趙 軒，薛晗光，倪向宇，邱學芮，劉鳳祥，孫屹林，顏 飛

風電場兩票業(yè)務信息系統(tǒng)開發(fā)

趙 軒1，薛晗光1，倪向宇1，邱學芮2，劉鳳祥1，孫屹林1，顏 飛1

（1.西安西熱電站信息技術有限公司，陜西 西安 710054；2.華能云南滇東能源有限責任公司風電分公司，云南 曲靖 655500）

目前風電場風機分布分散，人員配制施行運維一體，其兩票管理執(zhí)行較為困難。在風電場信息化建設中，本文結合電力安全工作規(guī)程，將移動互聯(lián)網(wǎng)技術、藍牙定位技術、分詞搜索技術、流媒體直播技術及近場通信技術應用于風電場兩票業(yè)務的執(zhí)行與管理中，依靠智能移動終端設備，創(chuàng)新實現(xiàn)了風電場兩票業(yè)務高效規(guī)范運行。目前該移動應用系統(tǒng)已在多個風電場運行，結果顯示，該系統(tǒng)提高了風電場兩票執(zhí)行效率，規(guī)范了兩票業(yè)務流程，滿足了風電場高效運維的管理需求。

風電場；操作票；工作票；智能終端；分詞搜索；流媒體；藍牙定位；NFC

近年來，我國風力發(fā)電得到迅猛發(fā)展，裝機容量已位居世界第一[1]。這種大規(guī)模的產業(yè)化布局，對風電機組的可靠性提出更高的要求。目前，風電場的運維并未形成完善的行業(yè)標準，雖然其繼承了火電機組運維中的兩票制度，但是受限于風機系統(tǒng)分布分散及運維一體的人員架構配置，照搬火電機組的兩票管理制度執(zhí)行起來非常困難。風電場兩票指操作票和工作票，兩票業(yè)務是風電場運維的主要業(yè)務，直接影響風機系統(tǒng)的運維效率。因此，在風電場信息系統(tǒng)建設時，可以利用當前的移動互聯(lián)網(wǎng)技術及智能移動終端設備，使兩票的辦理更加便利規(guī)范、安全高效，并實現(xiàn)實時監(jiān)督和管控，提高風電場風機系統(tǒng)的運維效率，使風電機組可利用小時數(shù)達到最大。

目前，風電場大多采用運維一體的模式[2]，即“無人值班、少人值守、遠程監(jiān)控、區(qū)域維護”的管理模式，運行檢修人員非常精簡。但在實際業(yè)務辦理時，兩票業(yè)務遇到不少問題[3-5]。對于風電場工作票業(yè)務，工作票危險點預控、安全措施內容填寫不到位；簽字流程、試運行流程過于復雜，導致部分風電場存在開票率不高或無票作業(yè)的情況。在運維一體模式下，遠程集控不能參與工作票的執(zhí)行過程，無法起到監(jiān)督執(zhí)行的作用。對于操作票業(yè)務，沒有建立起完善的典型票、標準票庫，開票靈活性大，開票質量不能保證。基于此，本文提出風電場信息系統(tǒng)網(wǎng)絡結構和新技術應用。

1 風電場信息系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

在風電場信息系統(tǒng)開發(fā)時，有針對性地利用智能移動設備，引入兩票知識庫、分詞搜索技術、流媒體技術、NFC近場通信技術及藍牙定位技術，解決風電場兩票業(yè)務處理中遇到的各種問題。

無線網(wǎng)絡環(huán)境部署是風電場兩票業(yè)務采用智能移動終端設備辦理的基礎。采用智能移動終端設備可以使兩票業(yè)務的流轉擺脫紙質票據(jù)和傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的束縛。根據(jù)電力安全工作規(guī)程，在風電場檢修中需要對風機主、輔機設備開展檢修、維護工作時，對設備采取安全措施或需要運行人員在運行方式、操作調整上采取保障人身、設備運行安全措施的情況下，工作負責人可以直接使用智能移動終端開票，許可人可以通過圖片、視頻、遠程定位等方式確認后遠程許可作業(yè)。解決工作負責人不在現(xiàn)場無法開票而導致檢修、維護工作無法合規(guī)開展，甚至出現(xiàn)無票作業(yè)的問題。

