周 斌，李 承，芮 凱，秦寧麗

（1.深圳市國電科技通信有限公司，廣東 深圳 518109 2.北京中電飛華通信股份有限公司，北京 100089）

近年來電力通信系統(tǒng)建設(shè)取得了長足進(jìn)步，電力通信網(wǎng)[1]在容量、結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)、覆蓋范圍、承載范圍、總體規(guī)模、可靠性、智能化、集約化等方面都取得了新的巨大發(fā)展。電力通信系統(tǒng)作為一、二次系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要支撐性系統(tǒng)，一般需要不間斷運(yùn)行。為了保障電力通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一般采用建立自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)[2]和人工定期或不定期巡視相結(jié)合的方法獲取通信設(shè)備、通信線纜運(yùn)行狀況，并對出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速檢修。隨著電力通信設(shè)備的種類和數(shù)量快速增長，分布范圍越來越廣，運(yùn)維人員的現(xiàn)場運(yùn)維工作逐漸增多，作業(yè)難度也逐漸增大。在不大量增加人員的情況下，要滿足各種運(yùn)檢需求，就需要提高現(xiàn)場運(yùn)維人員的運(yùn)維能力和運(yùn)維效率。目前主要是通過制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪\(yùn)維制度和加強(qiáng)對運(yùn)維人員技術(shù)培訓(xùn)來提高個(gè)人的運(yùn)維水平。制度日趨完善和人員自身技術(shù)能力的增長需要一個(gè)長期的過程，無法快速提升現(xiàn)場運(yùn)維人員的整體水平，因此需要建立智能化運(yùn)維系統(tǒng)[3]，來輔助現(xiàn)場運(yùn)維人員快捷、準(zhǔn)確地完成運(yùn)維任務(wù)，降低運(yùn)維難度，提升運(yùn)維效率。

智能化運(yùn)維主要是通過運(yùn)維的信息化和運(yùn)維的移動(dòng)化來輔助現(xiàn)場運(yùn)維人員完成日常的現(xiàn)場巡檢和檢修任務(wù)[4]。運(yùn)維信息化主要包括：通信設(shè)備狀態(tài)、歷史運(yùn)維記錄、運(yùn)維資料和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)的系統(tǒng)化和信息化。電力行業(yè)目前沒有和通信設(shè)備運(yùn)維知識(shí)相關(guān)的移動(dòng)查詢信息化系統(tǒng)，現(xiàn)場運(yùn)維人員難以在現(xiàn)場隨時(shí)、隨地地獲得巡檢設(shè)備的技術(shù)手冊和運(yùn)維歷史信息等知識(shí)。運(yùn)維的移動(dòng)化是指巡檢和運(yùn)維的移動(dòng)信息化和運(yùn)維溝通協(xié)作的遠(yuǎn)程化。目前由于通信手段和安全等方面的限制，現(xiàn)場運(yùn)維人員主要通過普通電話和人工紙質(zhì)工單向其他運(yùn)維人員、技術(shù)專家描述故障。限于現(xiàn)場運(yùn)維人員的專業(yè)知識(shí)水平、方言口音、筆跡不清等原因，往往使得后臺(tái)支撐人員難以準(zhǔn)確地定位故障。而且紙質(zhì)工單會(huì)導(dǎo)致較高的管理成本、不便監(jiān)督、人為錯(cuò)誤、維修不足和維修過剩等眾多不利因素，使得我國每年在電力設(shè)備維修方面耗資巨大，設(shè)備的巡檢質(zhì)量也難以保證。

隨著公網(wǎng)LTE、電力虛擬無線專網(wǎng)、電力無線專網(wǎng)等電力行業(yè)更新?lián)Q代的寬帶空中接口技術(shù)逐漸成熟，運(yùn)維現(xiàn)場的傳輸能力將獲得極大提升。在信息化方面為移動(dòng)運(yùn)維[5]提供在線運(yùn)維知識(shí)、設(shè)備參數(shù)、實(shí)時(shí)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)運(yùn)維的一體化信息自助業(yè)務(wù)。在移動(dòng)終端設(shè)備方面為移動(dòng)運(yùn)維提供符合電氣“三防”、易攜帶、低功耗和高性能的移動(dòng)終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)3G/4G/5G接入、射頻識(shí)別（RFID）、安全認(rèn)證和移動(dòng)運(yùn)維業(yè)務(wù)的承載。

