黃曉君，陳 崢，吳 雙，尹 耕，王福生

（1.深圳市中輝電氣設(shè)備有限公司，廣東 深圳 518105；2.國網(wǎng)寧夏信通公司，寧夏 銀川 750000）

國家電網(wǎng)深入貫徹落實(shí)“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，創(chuàng)造性地提出了“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，指明了新時代智能電網(wǎng)發(fā)展的宏偉藍(lán)圖；同時響應(yīng)國家電網(wǎng)“集約化、扁平化、專業(yè)化”的管理內(nèi)涵，建立一體化運(yùn)營新模式，通過管理優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，最大限度地分配重要資源，強(qiáng)化對核心事務(wù)的控制，達(dá)到管理標(biāo)準(zhǔn)化、過程科學(xué)化，具有明確的界面、強(qiáng)有力的管制，提高企業(yè)服務(wù)的整體效率和質(zhì)量。

我國西北的寧夏回族自治區(qū)因不斷推進(jìn)改革開放，呈現(xiàn)出高端紡織產(chǎn)業(yè)集群，用電單耗也隨著舊式紗機(jī)的摒棄和機(jī)械化、自動化水平的提高而逐年上升。紡織工業(yè)發(fā)電廠是重要的支柱產(chǎn)業(yè)，而通信則是整個電網(wǎng)連接的重要部分，其經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展將對整個國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。電廠的電力通信作為信號傳輸?shù)膶Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)，用來保證電力專業(yè)化、生產(chǎn)正常高效地進(jìn)行，承載運(yùn)行業(yè)務(wù)的有遠(yuǎn)動信號、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)信號、調(diào)度電話和管理信息數(shù)據(jù)等［1］。本文立足于“萬物皆能互聯(lián)”的思維，針對紡織工業(yè)發(fā)電廠通信信息化運(yùn)維的總體水平還處于低位，設(shè)備參數(shù)信息的共享性差，信息結(jié)構(gòu)單一，信息的充分利用困難等問題，建議將RFID 傳感器和標(biāo)簽集成并安裝在電廠、建筑物、爐灶設(shè)備、焊接線和控制系統(tǒng)等各種設(shè)備中，從而在發(fā)電廠建立“The Internet of Things”（簡稱IOT，即物聯(lián)網(wǎng)），實(shí)現(xiàn)各設(shè)備傳感數(shù)據(jù)的收斂和傳輸，使用IOT-OFF 設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)并與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)融合，使用強(qiáng)大的中央計(jì)算機(jī)提供重要數(shù)據(jù)，以便實(shí)時管理和控制工作人員、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)、更具活力的發(fā)電廠運(yùn)營和管理。“智能”生態(tài)可提高資源利用和生產(chǎn)力水平［2］。

1 紡織業(yè)電廠通信設(shè)備管理的現(xiàn)狀

（1）對通信設(shè)備的管理意識比較薄弱。運(yùn)行管理側(cè)重于發(fā)電、輸電設(shè)備，對通信設(shè)備的管理重視不夠，沒有協(xié)同、科學(xué)的管理制度，設(shè)備管理沒有可追溯性，運(yùn)維信息化程度不高，還往往出現(xiàn)管理盲點(diǎn)等。

（2）缺乏專業(yè)運(yùn)維人員。部分電廠沒有通信方面的專業(yè)運(yùn)維人員，造成設(shè)備長期使用，不及時維護(hù)和頻繁維修，極大地縮短了生命周期。由于缺乏對設(shè)備的管理經(jīng)驗(yàn)，不能及時對設(shè)備的發(fā)展變化進(jìn)行電子跟蹤和反饋，設(shè)備整體落后，更新不及時。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，無法快速啟動應(yīng)急預(yù)案，及時恢復(fù)通信設(shè)備的正常運(yùn)行，給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）無專業(yè)管理平臺。部分電廠沒有通信設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控管理平臺，形成“設(shè)備孤島”，無法實(shí)時了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)以及故障信息，信息化管理水平落后，不能滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。

