基于移動終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計

吳浩鵬+++計蘊容+++李剛

摘 要： 電力設(shè)備巡檢是保障電力系統(tǒng)安全運行的重要工作，巡檢的質(zhì)量和效率又與巡檢模式密切相關(guān)。分析了電力設(shè)備巡檢工作的現(xiàn)狀及存在的問題，介紹一種基于移動終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了無線通信、二維碼掃描、GPS定位以及Web Service等前沿技術(shù)，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)在提高電力設(shè)備巡檢工作的效率、質(zhì)量以及電力企業(yè)的管理水平的同時，有效地擴大了智能巡檢的普及性，對電力系統(tǒng)的安全運行具有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞： 電力設(shè)備； 智能巡檢； 二維碼掃描； GPS； 移動通信技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）05-55-04

Abstract： Power equipment tour-inspection plays an important role in keeping the power system working safely and steadily， and the quality and efficiency of inspection is closely related to the inspection mode. This paper analyzes the the current situation and existing problems of power equipment tour-inspection， and proposes a mobile intelligent tour-inspection system. The system uses the technologies of wireless communications， two-dimensional code scanning， GPS positioning， Web service and other cutting-edge technologies， and transfers the data via Mobile Internet. The system improves the efficiency and quality of power equipment inspection， and the management level of electric power enterprise， at the same time， effectively expanded the popularity of intelligent tour-inspection， and has practical significance to the safe operation of electric power system.

Key words： power equipment； intelligent tour-inspection； two-dimensional code scanning； GPS； mobile communication technology

0 引言

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行關(guān)系著人們生活乃至國家和社會的穩(wěn)定，每一次故障都可能給社會和人民帶來無法估量的損失[1]。電力巡檢作為一項維護電力系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)工作，能夠有效保證設(shè)備的安全性、提高設(shè)備可靠率、降低設(shè)備的故障率。巡檢工作是為了及時掌握設(shè)備的運行狀況和周圍環(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行修復(fù)。目前電力企業(yè)的電力設(shè)備種類多、數(shù)量大、分布范圍廣。由于缺乏移動終端的支持，在傳統(tǒng)的巡檢工作中，巡檢人員一般采用手工書面記錄的方式進行信息記錄，這使得巡檢工作受制于環(huán)境氣候條件、人員素質(zhì)、責(zé)任心等因素[2]，且存在著工作量巨大，巡檢效率較低，紙質(zhì)的巡檢記錄不易于保存等弊端。除此之外，電力企業(yè)在開展電力設(shè)備巡檢工作時，也會經(jīng)常出現(xiàn)巡檢人員工作不準時、不全面、不到位的情況，使得管理人員難以及時、準確、全面地了解巡檢狀況，及時做出合理的決策。

1 電力巡檢現(xiàn)狀分析

近年來，隨著物聯(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)，巡檢人員利用移動計算設(shè)備PDA（Personal Digital Assistant）讀取電力設(shè)備上的電子標簽以獲得相應(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)[3]。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，但由于所需投入經(jīng)費較高等原因，并沒有得到真正的普及。因此目前國內(nèi)的電力設(shè)備巡檢軟件仍然具十分廣闊的探索開發(fā)和創(chuàng)新的空間，主要體現(xiàn)在兩方面。第一方面，在基于RFID的巡檢系統(tǒng)中，必須配有電子標簽以及相應(yīng)的PDA才可以開展巡檢工作，且采用PDA巡檢存在數(shù)據(jù)存儲量有限、無法自動獲取巡檢任務(wù)、人機交互界面功能過于單調(diào)等缺陷[4]。由于PDA造價比較昂貴，多數(shù)電力企業(yè)因缺乏相應(yīng)資金支持而仍舊采用的傳統(tǒng)巡檢模式，或是PDA數(shù)量不足而使得巡檢工作的開展受到限制，因此電力設(shè)備的智能巡檢并沒有得到普及[5]。第二方面，智能手機、平板電腦以及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，更能擴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。

綜上所述，新一代的智能巡檢系統(tǒng)在降低使用成本的同時，更應(yīng)該充分地結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)等前沿技術(shù)讓系統(tǒng)能在基于Android/IOS等主流操作系統(tǒng)的智能移動終端上運行。

2 系統(tǒng)概述

基于移動終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)分為移動端和后臺管理端兩部分。其中，移動端采用M/S（Mobile/Server）移動技術(shù)架構(gòu)，后臺的管理系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）分層架構(gòu)。