由此可見，運(yùn)維移動(dòng)化是符合我國國情且具有重要意義的工程，運(yùn)維巡檢現(xiàn)場不但缺少便捷易用的移動(dòng)運(yùn)維輔助系統(tǒng)，也缺少符合電力運(yùn)維業(yè)務(wù)的移動(dòng)終端設(shè)備。本研究旨在利用日漸成熟的可信技術(shù)，結(jié)合電力通信設(shè)備運(yùn)維輔助業(yè)務(wù)的信息化建設(shè)，建立基于可信技術(shù)的移動(dòng)運(yùn)維管理系統(tǒng)，形成信息和通信融合的通信設(shè)備遠(yuǎn)程協(xié)作移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)。

1 現(xiàn)狀

移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)可以為應(yīng)急搶險(xiǎn)、戶外檢修、故障診斷、值班管理、協(xié)作會(huì)商等不同信息系統(tǒng)下的多種業(yè)務(wù)提供復(fù)雜自然環(huán)境下的快速動(dòng)態(tài)組件的遠(yuǎn)程會(huì)場服務(wù)，增強(qiáng)電力信息領(lǐng)域的實(shí)時(shí)互動(dòng)能力，提高現(xiàn)場人員獲取信息的能力，減少等待、差旅和通信失敗造成的企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)效率損失，起到支持“橫向到邊、縱向到底”的協(xié)調(diào)管理，支持堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，支持電力行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)的作用。移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)包括輔助系統(tǒng)和作業(yè)終端[6]。

巡檢檢修是有效保障電力系統(tǒng)安全的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，通過現(xiàn)場掌握設(shè)備運(yùn)行狀況及周邊環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及通信安全的隱患，其工作的安全、質(zhì)量和效率直接關(guān)系到電力生產(chǎn)管理工作的成效。目前，通信運(yùn)維現(xiàn)場工作主要存在以下局限[7]。

（1）運(yùn)維人力資源不足?，F(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的電力通信設(shè)備數(shù)量、種類、型號(hào)眾多，且分布范圍廣，目前的運(yùn)維人員難以及時(shí)滿足運(yùn)維需求。

（2）運(yùn)維技術(shù)難度大。通信設(shè)備涉及的新技術(shù)、新知識(shí)愈見增多，設(shè)備復(fù)雜度越來越高，運(yùn)維人員的知識(shí)不足以滿足運(yùn)維需求。

（3）現(xiàn)場信息化程度低。目前現(xiàn)場運(yùn)維記錄大都采用紙質(zhì)，運(yùn)維過程無法實(shí)時(shí)上報(bào)。在面對復(fù)雜問題、未知現(xiàn)象時(shí)，難以為現(xiàn)場提供相關(guān)知識(shí)和設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。

（4）現(xiàn)場協(xié)同手段單一、效率低下?，F(xiàn)有遠(yuǎn)程協(xié)同的手段主要依賴普通電話，由于協(xié)同雙方專業(yè)知識(shí)、語言表達(dá)能力、方言口音等方面存在差異及轉(zhuǎn)述誤差等原因，使得溝通不暢的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

（5）運(yùn)維知識(shí)難以共享。目前現(xiàn)場運(yùn)維人員完成任務(wù)后即工作結(jié)束，并沒有系統(tǒng)地對本次運(yùn)維進(jìn)行總結(jié)，或總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)沒有錄入到相關(guān)知識(shí)庫中，使得其經(jīng)驗(yàn)不能及時(shí)共享。

移動(dòng)運(yùn)維管理系統(tǒng)針對電力行業(yè)的特點(diǎn)，研發(fā)提供移動(dòng)運(yùn)維知識(shí)庫（包括設(shè)備產(chǎn)品庫和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)庫），并與TMS[8]（通信管理系統(tǒng)）、安全接入平臺(tái)[9]等信息系統(tǒng)對接實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)在線呈現(xiàn)等信息化、智能化運(yùn)維輔助系統(tǒng)。具體表現(xiàn)在以下方面。

（1）通過建立運(yùn)維知識(shí)庫，規(guī)范地收集、整理一線人員的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備的技術(shù)資料、確保知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的繼承、復(fù)用與共享，實(shí)現(xiàn)這些知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場檢索。提升運(yùn)維人員的運(yùn)維能力。

（2）與現(xiàn)有多個(gè)信息系統(tǒng)對接，為現(xiàn)場運(yùn)維人員提供在線設(shè)備與線路的運(yùn)行參數(shù)、實(shí)時(shí)健康狀態(tài)等數(shù)據(jù)的查詢功能，便于其進(jìn)行現(xiàn)場故障分析與定位，提高工作效率，降低誤操作率。