（4）無法實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)共享。由于電廠眾多，設(shè)備也各不相同，設(shè)備運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)信息沒有形成有效的管理，導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行無法借助數(shù)據(jù)分析對設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)判。

（5）故障處理滯后。無法對通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，導(dǎo)致設(shè)備故障處理時間變長，故障處理應(yīng)急預(yù)案沒有針對性。

2 物聯(lián)網(wǎng)+平臺

當(dāng)下寧夏生態(tài)紡織產(chǎn)業(yè)示范園棉紡織工業(yè)的用電由一整套互相聯(lián)系的機(jī)械來完成，一般用電負(fù)荷為23～26 kW/h?；谖锫?lián)網(wǎng)的電廠通信設(shè)備大數(shù)據(jù)采集，可形成數(shù)據(jù)匯聚平臺，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、篩選、甄別、運(yùn)用，對數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)分析、評估，再結(jié)合知識專家?guī)?，?shí)現(xiàn)電廠通信系統(tǒng)故障的快速發(fā)現(xiàn)、設(shè)備隱患安全預(yù)警、運(yùn)行狀態(tài)在線評估、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)提前預(yù)測等功能，使電廠通信系統(tǒng)運(yùn)維管理從設(shè)備層面向數(shù)據(jù)信息化層面轉(zhuǎn)變，從被動響應(yīng)向主動防御轉(zhuǎn)變。

2.1 平臺架構(gòu)

通信系統(tǒng)運(yùn)維管理平臺是基于模塊化配置，采用不同功能模塊之間的數(shù)據(jù)交互接管數(shù)據(jù)ESB 總程，即件技術(shù)與XML、Web 服務(wù)等技術(shù)結(jié)合，降低了模塊之間的緊密關(guān)聯(lián)度，提高了模塊開發(fā)、提供和使用的舒適性和獨(dú)立性。平臺可部署在Windows、Unix等系統(tǒng)上，針對不同的角色、地區(qū)、使用者可以進(jìn)行一定的功能模塊化定義，以便打造更加個性化的各層界面管理［3-5］，如圖1所示。

由圖1 可知，該系統(tǒng)采用矢量圖形技術(shù)對不同的設(shè)備進(jìn)行建模和動畫渲染，使用戶能夠了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)對象的分布等視覺理解。同時，相關(guān)視圖提供了更多的操作，用戶可以通過圖形直接看到相關(guān)設(shè)備的管理情況、維護(hù)情況、責(zé)任人員等數(shù)據(jù)信息。另外，平臺的應(yīng)用是基于B/S 架構(gòu)模式，采用當(dāng)下流行的Html5 技術(shù)，只需稍加處理就可以直接移植成為手機(jī)應(yīng)用程序［6］。數(shù)據(jù)庫采用開源的嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫H2 Database，不受平臺的限制；H2 數(shù)據(jù)庫提供了一個十分方便的web 控制臺，用于操作和管理數(shù)據(jù)庫內(nèi)容；功能完整并支持標(biāo)準(zhǔn)SQL 和JDBC；支 持內(nèi)嵌模式、服務(wù)器模式和集群［7］。

2.2 特點(diǎn)及功能

2.2.1 實(shí)時監(jiān)控

系統(tǒng)具有傳感直采或協(xié)議轉(zhuǎn)換形式，能實(shí)時顯示監(jiān)控子站各監(jiān)控點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的展示主界面，采用圖形化展示，包括電源電壓、電流、機(jī)房溫濕度、空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)等主要監(jiān)控信息。展示界面采用樹形結(jié)構(gòu)分層展示總體監(jiān)控系統(tǒng)圖、各監(jiān)控子站監(jiān)控系統(tǒng)圖，子站系統(tǒng)圖應(yīng)覆蓋所有監(jiān)控點(diǎn)，顯示各監(jiān)控點(diǎn)、監(jiān)控子站的通信通道運(yùn)行狀態(tài)。

