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        輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

        2020-06-07 03:05:06楊凱劉世濤伍弘房子祎吳波
        寧夏電力 2020年1期
        關(guān)鍵詞:智能作業(yè)功能

        楊凱,劉世濤,伍弘,房子祎,吳波

        (國網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院,寧夏 銀川 750011)

        輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)中及其重要的一環(huán)[1],為確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行,電力公司定期開展輸電線路的巡檢工作,包括:人工巡線、輸電線路的常規(guī)檢修、缺陷消除及定期開展的各項檢測;輸電線路新投運(yùn)或遷改工程的現(xiàn)場安全生產(chǎn)監(jiān)督管控、工程驗(yàn)收等內(nèi)容。巡檢的目的是及時掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況和周圍環(huán)境的變化,發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和安全隱患并及時進(jìn)行修復(fù)。目前電力公司的輸電設(shè)備跨距長、數(shù)量多、分布范圍廣,并且逐年倍數(shù)增加,然而在巡檢過程中,巡檢人員仍采用紙質(zhì)記錄信息,缺乏有效的信息化手段,導(dǎo)致巡檢效率較低。除此之外,在輸電巡檢工作中,也會出現(xiàn)巡檢人員工作不全面、不到位的情況,使得管理人員難以及時、準(zhǔn)確、全面地了解巡檢狀況,及時做出合理的決策。

        1 輸電線路巡檢現(xiàn)狀

        近年來,隨著移動通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及巡檢工作需求增多,出現(xiàn)了一系列基于GPS(Global Positioning System)技術(shù)和RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)的電力設(shè)備巡檢系統(tǒng)[2-4],巡檢人員利用移動終端PDA(Personal Digital Assistant)讀取電力設(shè)備上的電子標(biāo)簽以獲得相應(yīng)數(shù)據(jù),再將巡檢數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絇C端的后臺管理系統(tǒng)。這類系統(tǒng)與人工紙質(zhì)巡檢方式相比,工作效率有了很大的提高,但流程繁雜,不滿足國網(wǎng)信息安全規(guī)定,在使用過程中逐漸被淘汰。

        隨著智能手機(jī)、平板電腦以及智能手表等一系列移動智能終端普及率越來越高,將智能移動終端帶入到電力設(shè)備巡檢工作中不僅能大大提高巡檢工作的效率,也為電力系統(tǒng)輸電巡檢提供了機(jī)遇?,F(xiàn)階段移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn),在云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)支撐下,移動互聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用潛力得到有效激發(fā),各專業(yè)領(lǐng)域的移動作業(yè)系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)揮作用突出[5-6],因此,本文結(jié)合現(xiàn)有的信息化技術(shù),依據(jù)現(xiàn)有的巡檢模式,設(shè)計開發(fā)了一種輸電線路智能巡檢系統(tǒng),滿足輸電巡檢的各項工作內(nèi)容,不僅能大大提高巡檢工作的效率,更能擴(kuò)大智能巡檢在各電力企業(yè)中的普及率和覆蓋率,從而保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

        2 輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計

        所設(shè)計的輸電移動巡檢系統(tǒng)設(shè)計以輸電設(shè)備為基礎(chǔ),業(yè)務(wù)功能需求為主線,覆蓋巡視管理、檢測管理、檢修管理、工程驗(yàn)收管理等多項生產(chǎn)業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)輸電巡檢作業(yè)規(guī)劃、數(shù)據(jù)錄入、缺陷管控、報表生成、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取耙徽臼健惫芾砗洼旊娧矙z無紙化作業(yè)。輸電線路智能巡檢系統(tǒng)由服務(wù)端和移動端組成。

        2.1 移動端技術(shù)框架

        移動端技術(shù)框架采用MVP開發(fā)模式進(jìn)行搭建,可細(xì)化為5個層次,即同步及數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)公共和各業(yè)務(wù)模塊,以及數(shù)據(jù)展示,如圖1所示。

        圖1 移動端技術(shù)架構(gòu)

        同步及數(shù)據(jù)存儲模塊:主要是通過數(shù)據(jù)同步框架(KSyncLib)將主站端數(shù)據(jù)同步到移動端數(shù)據(jù)庫(SQLite)進(jìn)行下載以及存儲,如巡視計劃、缺陷記錄、檢測計劃等數(shù)據(jù)。在移動端無法連接網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差的環(huán)境下,保證移動端的數(shù)據(jù)獲取正常和穩(wěn)定。