風電場的移動應用系統(tǒng)網(wǎng)絡結構目前有2種部署方式：第1種是利用現(xiàn)有的光纖環(huán)網(wǎng)通道（圖1），在每個風機內架設無線AP(接入點)，組成移動應用專用的無線網(wǎng)絡（圖2）；第2種是利用現(xiàn)有移動運營商提供的4G網(wǎng)絡，通過租用專用APN（接入點名稱）通訊通道，組成移動應用網(wǎng)絡。2種方式各有優(yōu)缺點：第1種方式費用高，但是網(wǎng)絡環(huán)境相對穩(wěn)定，安全性高；第2種方式費用低，但是受移動運營商4G網(wǎng)絡覆蓋范圍、信號穩(wěn)定性的影響，特別是相關視頻業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸時，受網(wǎng)絡環(huán)境影響較大。

圖1 光纖環(huán)網(wǎng)通道示意

圖2 風機內安裝的無線AP

2 風電場信息系統(tǒng)技術應用

2.1 知識庫和分詞搜索技術

建立兩票業(yè)務中的典型票和標準票知識庫。典型票和標準票以KKS(功能位置)為依據(jù)建立。在信息系統(tǒng)中可以以歷史票為模板進行創(chuàng)建，也可以通過Excel模板批量導入的方式創(chuàng)建，經(jīng)過工作流審批后進入兩票知識庫。在實際應用中，兩票創(chuàng)建時可以從知識庫引用典型票直接創(chuàng)建，典型票只是在操作人員生成操作票時提供參考，運行人員使用典型票必須根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)修改典型票內容。引用標準票后不能對票面的操作內容進行改動。標準票票面的操作步驟、內容具有強制性，這也是典型票和標準票的重要區(qū)別。

建立典型票和標準票知識庫，一方面減少開票時工作量，提高開票效率，另一方面，知識庫的建立可以規(guī)范兩票的操作步驟，使安全措施、危險點預控、應裝（合）接地線、接地刀閘信息更加準確和完善，防止人為疏忽造成操作步驟、安全措施的遺漏等情況的出現(xiàn)。同時，需要從管理制度上建立典型票和標準票的績效考核辦法，如定期邀請行業(yè)專家、設備廠家會審、補充知識庫等。

分詞搜索技術[6-7]是為兩票編輯時需要手動輸入文字內容提供搜索便利。如編輯安全措施、危險點分析[8]、接地線接地刀閘、斷路器等信息時需要輸入的內容較多，信息系統(tǒng)可以根據(jù)用戶輸入的關鍵字信息，在典型票、標準票及歷史票中檢索查詢最接近用戶想輸入的內容，根據(jù)相似度高低提供備選列表，減輕用戶手動輸入全部文字的工作強度。本文以維向量的余弦相似度算法[9]為例介紹分詞搜索的使用。

維向量的余弦相似度算法的原理是通過字符串的特征項（如詞頻）生成向量控件模型值，再根據(jù)式(1)計算出余弦值。余弦值越接近1，表明2個向量越相似，也表示對比的字符串相似度越高。計算公式為

式中，x和y分別代表向量和的各分量，∑表示從1到求和。

使用維向量余弦相似度算法計算搜索相似度的步驟為：1）根據(jù)現(xiàn)有的典型票、標準票及歷史票中安全措施、危險點分析等內容，分別建立分詞庫，建立分詞庫時需要過濾掉副詞、助詞等無用詞；2）根據(jù)用戶輸入的內容，對輸入文本進行分詞處理，同樣去掉無用詞；3）根據(jù)分詞結果與分詞庫中的數(shù)據(jù)進行詞頻計算，得出詞頻矢量；4）根據(jù)式(1)計算相似度，按照相似度大小排序返回對應的結果，供用戶使用。