2.2.2 警報(bào)管理

警報(bào)管理功能集配置管理、警報(bào)監(jiān)控、警報(bào)信息處理等功能于一體。通過自定義警報(bào)級別、類型、警報(bào)方式進(jìn)行顯示等。監(jiān)控警報(bào)信息是根據(jù)用戶定義進(jìn)行過濾和渲染，分析警報(bào)、錯誤位置和處理，例如推屏、flash 動畫、播放語音公告、發(fā)送手機(jī)短信通知等。用戶可以查詢和統(tǒng)計(jì)錯誤信息，平臺能提供錯誤信息的分類報(bào)告表等。

2.2.3 微信通知

系統(tǒng)能實(shí)時獲取設(shè)備警報(bào)信息、性能情況，當(dāng)設(shè)備警報(bào)時能通過短信、微信通知，將緊急的警報(bào)信息全部發(fā)布到微信平臺上，能夠第一時間通知管理、運(yùn)行、巡檢、維護(hù)等相關(guān)人員，也可供微信用戶對系統(tǒng)中產(chǎn)生的警報(bào)信息進(jìn)行瀏覽和查詢。系統(tǒng)支持對其他系統(tǒng)的警報(bào)信息進(jìn)行分組推送。

2.2.4 故障快速發(fā)現(xiàn)

實(shí)時采集通信系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和警報(bào)信息，如傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管光路兩側(cè)光功率，光板端口、以太網(wǎng)端口、2M 端口、設(shè)備板卡溫度，通信電源采集監(jiān)控系統(tǒng)輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流、模塊電壓、模塊電流、模塊狀態(tài)，蓄電池組電壓、內(nèi)阻，變電站及機(jī)房動環(huán)系統(tǒng)環(huán)境溫濕度等，對各種通信系統(tǒng)及設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和收集；同時結(jié)合通信靜態(tài)數(shù)據(jù)，如站點(diǎn)坐標(biāo)、光纜路由、光纜距離、纖芯信息、跳纖信息等數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)或設(shè)備的故障進(jìn)行快速發(fā)現(xiàn)和定位，能夠第一時間通知相關(guān)維護(hù)人員、縮短故障處理時間，統(tǒng)一規(guī)范工作流程，為電力調(diào)度安全運(yùn)行提供技術(shù)支持。

2.2.5 設(shè)備隱患安全預(yù)警

運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對引起通信設(shè)備中斷的主要因素（通信機(jī)房環(huán)境溫濕度、設(shè)備板塊、光功率、通信電源等）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，找出在某一周期內(nèi)的線性關(guān)系，預(yù)測數(shù)據(jù)在將來一段時間內(nèi)的變化趨勢，結(jié)合知識專家?guī)?，提供邏輯運(yùn)算公式，在超過安全運(yùn)行限值之前作出預(yù)警判斷，及時對通信光纜、設(shè)備隱患進(jìn)行安全預(yù)警，并根據(jù)影響業(yè)務(wù)的重要級別研判預(yù)警級別，并在平臺上自動推送，及時向維護(hù)管理人員發(fā)送預(yù)警信息，以消除潛在的通信故障危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”。

2.2.6 建設(shè)預(yù)警分析

對某一類數(shù)值進(jìn)行分析，找出在某一周期內(nèi)的線性關(guān)系，根據(jù)線性關(guān)系對業(yè)務(wù)影響進(jìn)行預(yù)留分析，結(jié)合知識專家?guī)?，提供邏輯運(yùn)算公式。包括：環(huán)網(wǎng)單點(diǎn)分析，某一站點(diǎn)的設(shè)備環(huán)網(wǎng)在同一光纜上自動查找分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的薄弱點(diǎn)、隱患；同纜業(yè)務(wù)分析，同一光纜上的業(yè)務(wù)，其中一個業(yè)務(wù)警報(bào)，進(jìn)行分析確認(rèn)，其他業(yè)務(wù)也出現(xiàn)警報(bào)；光纜路由承載力分析，2.5 G 光板，當(dāng)前的路由器數(shù)量、故障導(dǎo)環(huán)時預(yù)分析；通信電源數(shù)據(jù)分析，即確認(rèn)通信電源的運(yùn)行狀態(tài)、電源的充分放電周期、蓄電池放電的時間、電源的浮充時間及規(guī)律等。