系統(tǒng)設(shè)計充分考慮到應(yīng)用的便利性和可擴展性。采用移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，充分利用當(dāng)前移動終端設(shè)備具有良好的便攜性與普及性等特點，結(jié)合二維碼掃描技術(shù)、GPS定位等技術(shù)等，構(gòu)建了新型的網(wǎng)絡(luò)移動軟件架構(gòu)智能巡檢體系，圖1為本移動巡檢系統(tǒng)的技術(shù)路線圖。

巡檢工作開展前，先要完成巡檢系統(tǒng)的前期部署：由管理員對企業(yè)所屬區(qū)域中的所有電力設(shè)備進行統(tǒng)一編號，并生成相應(yīng)的二維碼貼在設(shè)備上，最后向數(shù)據(jù)庫中錄入所有設(shè)備的編號、地理位置等參數(shù)。

管理員可查看所有設(shè)備的參數(shù)資料、故障情況并針對實際需求制定巡檢計劃，利用后臺管理端將計劃發(fā)布，同時系統(tǒng)將自動向擔(dān)任本次巡檢任務(wù)的巡檢人員發(fā)送飛信提醒。圖2為數(shù)據(jù)流圖。

巡檢人員收到通知后登入到巡檢系統(tǒng)移動端，查看巡檢任務(wù)并按要求開展巡檢工作。本系統(tǒng)利用MD5算法對巡檢數(shù)據(jù)進行加密，以確保系統(tǒng)安全性。巡檢系統(tǒng)會對巡檢過程進行全程監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備出現(xiàn)故障，管理員可在后臺管理端查看具體情況并向維修部門發(fā)出故障維修通知。巡檢過程中獲取的電力設(shè)備的各項參數(shù)都會通過移動互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器，管理員可以通過巡檢系統(tǒng)的后臺管理端實時、精確、全方位地了解企業(yè)的電力設(shè)備狀況，及時做出合理的決策。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)采集

巡檢人員到達待檢設(shè)備后，利用移動終端上攝像頭掃描設(shè)備上的二維碼，獲取該二維碼所包含的設(shè)備/編號信息。

二維碼作為一種全新的信息儲存、傳遞和識別技術(shù)迅速地融入到社會生活當(dāng)中[6]。與傳統(tǒng)的一維條碼相比，二維碼在信息容量、編碼范圍、譯碼可靠性等諸多方面都有較大提升。 除此之外，低廉的成本及簡易的制作過程也使得二維碼的應(yīng)用得以涵蓋諸多領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，二維碼掃描技術(shù)起到了關(guān)鍵性作用。對比于前文提到的射頻技術(shù)（RFID）所伴隨產(chǎn)生的昂貴費用，本系統(tǒng)采用的二維碼掃描技術(shù)，快捷方便，經(jīng)濟成本低廉。

掃描二維碼時移動終端利用Google提供的地圖應(yīng)用接口、XML（Extensible Markup Language）等技術(shù)實現(xiàn)GPS定位功能[7]對移動終端所在位置進行定位，從而獲取巡檢人員所在地點的經(jīng)緯度信息。最后將設(shè)備編號、經(jīng)緯度信息與數(shù)據(jù)庫中原始錄入的信息進行比對，只有比對成功才能進行巡檢數(shù)據(jù)信息的輸入，從而確保了整個巡檢工作的可靠性，圖3為巡檢數(shù)據(jù)采集流程圖。

巡檢數(shù)據(jù)信息主要有：設(shè)備編號及參數(shù)、設(shè)備位置、瓷件、電氣連接件、音響、本體及基礎(chǔ)等。其中設(shè)備編號及參數(shù)由二維碼信息自動生成，設(shè)備位置信息由GPS定位系統(tǒng)自動生成，其他數(shù)據(jù)為員工自主填寫。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸與處理

本系統(tǒng)的后臺管理端采用B/S層架構(gòu)，分別為：用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層，如圖4所示。系統(tǒng)利用Web Service獲取巡檢相關(guān)信息，Web Service是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，像是一個“黑盒子”，它所提供的數(shù)據(jù)訪問接口能夠被智能移動終端、PC端等各種不同類型的平臺訪問。因此，只要符合Web Service的接口定義，不管來自何種平臺，基于何種編程語言的數(shù)據(jù)訪問請求，都能實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互[8]。移動端采用M/S架構(gòu)，通過第三方提供的SDK（Software Development Kit）來調(diào)用Web Service，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)以XML格式在移動終端與服務(wù)器之間的傳輸。