維向量的余弦相似度算法簡單，計算速度快，相比于其他搜索算法占用資源少。并且由于兩票業(yè)務中安全措施、危險點分析等內容大多使用的是專業(yè)術語，同義詞、多義詞的識別要求低，余弦相似度算法正好能滿足兩票編輯時的搜索需求。這樣分詞搜索能極大地提高用戶編輯兩票時的效率，解決繁瑣的兩票編輯問題。

2.2 藍牙定位技術

藍牙定位技術[10-11]目前在工業(yè)生產中使用廣泛。其定位原理是信號場強指示（received signal strength indication, RSSI）。利用智能移動設備的藍牙功能，可以很方便、精確地計算出當前作業(yè)人員的位置（圖3），便于風電遠程集控中心運行人員實時掌握現(xiàn)場作業(yè)人員的位置情況。

圖3 藍牙定位示意

當作業(yè)人員使用智能移動終端進入藍牙電子圍欄區(qū)域后，智能終端定時收集附近藍牙模塊beacon的數(shù)據(jù)信息，將收集到的數(shù)據(jù)包發(fā)送給定位服務器，定位服務器根據(jù)RSSI強弱，計算出當前移動終端的位置信息并返回智能終端及對應的移動應用系統(tǒng)。

本文以某設備商T200型號的藍牙模塊為例說明藍牙定位在風電場的應用。T200的藍牙模塊通過有線與無線AP相連，由無線AP負責供電。無線AP使用物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星AP200產品，T200藍牙作為無線AP擴展模塊，在風機內分上、中、下3個區(qū)域分別安裝T200藍牙模塊（圖4）。

圖4 風機內安裝的T200藍牙模塊

當兩票的執(zhí)行人員進入風機作業(yè)時，智能移動終端（具備藍牙功能）通過接收到的風機內藍牙模塊信號強弱，與定位服務器交互獲取定位信息。遠程集控中心的運行人員可以通過應用系統(tǒng)實時獲得作業(yè)人員的位置信息。應用系統(tǒng)中顯示的定位信息如圖5所示。

圖5 應用系統(tǒng)中顯示的定位信息

2.3 流媒體服務

為使遠程集控中心的運行人員能實時掌握風機現(xiàn)場操作票的執(zhí)行情況，結合智能終端，在風電場實現(xiàn)操作票全程移動辦理的基礎上。引入目前流行的視頻直播方式，改變常規(guī)的工作模式，同時又嚴格遵循操作票工作流程，提高操作票工作效率，規(guī)范操作票工作流程?，F(xiàn)場操作人員開始執(zhí)行操作票時，可以同步開啟智能移動終端的視頻功能。通過流媒體服務，遠程集控運行人員可以同步實時收看操作現(xiàn)場執(zhí)行情況。視頻直播的同時流媒體服務錄制視頻內容并保存為視頻文件，供后續(xù)回看檢查使用。

流媒體[12-13]服務的功能流程如圖6所示。首先，操作票業(yè)務開始執(zhí)行時，向流媒體APP發(fā)起請求，同時啟動視頻功能。在操作票每一項操作步驟執(zhí)行時，錄制視屏并同步發(fā)送前置攝像頭視頻信息給流媒體服務器。流媒體服務器響應請求后，返回對應的視頻URL（統(tǒng)一資源定位符）地址，移動應用APP與應用系統(tǒng)交互，在移動應用系統(tǒng)中同時修改操作票對應的視頻狀態(tài)。當遠程集控中心運行人員檢查操作票執(zhí)行情況時，可以在臺式機終端通過URL地址實時觀看現(xiàn)場的操作票執(zhí)行過程。

操作票執(zhí)行完成后，自動向流媒體APP發(fā)起結束請求，對應的流媒體視頻斷開鏈接。流媒體服務器將實時的視頻保存為文件，再將視頻地址返回給移動應用APP，APP向移動應用系統(tǒng)發(fā)起請求，修改操作票業(yè)務的直播狀態(tài)及返回視頻文件的URL地址。遠程集控中心運行人員會看到操作票對應的視頻為回放狀態(tài)。相關視頻可保存供后續(xù)查看或作為評價操作票的相關依據(jù)。圖7為某風電場流媒體應用現(xiàn)場演示時操作票視頻回放截圖，左側為操作票票面執(zhí)行情況，右側顯示監(jiān)護人畫面。