2.2.7 運(yùn)行狀態(tài)在線評估

在設(shè)備層面，采集根據(jù)通信設(shè)備、光纜、光路運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，與歷史信息對比，進(jìn)行可靠性評估、存量評估、安全評估后定性設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)現(xiàn)、控制、評價、整改管理。在業(yè)務(wù)層面，根據(jù)通信通道業(yè)務(wù)路由器的走向，保護(hù)通道的多少等信息，計(jì)算出業(yè)務(wù)的健康度，為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供輔助決策。

2.2.8 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)提前預(yù)測

按照業(yè)務(wù)的邏輯關(guān)系、時隙交叉、物理關(guān)系進(jìn)行業(yè)務(wù)運(yùn)行仿真模擬，在通信網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)或多點(diǎn)失效、單點(diǎn)環(huán)網(wǎng)、業(yè)務(wù)同纜情況下自動進(jìn)行可靠性分析，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)檢修或者故障、環(huán)網(wǎng)同纜、光路主備同纜狀態(tài)下，通信網(wǎng)絡(luò)可靠性預(yù)測功能，為風(fēng)險(xiǎn)評估提供輔助決策。

3 物聯(lián)網(wǎng)+應(yīng)用

紡織業(yè)的用電環(huán)境：棉紡織品的工業(yè)生產(chǎn)過程是連續(xù)的，一般三班連續(xù)生產(chǎn)，電荷要求平衡穩(wěn)定。紡織廠是同類型的多機(jī)位生產(chǎn)企業(yè)，每臺電機(jī)容量雖小，但臺數(shù)多，所以用電量很大。通常，10 000 紗錠用電約500 kW，由100 kW 左右的布機(jī)運(yùn)作；另外，紡織廠生產(chǎn)車間需要一定的溫度和濕度，要裝配中央空調(diào)，其用電量高達(dá)工廠用電負(fù)荷的40%，還有車間配備除塵和照明、消防等的用電需求。在這種特殊的作業(yè)環(huán)境下，供電平穩(wěn)及故障排查效率十分重要。

3.1 紡織業(yè)電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理

（1）監(jiān)視傳輸設(shè)備的狀態(tài)。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視層主要通過將傳感器和相應(yīng)的采集裝置布置在柱塔和其他設(shè)備上來實(shí)現(xiàn)在傳輸線上收集信息，而信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心。目前，對紡織業(yè)電廠電力通信線路的在線監(jiān)視能夠監(jiān)測風(fēng)力偏差，監(jiān)視圖像和視頻，并監(jiān)視微觀氣象。在監(jiān)視設(shè)備中，各種傳感器可以對信息進(jìn)行深度篩選，從而得到最終的監(jiān)測結(jié)果。最大的問題是電力設(shè)備通信在線監(jiān)測感知層，要確保通信電纜的可靠性，主要是針對故障源的發(fā)現(xiàn)與搶修；為了提高運(yùn)維管理能力，還應(yīng)優(yōu)化平臺工作模式，以提高整個系統(tǒng)的效率。（2）變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。監(jiān)視改變功率設(shè)備的狀態(tài)。紡織業(yè)電廠物物互聯(lián)技術(shù)支持子站的智能化識別，該技術(shù)應(yīng)能滿足子站在實(shí)踐中智能轉(zhuǎn)換的基本要求。在對象聯(lián)網(wǎng)的等級結(jié)構(gòu)中，感知層主要嵌入到過程層中，應(yīng)用層必須對應(yīng)于站的控制層進(jìn)行在線監(jiān)測管理。

