廉 穎，葉蘇林

（國網寧夏電力有限公司中衛(wèi)供電公司，寧夏 中衛(wèi) 755000）

1 變電站智能運維輔助系統(tǒng)網絡結構

1.1 感知層

感知層主要包括各種傳感裝置，這些傳感裝置安裝在設備屏中，如聲光告警器、聲音傳感器、二維碼標簽、人體傳感器和柜門傳感器等，主要作用是完成實時設備狀態(tài)的感知。傳感器完成相關信息的采集后，會將信息傳輸到服務器進行處理，并通過二維碼和聲光告警將信息傳達給工作人員[1]。

1.2 傳輸層

傳輸層分為核心層和接入層，主要作用是完成傳遞和控制信息的工作。在本次系統(tǒng)設計中選擇了無線傳感器，在組網時利用ZigBee協(xié)議，感知層數據通過無線網關接入，利用綜合數據網和電力光纖傳輸網絡向服務器傳輸數據。

1.3 平臺層

服務器主要負責接收、存儲、清洗、計算并分析來自各種傳感器的數據，然后在時間序列數據庫中存放最終結果。

1.4 應用層

應用層以手機移動應用和Web應用為主要內容，借助云平臺獲取計算結果，同時，實現(xiàn)各應用系統(tǒng)的有效連接，如生產管理系統(tǒng)等，能夠監(jiān)督和了解設備的運行情況，能準確分析檢修過程中產生的數據，完成檢修過程記錄，并在終端中展現(xiàn)最終結果。

2 系統(tǒng)硬件架構

系統(tǒng)硬件架構如圖1所示，系統(tǒng)主要包括各類傳感器，主要目的是為了完成站端信息采集，包括用于設備監(jiān)控的人體傳感器、在機柜門安裝的柜門傳感器、用于視頻信息采集的攝像頭以及能夠完成聲音記錄的聲音傳感器[2]。無線傳感器在組網時利用ZigBee協(xié)議，現(xiàn)階段常規(guī)傳感器的電池能夠達到2年左右的續(xù)航時間，而定制版可以將續(xù)航時間延長一倍，正常情況下只需更換兩次電池就可以達到設備的設計生命周期。

圖1 系統(tǒng)硬件架構

喇叭和麥克風是一個組合，因為需要較大的耗電量，在供電時使用有線供電的方式，出于安裝空間方面的考慮，建議只在一列屏中安裝一套。主要作用就是完成設備運行聲音、非授權工作錄音以及現(xiàn)場安全交底錄音的記錄，當存在異常情況時能夠發(fā)出聲音警示。可以將一套功率較大的喇叭安裝在機房里，當有違章作業(yè)時會發(fā)出明確的告警。應明確劃分告警聲音的等級，當只是工作區(qū)域屏門打開錯誤時，只需要發(fā)出相應的聲音完成提示，而當非允許工作設備的人體感應區(qū)域感應到工作人員進入后，必須讓喇叭發(fā)出更大的聲音，從而達到警示工作人員的目的。

每個機房都需要完成無線網關的配備，當機房擁有較大的面積并且無法滿足信號覆蓋要求時，可以適當增加無線網關的套數。

在設置系統(tǒng)硬件時可以借助兩套LED燈完成設備狀態(tài)的顯示，其中一套負責設備運行狀態(tài)的顯示，另外一套負責設備工作狀態(tài)的顯示。設備狀態(tài)正常和故障分別用綠色和黃色燈光代替。工作人員工作時，相鄰屏會快速閃爍紅色燈光，工作人員接收到視覺提示，可快速、準確地找到工作區(qū)域。若工作人員已經得到工作票但是沒到規(guī)定工作時間，則顯示預約狀態(tài)；若可以打開柜門但未被允許作業(yè)，則顯示巡視狀態(tài)；若柜門可開且可作業(yè)，則顯示檢修狀態(tài)。

出于保護工作手機信息安全的目的，工作手機不可以連接公網和插入SIM卡，需要相關人員通過云平臺和防火墻連接內網的安全網絡，才能正常發(fā)揮查閱、調用數據、獲得巡視權限、檢修等功能[3]。

在設備、柜門、機房門上粘貼二維碼，用于查詢設備狀態(tài)、申請工作權限，有助于工作人員規(guī)范作業(yè)，并有效避免誤操作。

3 設備資源描述模型

物聯(lián)網的實體設備來只有進行抽象描述才能被有效利用，與面向對象相結合，完成設備資源建模。主要對以下三個方面進行設備資源描述。

3.1 屬性類信息

對設備本身屬性進行描述，主要分為設備屬性、資產屬性以及位置屬性。其中設備屬性包括設備型號、設備說明書和設備板件參數等。資產屬性包括投產時間、資產編號、生產廠商和生產日期等。位置屬性包括序號、屏位和站點。

3.2 狀態(tài)類信息

主要完成操作者反饋狀態(tài)、傳感器采集狀態(tài)、設備工作狀態(tài)等信息的記錄。其中，操作者反饋狀態(tài)包括檢修中、巡視和預約。傳感器采集狀態(tài)包括冷備用、熱備用、故障和正常運行等。設備工作狀態(tài)包括檢修、運行。