圖6 流媒體服務功能流程

圖7 操作票視頻回放截圖

2.4 NFC技術

近場通信[14]（near field communication，NFC）也稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸和交換數(shù)據(jù)。

風電場工作票執(zhí)行過程中，采用遠程集控運行的模式。根據(jù)電力安全工作規(guī)程中的工作票許可制度要求，現(xiàn)場安全措施執(zhí)行時必須由具備工作許可人資格的操作人員執(zhí)行。使用智能移動設備（具備NFC功能[15]）處理工作票時，現(xiàn)場具有許可人資質的執(zhí)行人在移動設備上簽名后，可以借助NFC技術，將工作票電子數(shù)據(jù)傳送給負責人，負責人確認后再進行簽字。借助NFC通訊要求2臺設備之間必須相互靠近的限制，通過NFC技術傳送工作票電子信息的操作，能夠杜絕安全措施許可未執(zhí)行或相關人員不到位而工作負責人直接現(xiàn)場作業(yè)的情況，也是進一步落實電力安全工作規(guī)程的一種技術手段。

3 結 語

本文根據(jù)當前風電場兩票業(yè)務中遇到的問題，在兩票業(yè)務的信息系統(tǒng)開發(fā)時，融入了當前成熟的信息系統(tǒng)開發(fā)相關的軟硬件技術，如信息知識庫、分詞搜索技術、藍牙定位技術、流媒體直播、NFC數(shù)據(jù)傳輸及移動智能終端設備。一方面對兩票辦理人員提供操作便利，提高了工作效率。另一方面，通過信息技術的運用，使兩票業(yè)務的操作更加規(guī)范，在兩票業(yè)務辦理的各個環(huán)節(jié)將電力安全工作規(guī)程具體落實到位。目前該移動應用系統(tǒng)已經(jīng)在多家風電場上線運行，實現(xiàn)了從開票、執(zhí)行直至關閉的全流程管理。該系統(tǒng)運行良好，促進了風電場的高效運維。

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Development of work order and operation order business information system for wind farm

ZHAO Xuan1, XUE Hanguang1, NI Xiangyu1, QIU Xuerui2, LIU Fengxiang1, SUN Yilin1, YAN Fei1

(1. Xi’an TPRI Power Plant Information Technology Co., Ltd., Xi’an 710054, China;2. Huaneng Yunnan Diandong Energy Co., Ltd., Wind Power Branch, Qujing 655500, China)

At present, wind turbines are distributed in a distributed manner, and personnel are required to implement operation and maintenance. It is difficult to implement two-vote management. To solve this problem, during the information construction of wind farms, combining with the electric power safety working procedure, this paper applies mobile internet technology, bluetooth positioning technology, word segmentation search technology, streaming media live broadcast technology and NFC technology in the execution and management of wind farm two-voucher business. Relying on intelligent mobile terminal equipment, the efficient and standardized operation of the two-ticket business of the wind farm is realized. At present, this mobile application system has been operated in multiple wind farms. The results show that, this system improves the efficiency of two tickets for wind farms, standardizes the two-vote business process, and meets the management requirements for efficient operation and maintenance of wind farms.

wind farm, operation order, work order, intelligent terminal, word segmentation search, streaming media, bluetooth positioning, NFC

TM614；TP391

B

10.19666/j.rlfd.201904052

2019-04-03

西安熱工研究院有限公司科技項目(TPRI/TT-CA-010-2019B)

Supported by：Science and Technology Project of Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. (TPRI/TT-CA-010-2019B)

趙軒(1981—)，男，工程師，主要研究方向為電廠信息管理與監(jiān)控技術，zhaoxuan@tpri.com.cn。

趙軒, 薛晗光, 倪向宇, 等. 風電場兩票業(yè)務信息系統(tǒng)開發(fā)[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(9): 134-138. ZHAO Xuan, XUE Hanguang, NI Xiangyu, et al. Development of work order and operation order business information system for wind farm[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(9): 134-138.

（責任編輯 杜亞勤）