淺析泛在物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)備運維檢修階段的應(yīng)用

白雪峰

（國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）

1 智能終端與泛在物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)系

隨著計算機技術(shù)和各類硬件的快速發(fā)展，可供使用的智能設(shè)備種類越來越多。本文提到的智能終端僅指具有獨立操作系統(tǒng)、具備運行數(shù)據(jù)分析程序的移動裝置和獨立無線信息傳輸裝置。借助這樣的智能移動終端，工作人員可以獲得關(guān)于設(shè)備信息的高效服務(wù)，從而提高運維檢修工作質(zhì)效[1]。

1.1 本文用到的智能終端

移動式平板電腦、無線頭盔通信裝置、混合現(xiàn)實MR（mixed reality） 穿戴式電腦。下面將簡述這3種設(shè)備在物聯(lián)過程中的功用。

a）移動式平板電腦：完成設(shè)備識別和數(shù)字臺賬的輸入和查詢。

b）無線頭盔通信裝置：遠程連接工作現(xiàn)場和指揮中心，提供實時高清視頻通信服務(wù)。

c）MR穿戴式電腦：克服設(shè)備拆解過程的時空障礙，實現(xiàn)大部分工作場景下的設(shè)備1∶1拆解。

其中無線頭盔通信裝置是物聯(lián)網(wǎng)中具備視頻信息聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)囊惶自O(shè)備，具備物聯(lián)網(wǎng)典型特征。高清視頻的傳輸是與5G通信發(fā)展緊密相連的，直接關(guān)系到視頻是否流暢。移動式平板電腦和MR穿戴式電腦是綜合功能強大并具有獨立操作系統(tǒng)的智能設(shè)備，較單一功能的物聯(lián)裝置，它們具有綜合信息分析和提供多種服務(wù)功能的特點。

1.2 二維碼和RFID的使用

結(jié)合國網(wǎng)公司推行的設(shè)備唯一ID，使用二維碼或射頻識別技術(shù)RFID（radio frequency identification）來實現(xiàn)設(shè)備與智能終端的連接。它記錄了變電設(shè)備的身份信息，讀取它就可以快速完成物與數(shù)字臺賬之間的關(guān)聯(lián)，進而實現(xiàn)準確登記和查詢。

在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器提供的是物體或環(huán)境的狀態(tài)信息，二維碼提供的是物體的身份信息。它們雖然構(gòu)成形式和裝置復(fù)雜程度不同，但在物聯(lián)網(wǎng)中功能卻是相似的，都是提供物體（環(huán)境） 的信息以便與相關(guān)物體產(chǎn)生連接。本文就是通過變電設(shè)備的身份信息，將變電設(shè)備與對應(yīng)的數(shù)字臺賬相連。

1.3 用增強現(xiàn)實完成設(shè)備拆解

借助增強技術(shù)，可以在很狹窄的空間完成大型設(shè)備的拆解（見圖1），幫助工作人員直觀、快捷地進行設(shè)備結(jié)構(gòu)分析，輔助完成故障位置的定位和檢修方案的制定[2-3]。

圖1 創(chuàng)新工作室內(nèi)1∶1拆解110 kV油CT

本套MR設(shè)備目前造價較高，未達到普及水平，但是通過新設(shè)備的應(yīng)用可以看到，物聯(lián)網(wǎng)具有極大的拓展性，可以將各類不同功能的設(shè)備連接在一起。使用者可以選擇自己需要的設(shè)備，設(shè)備也可以通過智能終端的邊緣計算，得到其他輔助設(shè)備的服務(wù)。比如，變電設(shè)備的測溫裝置獲取了設(shè)備的高溫數(shù)值，內(nèi)置的程序判斷該溫度需要啟動風機進行冷卻，于是發(fā)出指令啟動了風機，實現(xiàn)了變電設(shè)備和風機之間的連接。

2 設(shè)備臺賬數(shù)字化

在變電站設(shè)備臺賬管理中，有很多是紙質(zhì)臺賬，存在遺失和損壞的問題，在保存和維護上也耗費人力且查找信息困難，無法進行快速檢索。設(shè)備臺賬的數(shù)字化管理，將眾多紙質(zhì)臺賬轉(zhuǎn)為電子臺賬，經(jīng)過信息篩選構(gòu)建具有發(fā)掘價值的數(shù)據(jù)[4]。在軟件開發(fā)過程中建立日常工作所需的信息檢索模式，依托內(nèi)化決策判據(jù)實現(xiàn)可視化界面的關(guān)鍵信息提示功能，輔助繁雜瑣碎的日常工作，避免疏漏造成的不良影響。

2.1 數(shù)字管理信息框架

臺賬數(shù)據(jù)以設(shè)備為主體，圍繞設(shè)備建立巡視記錄、缺陷記錄、檢修記錄、基礎(chǔ)參數(shù)、備品備件等數(shù)字臺賬。這些臺賬在運維檢修工作中會經(jīng)常用到。此外還有設(shè)備結(jié)構(gòu)圖紙、變電站建設(shè)圖紙等，由于它們屬于圖紙類信息，所以在本文中未做數(shù)據(jù)分析，僅對可以進行數(shù)據(jù)檢索的臺賬進行管理。