3.3 歷史信息

歷史信息包括定檢記錄、運行記錄和狀態(tài)記錄。定檢記錄為驗收記錄、定檢人員和定檢記錄。運行記錄包括巡視記錄、處理人員和故障檢修。狀態(tài)記錄包括反饋狀態(tài)、設備裝填和工作狀態(tài)。

4 實現(xiàn)業(yè)務功能

本系統(tǒng)以共享設備數據與信息為主要目標，最終目的是為了發(fā)揮安全輔助作用。

1）工作人員在設備巡視過程中，可以將設備柜門打開，但是不能動手操作設備。當異常操作情況存在時，相關的錄音錄像開始工作，并發(fā)出聲光告警，同時安全督查人員將會得到短信通知。

在進入機房前，工作人員要使用手機完成機房門二維碼的掃描，并且產生機房巡視記錄。在這個過程中，人員權限信息會受到系統(tǒng)審核，在確認工作人員擁有相關權限后，機房喇叭會播放歡迎巡視等提示音，同時相關設備的開門權限也會開放。但是，當工作人員巡視權限不足時，并且有打開機柜門的操作時，將及時發(fā)出聲光告警，并打開錄音錄像，同時相關的安全督查人員會收到短信通知。工作人員若是存在開關柜門的權限，當其身體與重要設備距離較近時，人體傳感器會捕捉到這一行為，并進行告警以及記錄相關信息。

2）當工作人員在非正確工作屏或檢修時間作業(yè)時，系統(tǒng)中的錄音、錄像功能會開啟。并發(fā)出聲光告警，同時安全督查人員會得到短信通知。

工作人員需要辦理電子工作票，并且使用工作票才能進入機房。在這個過程中，系統(tǒng)能夠了解到工作票的各種信息，如檢修范圍、檢修時間、工作位置等。設備屏上的設備狀態(tài)將切換到預約檢修狀態(tài)。負責人可以在現(xiàn)場核實轉變狀態(tài)的工作屏位是否正確。在準許工作后，代表檢修中的工作狀態(tài)燈將亮起。工作負責人需要說出現(xiàn)場技術交底的錄音，供麥克風記錄，同時，攝像頭也會完成照片記錄。在上述工作完成后，相關設備和機柜上的人體傳感器和柜門傳感器將為工作人員開放權限。相鄰屏會快速閃爍工作狀態(tài)燈，對工作人員進行提示，有效避免工作人員找錯操作對象。若是工作人員由于工作失誤打開不正確的柜門，設備會發(fā)出聲光告警。若是在聲光告警后工作人員仍然繼續(xù)作業(yè)，聲光告警將會變得更加強烈，錄音錄像會打開，同時安全督查人員會得到短信通知。在完成檢修工作后，系統(tǒng)會對相關柜門的狀態(tài)進行檢測。若是發(fā)現(xiàn)柜門沒有正常關閉，會通過聲光告警提示工作人員。若是設備門存在故障，工作人員可通過故障屏上的二維碼做出故障標識。

3）當工作人員發(fā)現(xiàn)問題、處理故障時，能夠借助系統(tǒng)完成相關廠商、說明書以及故障記錄的查找。

工作人員需要完成設備二維碼掃描，點擊相關功能模塊，如設備屬性、歷史記錄等模塊，完成設備故障記錄及其他信息的查詢，了解以往的故障處理人和故障原因，對比本次定檢和以往定檢記錄。在這個過程中，工作人員能夠了解設備使用方法、設備參數以及生產廠商電話等，當故障無法處理時，可以與廠商人員溝通，提高故障處理質量和效率[4]。

5 優(yōu)化方向

通過本文構建的變電站智能運維輔助系統(tǒng)，能夠有效整合各個部門和設備，使變電站設備檢修工作的質量得到顯著提升。

1）故障診斷與智能決策。在有效采集管理、組織設備檢測信息的前提下，應該重視評估、分析、診斷設備運行狀態(tài)的功能。通過有效結合自診斷信息和設備監(jiān)測，能夠深入了解設備信息之間的關聯(lián)，并且通過共享各種信息，獲取系統(tǒng)和設備運行信息，與設備檢修和維護記錄、設備權限相結合，能夠準確分析和診斷變電站設備狀態(tài)。

2）電子地圖。在系統(tǒng)中應融入電子地圖功能。在電子地圖中清晰明確地展現(xiàn)故障發(fā)生地點，實時顯示各種告警信息，在電子地圖中可以通過紅色光標顯示告警點，有利于工作人員和安全督查人員快速鎖定問題位置。

6 結語

本文以互聯(lián)網技術為基礎，借助傳感器等設備，實現(xiàn)變電站啞設備向智能設備的轉變，將安全管理系統(tǒng)、全程管控系統(tǒng)和數據采集處理系統(tǒng)等應用模塊貫通，建立起基于物聯(lián)網的智能管理模式，擁有實時智能報警、工作人員作業(yè)監(jiān)控等功能，不但能有效約束工作人員作業(yè)行為，還能夠為工作人員開展維修作業(yè)提供幫助，保證變電站設備更加穩(wěn)定、安全地運行。