系統(tǒng)充分利用Web Service的開放性、跨平臺性等特點，結(jié)合HTTP和SOAP協(xié)議、XML數(shù)據(jù)解析技術(shù)[9]等，實現(xiàn)從移動終端到服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，圍繞巡檢工作的計劃制定、設(shè)備正/異常狀況記錄、巡檢過程監(jiān)控和巡檢數(shù)據(jù)處理等業(yè)務(wù)功能，進行模塊化設(shè)計。

巡檢系統(tǒng)后臺管理端由系統(tǒng)管理、巡檢管理、設(shè)備管理、統(tǒng)計報表、員工反饋以及幫助文檔六個模塊組成。主要實現(xiàn)內(nèi)容如下。①系統(tǒng)管理：對所有巡檢人員及管理員進行權(quán)限的分配、信息的更新與維護，便于工作的安排和巡檢計劃的落實。②巡檢管理：由管理員根據(jù)實際情況制定出合理的巡檢計劃，及時通知巡檢工作人員并對巡檢過程進行監(jiān)控。③設(shè)備管理：記錄企業(yè)內(nèi)所有電力設(shè)備的實時狀態(tài)、故障狀況、巡檢記錄信息等數(shù)據(jù)。④統(tǒng)計報表：服務(wù)器利用已有的數(shù)據(jù)信息生成多樣化報表，使管理員能夠更直觀、更全面地掌握電力設(shè)備的狀況。⑤員工反饋：巡檢人員將在巡檢工作中遇到的特殊事件或是對于巡檢工作的建議等及時反饋給系統(tǒng)管理員。⑥幫助文檔：提供所有設(shè)備的巡檢信息和參考數(shù)據(jù)，巡檢人員可根據(jù)幫助文檔中的相關(guān)標準進行巡檢，保證巡檢信息的準確性。

3.3 實時監(jiān)控

系統(tǒng)后臺管理端利用Web Service+Java Script技術(shù)實現(xiàn)監(jiān)控頁面與服務(wù)器進行無刷新的數(shù)據(jù)交換[10]，從而在監(jiān)控頁面內(nèi)動態(tài)地對設(shè)備故障情況進行實時刷新，使得管理員能及時掌握所有設(shè)備的實時狀況，若有電力設(shè)備出現(xiàn)故障可在第一時間保修。

在巡檢工作中，巡檢人員可根據(jù)設(shè)備的故障情況上傳“設(shè)備故障等級”信息，分別為“正?！?、“一級”、“二級”、“三級”，故障級別越高，表示設(shè)備的故障越嚴重。在監(jiān)控頁面里每個設(shè)備的不同故障等級都會用不同顏色來表示，“正常”為綠色，“一級”為黃色，“二級”褐色，“三級”則為紅色，若設(shè)備“未檢測”則顯示灰色。當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備故障并上傳相應(yīng)故障等級時，后臺管理端的“實時監(jiān)控”頁面中相應(yīng)設(shè)備的顏色將會改變，這使管理員能夠總覽所有設(shè)備的故障狀況，及時采取應(yīng)急措施。若巡檢員漏檢，可向該員工的移動終端發(fā)送飛信進行提醒。

4 結(jié)束語

基于移動終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)充分利用了智能終端普及率高的優(yōu)勢，支持搭載Android操作系統(tǒng)的智能手機、平板電腦等智能移動終端，具有成本低、覆蓋廣、操作簡便、界面交互性強等優(yōu)點。結(jié)合無線通信技術(shù)、二維碼掃描技術(shù)、GPS定位技術(shù)以及Web Service等前沿技術(shù)，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，搭建了一種新型的智能巡檢平臺，使電力巡檢工作更加專業(yè)化、智能化。與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，本系統(tǒng)有效地提升了電力設(shè)備巡檢的工作效率和電力企業(yè)的管理水平，“實時監(jiān)控”功能可保證巡檢工作質(zhì)量，使得管理員能夠及時、準確、全面地了解設(shè)備狀況，從而制定最佳的保養(yǎng)和維修方案。相比與RFID技術(shù)，本系統(tǒng)采用的二維碼掃描技術(shù)在控制經(jīng)濟成本、業(yè)務(wù)復(fù)雜度、應(yīng)用擴展性等諸多方面都有明顯優(yōu)勢，對于智能巡檢工作的普及有著重大的意義。

總的來說，本文所介紹的基于移動終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)提高了電力設(shè)備巡檢工作的效率、質(zhì)量以及電力企業(yè)的管理水平，實現(xiàn)了“無紙化智能巡檢”新模式，這對電力系統(tǒng)的安全運行具有現(xiàn)實意義。該系統(tǒng)有良好的應(yīng)用前景。

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