        數(shù)據(jù)管理模塊:主要通過數(shù)據(jù)查詢框架執(zhí)行數(shù)據(jù)同步服務(wù),以及通過網(wǎng)絡(luò)框架進(jìn)行底層數(shù)據(jù)的查詢和變換,從而支撐上層業(yè)務(wù)邏輯能夠更好工作和運(yùn)行。

        基礎(chǔ)公共模塊:主要是各個子業(yè)務(wù)模塊依賴的基礎(chǔ)模塊,包含一些公共的組件及封裝工具、各個模塊之間相同的業(yè)務(wù)邏輯代碼被放在一起,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能代碼的復(fù)用。

        各業(yè)務(wù)模塊:是各個業(yè)務(wù)的應(yīng)用功能模塊的總和。它主要包括巡視管理、檢測管理、系統(tǒng)管理、設(shè)備臺賬管理、檢修管理、驗(yàn)收管理、隱患/缺陷管理、工程項目管理、統(tǒng)計分析、綜合展示等功能。

        數(shù)據(jù)展示:主要是各業(yè)務(wù)模塊的查詢數(shù)據(jù)展示,包括計劃完成情況、缺陷/隱患情況、臺賬校驗(yàn)情況以及人員巡視工作質(zhì)量情況的統(tǒng)計和展示。展示方式有柱狀圖、折線圖、餅圖以及表格。

        2.2 服務(wù)端技術(shù)框架

        服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)主要包括持久層、基礎(chǔ)框架、元數(shù)據(jù)層、微內(nèi)核基層、數(shù)據(jù)處理層、業(yè)務(wù)組件層、接口層和展現(xiàn)層,如圖2所示。

        圖2 服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)

        持久層:該層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)持久化操作,平臺的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)庫(MySQL),并制定1主2從1備的技術(shù)策略,保證數(shù)據(jù)安全;對于平臺的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采用文件存儲服務(wù)(Minio),在文件高并發(fā)訪問時,保證文件安全、可控。

        基礎(chǔ)框架:該框架采用Jdk8和WebLogic進(jìn)行平臺運(yùn)行,使用Spring框架解決項目中的IOC、AOP、TX需求,采用HTTP協(xié)議作為模塊間的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,并基于KWEB框架解決基礎(chǔ)平臺的數(shù)據(jù)管理功能。

        元數(shù)據(jù)層:該層包含系統(tǒng)需要的各類基礎(chǔ)配置數(shù)據(jù),用于提供系統(tǒng)功能選項、系統(tǒng)功能開關(guān)、功能參數(shù)模板,實(shí)現(xiàn)信息的描述和分類的格式化,有利于梳理數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和提高數(shù)據(jù)存儲的質(zhì)量。

        微內(nèi)核基層:該層能夠提供系統(tǒng)必要服務(wù),其中包括PIO/JXL組件庫,系統(tǒng)運(yùn)行管控、方法庫、插件框架、基礎(chǔ)API、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等。它能夠使不同的API和文件系統(tǒng)在1個系統(tǒng)中共存,為系統(tǒng)提高了可擴(kuò)展性和可靠性。

        數(shù)據(jù)處理層:該層的主要功能是訪問數(shù)據(jù)庫,可以訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、二進(jìn)制文件、文本文檔或是XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言)文檔,可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)表的查詢、新增、修改、刪除的操作。

        業(yè)務(wù)組件層:該層主要包括登錄所需的賬號權(quán)限獲取,部門關(guān)系獲取,單點(diǎn)登錄設(shè)置以及支撐如流程審核、報表顯示、數(shù)據(jù)提交等功能所需的各類中間件。業(yè)務(wù)組件層為系統(tǒng)功能開發(fā)提供了豐富的基礎(chǔ)組件支持,可加快開發(fā)速度,通過組件重用,提高了代碼質(zhì)量。

        接口層:該層主要包括系統(tǒng)與輸電生產(chǎn)管理系統(tǒng)對接的各類接口,如巡視計劃、巡視記錄、檢測計劃、檢測記錄以及缺陷記錄等接口,各接口使用服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步和上傳。

        展現(xiàn)層:該層包括構(gòu)成輸電移動巡檢系統(tǒng)服務(wù)端和移動端展示界面的各項技術(shù)和框架,界面豐富的展現(xiàn)形式和流暢的操作體驗(yàn)均由這些技術(shù)手段提供支撐。

        2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

        輸電智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計包括巡視管理、檢測管理、檢修管理、工程驗(yàn)收管理、項目管理5大移動作業(yè)功能,同時包括與其相關(guān)的缺陷/隱患管理、設(shè)備臺賬管理、統(tǒng)計分析、歷史數(shù)據(jù)管理、智能管控和系統(tǒng)管理功能。輸電智能巡檢系統(tǒng)功能規(guī)劃如圖3所示。

