè)任務(wù)，作業(yè)管理人員應(yīng)用變電智能運(yùn)檢裝置下載任務(wù)計(jì)劃，并進(jìn)行任務(wù)指派。作業(yè)人員攜帶智能運(yùn)檢裝置，局部放電檢測(cè)儀、油中溶解氣體分析儀等專業(yè)檢測(cè)設(shè)備、配套工器具等前往變電站，現(xiàn)場(chǎng)通過裝置構(gòu)建無線自主網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)檢測(cè)設(shè)備、智能運(yùn)檢裝置和內(nèi)網(wǎng)管理平臺(tái)互通。根據(jù)工單/任務(wù)單按工作流程進(jìn)行帶電檢測(cè)各項(xiàng)作業(yè)，移動(dòng)APP任務(wù)下載及流程控制界面如圖6所示。

(a)任務(wù)下載

(b)流程管理

作業(yè)人員根據(jù)移動(dòng)APP流程控制，逐項(xiàng)依規(guī)進(jìn)行檢測(cè)準(zhǔn)備、技術(shù)交底、安全措施控制、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等作業(yè)，并記錄在案。其中，可使用裝置自持紅外測(cè)溫及成像、攜帶局放測(cè)量、油中溶解氣體分析儀器進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，如圖7所示。

(a)檢測(cè)準(zhǔn)備

(b)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡

通過智能運(yùn)檢終端的使用，提高帶電檢測(cè)精細(xì)化管理水平，能夠從帶電檢測(cè)工作各環(huán)節(jié)收集大量的數(shù)據(jù)，并且對(duì)帶電檢測(cè)任務(wù)的規(guī)范性、時(shí)效性、完整性等方面給出客觀的評(píng)價(jià)。另一方面，也有利于輔助管理層及時(shí)調(diào)整帶電檢測(cè)計(jì)劃和方向，優(yōu)化團(tuán)隊(duì)資源，全面提升帶電檢測(cè)精細(xì)化管理水平。

5 結(jié)束語

本文從電力行業(yè)實(shí)際需求出發(fā)，裝置集成了紅外成像、紅外測(cè)溫、高清拍照、高清視頻、手機(jī)、對(duì)講機(jī)、智能終端、定位導(dǎo)航、條碼掃描、無線通信、數(shù)據(jù)處理交互、報(bào)告編輯等核心功能，以變電專業(yè)“五通一措”為流程主線，具有便攜、可靠、安全等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)規(guī)范化搜集、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范化指導(dǎo)、設(shè)備狀態(tài)多維實(shí)時(shí)分析，一鍵數(shù)據(jù)上傳，現(xiàn)場(chǎng)側(cè)和中心側(cè)的數(shù)據(jù)和分析算法互享，實(shí)現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)移動(dòng)化、信息流轉(zhuǎn)自動(dòng)化，顯著提升運(yùn)檢作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理穿透力。本裝置通過變電功能應(yīng)用，可拓展應(yīng)用于物質(zhì)采購、基建、輸電、配電、發(fā)電、調(diào)度各環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)提供高效、可靠、安全的業(yè)務(wù)支持。