3.2 紡織業(yè)電廠全生命的周期管理

物聯(lián)網(wǎng)對紡織業(yè)電廠通信系統(tǒng)運(yùn)維管理具有長期優(yōu)勢，綜合各種因素，在滿足電廠經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，降低全部所有權(quán)的生命周期成本，對電廠全生命周期的循環(huán)管理是必要的，以執(zhí)行安全控制等，滿足對電力通信運(yùn)維的新需求。除此之外，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以監(jiān)視電廠通信設(shè)備全生命狀態(tài)信息，并表現(xiàn)出和其屬性的相互依存性，評估使用壽命，這樣對設(shè)備的循環(huán)成本也提供了最強(qiáng)大的輔助功能；并有效實(shí)現(xiàn)電氣資產(chǎn)全生命周期化關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)了設(shè)備診斷過程中的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。這樣也有助于在制造與安裝等過程中繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)的管理。

3.3 紡織業(yè)電廠風(fēng)險(xiǎn)評估管理

在物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，對紡織業(yè)電廠通信系統(tǒng)運(yùn)維進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)管理，從而對設(shè)備的狀況進(jìn)行各種信息收集，包括環(huán)境和實(shí)驗(yàn)等多方評估管理。對目前的設(shè)備狀況和未來的發(fā)展因素進(jìn)行分析，形成基于IOT 技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)評估方法。用新型傳感器和其他技術(shù)手段來評估發(fā)送和傳輸功率設(shè)備的狀態(tài)特性，同時結(jié)合某些理論數(shù)據(jù)來形成有效的評價結(jié)論和建立管理文檔。

3.4 紡織業(yè)電廠智能化巡檢管理

現(xiàn)在技術(shù)信息發(fā)展越來越快，在針對以往紡織業(yè)電廠通信系統(tǒng)運(yùn)維管理時的巡檢環(huán)節(jié)不但費(fèi)時，還存在檢測效率低、查找故障點(diǎn)難等問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造出的運(yùn)維平臺，能有效應(yīng)對這些不足。其智能化監(jiān)控有效利用了識別（RFID）、北斗全球定位系統(tǒng)（GPS）、地圖導(dǎo)航設(shè)備等無線通信網(wǎng)絡(luò)，能快速查找出故障點(diǎn)，并且運(yùn)維人員通過導(dǎo)航指引能及時到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行搶修，從而有效地保障電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，極大地提升了運(yùn)維管理的效率。

4 結(jié)論

伴隨著現(xiàn)代高端紡織產(chǎn)業(yè)集群，以機(jī)械代替人力，而機(jī)械化、自動化程度導(dǎo)致用電單耗不斷攀高，在一定程度上給紡織業(yè)的電廠帶來了較大的壓力。而電廠通信依賴當(dāng)下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，成為新信息技術(shù)的重要組成部分，國家電網(wǎng)深入貫徹落實(shí)“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，創(chuàng)造性地提出了“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，指明了新時代智能電網(wǎng)的發(fā)展宏偉藍(lán)圖。

為了支持新時期電網(wǎng)智能化的發(fā)展，必須對紡織園區(qū)的電廠通信系統(tǒng)運(yùn)維做出必要的變革舉措，以實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。建議做好以下技術(shù)提升工作：（1）以RFID、GPS 等為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，提高信息狀態(tài)的全景以及智能監(jiān)控模型的研究；（2）增加內(nèi)存、計(jì)算等方面以及信息智能監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)；（3）加強(qiáng)信息方面的集成技術(shù)和通信協(xié)議的研究；（4）加強(qiáng)電力傳感器技術(shù)，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向開發(fā)特定用途的硬件；（5）提高監(jiān)控設(shè)備的可靠性，并進(jìn)一步開發(fā)信息可視化持續(xù)發(fā)展示范平臺；（6）在管理的實(shí)際應(yīng)用中，重視深化數(shù)據(jù)和周期性管理應(yīng)用技術(shù)；（7）拓展“云計(jì)算”服務(wù)技術(shù)研究，增加監(jiān)控和周期性管理的應(yīng)用效果。