臺賬信息的輸入通過固定的操作界面進行登記，其記錄對象通過上文提到的智能終端獲得身份信息，所填寫的其他臺賬內(nèi)容來自于實踐需求，將設(shè)備運維關(guān)鍵信息進行記錄，并在應(yīng)用過程中不斷完善并固化。

2.2 各類信息聯(lián)結(jié)方式

各臺賬之間通過設(shè)備的唯一ID作為辨識標簽，實現(xiàn)各臺賬的信息關(guān)聯(lián)，使得應(yīng)用過程中可以自由地在各類表單中獲取需要的信息。

擁有變電設(shè)備的綜合信息后，借助軟件可以快速查看設(shè)備的缺陷記錄、檢修記錄，確定設(shè)備的故障原因[5]。

有很多設(shè)備故障是上次故障分析不到位遺留下來的，根據(jù)數(shù)據(jù)的查詢就可以有效避免錯誤分析定位，提高檢修的準確性。

數(shù)字臺賬能橫向比對，可以方便地在數(shù)據(jù)庫中得到檢索結(jié)果，通過比對可以找到同類故障，得到有效準確的處理方案。

2.3 數(shù)字臺賬的價值發(fā)掘

數(shù)字化后的設(shè)備臺賬，可以借助數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，高速地進行統(tǒng)計分析。筆者通過編寫程序?qū)?shù)據(jù)篩選分析策略轉(zhuǎn)化為計算機語言，能在計算機后臺完成數(shù)據(jù)處理并在操作界面顯示最終分析結(jié)果。

在積累記錄的同時，完善檢修策略庫，讓運維檢修從人工編制走向人工智能，準確定位，快速決策。

3 應(yīng)用實例

筆者以數(shù)字臺賬中的檢修工作記錄為例，展示變電設(shè)備、智能終端、設(shè)備檢修記錄、設(shè)備三維結(jié)構(gòu)信息之間的聯(lián)結(jié)，簡述這樣的聯(lián)結(jié)如何輔助工作人員快速反應(yīng)、準確定位。

3.1 二維碼識別變電設(shè)備

用移動PC掃描設(shè)備二維碼（見圖2），在彈出的界面上登記檢修記錄。在登記時，將檢修關(guān)鍵環(huán)節(jié)的影像資料上傳于服務(wù)器。查詢設(shè)備檢修記錄時，只需要在查詢界面掃描設(shè)備二維碼就可以獲得設(shè)備的歷史檢修記錄，還可獲取同類設(shè)備的檢修記錄進行參照。

圖2 220 kV某變電站組合電器實物ID

3.2 數(shù)字化檢修記錄的信息類型

設(shè)備信息有檢修人員登記的檢修記錄，也有運維人員登記的缺陷記錄。為了直觀便捷地開展一次設(shè)備的故障排除，在服務(wù)器中還存儲了設(shè)備的三維模型信息（見圖3） 與設(shè)備設(shè)計階段的數(shù)字化移交對接，將設(shè)備信息的復(fù)用價值提高[6]。我們也可以借助MR設(shè)備獲得變電設(shè)備結(jié)構(gòu)模型并實時進行拆解，獲得故障位置三維空間信息。

圖3 與實體設(shè)備對應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型

3.3 檢修記錄數(shù)據(jù)價值挖掘

在移動PC上可以通過掃碼查看本設(shè)備的歷史檢修記錄，在總的設(shè)備管理界面，還可以顯示出各類設(shè)備檢修的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如圖4所示。查看統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的分布情況。由于數(shù)字記錄詳盡，我們通過查看歷史檢修記錄中的影像資料，通過總結(jié)分析，就可以將該類設(shè)備的高頻故障進行總結(jié)并添加到設(shè)備故障典庫中，為后期智能分析提供數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的積累，可使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)逐步實現(xiàn)智能分析，減少人為操作。

4 泛在物聯(lián)網(wǎng)提升運維質(zhì)效的推廣價值

本文簡述了設(shè)備運維檢修階段進行泛在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，既可以將應(yīng)用范圍向前期設(shè)備設(shè)計、安裝對接延伸，也可向后期的資產(chǎn)管理與設(shè)備退役進行延伸。因為具有不斷擴展的特點，所以開發(fā)人員可根據(jù)實際需求不斷增加物聯(lián)設(shè)備和信息管理類型。

圖4 檢修記錄后臺自動統(tǒng)計分析

不同專業(yè)通過二維碼中記錄的唯一設(shè)備ID實現(xiàn)實物與臺賬的連接并進行數(shù)據(jù)共享，達到互聯(lián)互通的效果，提高了不同專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)效率。

通過增加設(shè)備的物聯(lián)設(shè)備，既可多方位提供設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)綜合評價，也可以在物聯(lián)裝備之間通過物與物之間自主完成功能動作，提高設(shè)備自動化水平，讓設(shè)備管理更加綜合全面，進一步提高工作質(zhì)效。