        3 輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

        根據(jù)上述結(jié)構(gòu)及框架,利用程序語言建立了輸電智能巡檢系統(tǒng)。移動端采用移動APP,作業(yè)人員利用定制的移動終端開展輸電巡檢工作,主要承載相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn),用于指導(dǎo)人員開展現(xiàn)場作業(yè),完成記錄設(shè)備缺陷,上傳現(xiàn)場數(shù)據(jù)和查詢歷史數(shù)據(jù)等服務(wù)端采用WEB頁面展示,主要用于分發(fā)作業(yè)計劃、統(tǒng)計分析作業(yè)結(jié)果和管控作業(yè)全過程,為管理人員提供決策依據(jù),數(shù)據(jù)傳輸采用移動4G通信網(wǎng)絡(luò),并加裝電網(wǎng)公司安全加密措施。具體實(shí)現(xiàn)如下:

        (1)移動端APP。定制終端的性能需滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,并且符合電網(wǎng)企業(yè)的安全管理規(guī)定。作業(yè)人員分配固定的賬號,進(jìn)入APP中進(jìn)行操作,輔助進(jìn)行輸電線路的各項巡檢作業(yè)。只有定制的終端和指定的用戶兩項條件同時滿足時,作業(yè)人員才能使用移動APP。移動端APP涵蓋輸電巡視、檢測、檢修、工程驗(yàn)收管理、項目管理、缺陷隱患管理等各項基本業(yè)務(wù)功能,可在現(xiàn)場替代作業(yè)指導(dǎo)書和現(xiàn)場記錄,使用方便。

        (2)服務(wù)端后臺系統(tǒng)。采用WEB頁面展示,可實(shí)現(xiàn)輸電移動作業(yè)各項工作開展情況的實(shí)時統(tǒng)計,可在服務(wù)端派發(fā)各種工作任務(wù)[7],并按需導(dǎo)出各類作業(yè)記錄文件,提高了輸電一體化管理的效率。

        整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)快速采集、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡內(nèi)置、缺陷統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)管理、作業(yè)流程管理、GPS導(dǎo)航、語音提示、電子文件導(dǎo)出、巡檢記錄“一鍵上傳”、歷史數(shù)據(jù)快速查詢等功能。整個系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

        (3)數(shù)據(jù)傳輸

        移動端在與服務(wù)端通過安全接入平臺進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交互,通過安全接入平臺實(shí)現(xiàn)移動端數(shù)據(jù)同服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的實(shí)時交互,同時移動應(yīng)用平臺可充分發(fā)揮對移動作業(yè)終端的管控職能,確保了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸安全可靠,滿足電網(wǎng)企業(yè)信息安全的要求。

        圖3 輸電智能巡檢系統(tǒng)功能規(guī)劃

        圖4 輸電智能巡檢系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        4 輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用

        目前該系統(tǒng)已設(shè)計完成,并在現(xiàn)場進(jìn)行了試運(yùn)行。如圖5所示系統(tǒng)移動端APP的巡視功能界面。

        通過與現(xiàn)有的作業(yè)模式對比,本系統(tǒng)應(yīng)用后,可有效改變當(dāng)前采用紙質(zhì)方式作業(yè)的模式,實(shí)現(xiàn)了全流程信息化作業(yè),實(shí)現(xiàn)了全流程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)智能化,實(shí)現(xiàn)了作業(yè)數(shù)據(jù)的閉環(huán)溯源管理;同時優(yōu)化了巡視作業(yè)流程,通過信息化技術(shù)手段極大提高了各級人員工作效率,加快了輸電各階段信息的流轉(zhuǎn)速率;同時也極大降低了基層人員的工作負(fù)擔(dān),基層人員每天工作量下降了20%~30%,全面提高了輸電巡檢專業(yè)的工作效率。

        圖5 移動端APP的巡視功能界面

        5 結(jié) 語

        本文將現(xiàn)有的信息化手段與輸電巡檢作業(yè)有機(jī)的結(jié)合在一起,詳細(xì)探討和設(shè)計了輸電智能巡檢系統(tǒng)的技術(shù)框架和功能框架,完成了系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā),并在現(xiàn)場進(jìn)行了試運(yùn)行。結(jié)果表明該系統(tǒng)降低了作業(yè)人員的工作負(fù)擔(dān),同時有效提升了輸電線路巡檢工作的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和智能化管理水平。

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