移動(dòng)巡檢終端設(shè)備是巡檢系統(tǒng)的用戶側(cè)設(shè)備，提供巡檢系統(tǒng)的功能，接受用戶請求。目前部分單位試點(diǎn)采用社會(huì)上的低成本移動(dòng)巡檢終端系統(tǒng)，存在很多需要改進(jìn)之處。國內(nèi)少量應(yīng)用的巡檢終端以具備GPRS通信模塊[10]的三防PDA[11]為主，支持窄帶巡檢數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。這種終端支持的業(yè)務(wù)少效率低，給現(xiàn)場巡檢和檢修工作帶來一定的不便，難以支撐移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)的承載，包括以下幾個(gè)方面的問題。

（1）普通三防終端性能弱。目前手持三防PDA在操作系統(tǒng)、處理器和通信制式上都無法滿足要求。

（2）普通三防終端功能少。目前市面上的三防PDA還存在很多問題，巡檢人員在電塔、高壓纜線等復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中無法完成復(fù)雜的手工操作，現(xiàn)場巡檢設(shè)備參數(shù)依靠人工錄入，無法保留一線原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行后續(xù)進(jìn)一步分析和回溯。

研制的移動(dòng)運(yùn)維終端設(shè)備是針對上述電力傳統(tǒng)巡檢終端的問題，在性能和功能上全面提升的專業(yè)設(shè)備，采用更加先進(jìn)的硬件平臺(tái)、通信模塊和更加節(jié)能的操作系統(tǒng)，提供更加優(yōu)越的性能。具體表現(xiàn)在以下方面。

（1）現(xiàn)場運(yùn)維信息智能呈現(xiàn)能力：提供二維碼、圖像分析和無線射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽等手段進(jìn)行設(shè)備識(shí)別，實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)、資料、歷史巡檢記錄和關(guān)聯(lián)專家等相關(guān)信息的“一站式”呈現(xiàn)功能。

（2）無線安全接入能力：利用電力VPN和無線專網(wǎng)，采用3G/4G/5G和傳輸加密等技術(shù)與移動(dòng)運(yùn)維后臺(tái)管理服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，完成設(shè)備參數(shù)智能分析，并反饋結(jié)果給巡檢人員，以輔助巡檢。同時(shí)對原始設(shè)備巡檢圖像進(jìn)行集中歸檔存儲(chǔ)，提供后續(xù)的查詢、回溯和稽核等管理操作。

2 基于可信技術(shù)的電力通信管理系統(tǒng)

2.1 移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)業(yè)務(wù)概述

移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)主要服務(wù)于通信設(shè)備移動(dòng)運(yùn)維工作，包括通信巡檢、通信檢修、故障處理等典型業(yè)務(wù)處理流程，可分為運(yùn)維業(yè)務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)[12]。

2.1.1 運(yùn)維業(yè)務(wù)

（1）巡檢業(yè)務(wù)：為通信運(yùn)維人員提供基礎(chǔ)的移動(dòng)巡檢服務(wù)。包括巡檢計(jì)劃填報(bào)、計(jì)劃審核、工單派發(fā)、工單處理、計(jì)劃查詢、消息提醒、申請完工和完工審批等業(yè)務(wù)功能。

（2）檢修業(yè)務(wù)：為通信運(yùn)維人員提供基礎(chǔ)的移動(dòng)檢修任務(wù)。包括檢修工單的派發(fā)、申請開工、批復(fù)開工、檢修處理與申請完工等業(yè)務(wù)功能。

（3）故障處理業(yè)務(wù)：為通信運(yùn)維人員提供基礎(chǔ)的故障處理業(yè)務(wù)。包括缺陷上報(bào)、缺陷單查詢等業(yè)務(wù)功能。

（4）移動(dòng)終端：為通信運(yùn)維人員提供基礎(chǔ)的移動(dòng)終端設(shè)備，是移動(dòng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，通過VPN網(wǎng)絡(luò)與電力專用網(wǎng)絡(luò)連通。

2.1.2 基礎(chǔ)服務(wù)

（1）資源管理：包括站點(diǎn)信息查看，設(shè)備查看及設(shè)備履歷。

（2）輔助業(yè)務(wù)：包括設(shè)備資料管理、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)管理、專家信息管理、定時(shí)消息管理和報(bào)表管理。

（3）日志管理：包括登錄日志、操作日志，可提供審計(jì)信息。

2.2 移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)技術(shù)概述

移動(dòng)運(yùn)維管理系統(tǒng)采用SG-UAP平臺(tái)[13]作為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，包括展現(xiàn)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)層等。技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)運(yùn)維管理系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意圖

2.2.1 移動(dòng)運(yùn)維后臺(tái)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)還包括可信[14]移動(dòng)設(shè)備管理模塊和可信移動(dòng)應(yīng)用管理模塊。

（1）可信移動(dòng)設(shè)備管理模塊包括賬號(hào)鎖定單元和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程擦除單元，賬號(hào)鎖定單元通過設(shè)備ID查找設(shè)備，配置賬號(hào)鎖定功能，修改賬號(hào)狀態(tài)；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程擦除單元通過設(shè)備ID查找設(shè)備，在移動(dòng)終端丟失后遠(yuǎn)程擦除移動(dòng)終端上的數(shù)據(jù)。

（2）可信移動(dòng)應(yīng)用管理模塊對移動(dòng)終端的業(yè)務(wù)APP進(jìn)行加固和封裝。加固包括增加異常提示、頁面防劫持、防截屏、防錄屏等；封裝包括對移動(dòng)應(yīng)用APP隱藏對象的屬性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，保留對外接口，對數(shù)據(jù)加以保護(hù)；還用于對設(shè)備劃分黑白名單，預(yù)先為每臺(tái)設(shè)備配置唯一識(shí)別的設(shè)備ID，對投入使用的設(shè)備進(jìn)行登記記錄，通過配置黑白名單，管理對應(yīng)設(shè)備的使用權(quán)限。

2.2.2 移動(dòng)運(yùn)維移動(dòng)作業(yè)終端

移動(dòng)作業(yè)終端按照統(tǒng)一的電子工單表格顯示，實(shí)時(shí)錄入當(dāng)前的作業(yè)數(shù)據(jù)，并上傳人員目前工作狀態(tài)信息、人員位置與故障地點(diǎn)的距離信息，接收電力通信可信后臺(tái)管理系統(tǒng)下發(fā)的分派結(jié)果信息并顯示，該終端設(shè)有模式分離模塊和可信安全工作區(qū)。

（1）分離模塊用于在內(nèi)核層、框架層、應(yīng)用層建立模式分離機(jī)制，分離為普通工作模式和安全工作模式，并通過預(yù)設(shè)操作實(shí)現(xiàn)普通工作模式到安全工作模式的轉(zhuǎn)換。

（2）可信安全工作區(qū)在安全工作模式中運(yùn)行，采用TrustZone[15]加密模式進(jìn)行加密，通過預(yù)設(shè)操作進(jìn)入安全工作模式后，自身終端設(shè)備對可信安全工作區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)具有唯一的讀取權(quán)限，拒絕外部設(shè)備對數(shù)據(jù)的拷貝請求。

該終端還包括TF安全卡[16]加密模塊和安全網(wǎng)關(guān)。

（1）加密TF卡裝入移動(dòng)終端后，獲取所述加密TF卡的證書，對移動(dòng)終端和所述證書進(jìn)行認(rèn)證綁定，并進(jìn)行登錄，登錄成功后采用國密算法對作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密防護(hù)。

（2）安全網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)電力通信可信后臺(tái)管理系統(tǒng)和電力通信可信移動(dòng)作業(yè)終端的數(shù)據(jù)交互，作為作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的數(shù)據(jù)加密模塊和傳輸加密后的所述作業(yè)數(shù)據(jù)的專用傳輸通道。

3 結(jié)束語

移動(dòng)運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)符合國家電網(wǎng)公司對通信設(shè)備移動(dòng)運(yùn)維業(yè)務(wù)的需求，結(jié)合信息通信巡檢、檢修、故障處理三大典型業(yè)務(wù)流程開發(fā)出的后臺(tái)管理系統(tǒng)和現(xiàn)場移動(dòng)作業(yè)客戶端用戶界面友好，各功能模塊功能應(yīng)用正常，操作便捷，符合系統(tǒng)使用人員操作習(xí)慣，在實(shí)際使用中并未出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)了巡檢、檢修、故障處理等業(yè)務(wù)流程的無紙化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的建設(shè)目標(biāo)。目前隨著“大智云物移”等新型技術(shù)的出現(xiàn)，如何與信息通信業(yè)務(wù)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管理模式與現(xiàn)場運(yùn)維服務(wù)創(chuàng)新，從而進(jìn)一步提升信息通信服務(wù)新模式是接下來的研究方向，構(gòu)建通信智能交互式平臺(tái)，提供交互式新型服務(wù)手段及新型智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)管理模式與現(xiàn)場運(yùn)維服務(wù)創(chuàng)新，具有重大現(xiàn)實(shí)意義。