基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器儀表管理系統(tǒng)研究

郝韓兵 李冀 杜鵬 汪太平 劉鑫

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽合肥 230000)

0 引言

目前，電網(wǎng)企業(yè)設(shè)備管理中儀器儀表的種類和規(guī)模不斷擴大，成為日常管理中不可忽視的一個方面。以下屬某公司為例，前期在冊儀器儀表主要可分為金屬化學(xué)試驗、電氣試驗兩大類，并已對儀器儀表實行了賬、卡、物三合一管理，進行出入庫登記制度，但在管理上仍以人工方式為主，日常使用采用人工登記的方式，沒有形成信息化統(tǒng)一管理，導(dǎo)致在儀器儀表的定額、采購過程中難以形成基于數(shù)據(jù)的策略支持，可能造成儀器儀表的采購計劃、采購結(jié)果等和實際生產(chǎn)情況脫節(jié)，不能將儀器儀表的價值最大化。具體問題表現(xiàn)如下：

(1)無法了解企業(yè)儀器儀表的整體情況，如儀器儀表的構(gòu)成情況、數(shù)量分布、類型分布、價值分布等。

(2)使用人員在領(lǐng)用、歸還、送檢、維修等環(huán)節(jié)中，沒有有效的技術(shù)手段，對儀器儀表的過程行為行成記錄和匯總，最終導(dǎo)致在對儀器儀表的各類分析中，無法提供日常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，對儀器儀表如出現(xiàn)損壞、丟失等情況時，無法明確到具體責(zé)任人。

(3)領(lǐng)用人員在領(lǐng)用儀器儀表的過程中，無法了解到儀器儀表的在庫情況，往往通過電話詢問或者庫房現(xiàn)場查看的方式，來獲取儀器儀表的在庫情況，這種方式會導(dǎo)致工作量和人工成本的增加。

(4)對儀器儀表的使用率、返修率等情況，無法做到知根知底，僅能通過人工主觀經(jīng)驗作為分析依據(jù)，缺乏系統(tǒng)、準確的判斷。上級單位在批復(fù)儀器儀表采購和維修計劃的過程中，沒有數(shù)據(jù)依據(jù)作為支撐，可能導(dǎo)致出現(xiàn)需要的種類沒有采購，不需要采購或通過外委即可滿足需求的種類過度采購。

(5)對各類儀器儀表品牌的使用情況不能形成對比分析，可能導(dǎo)致采購的儀器儀表不是性價比最高的或最適合一線使用的品牌。

(6)儀器儀表在日常使用中，工作人員形成的使用經(jīng)驗、維修方法或心得體會等，無法通過統(tǒng)一的溝通交流平臺進行及時、有效記錄、分享[1]。

1 設(shè)計思路

結(jié)合資產(chǎn)全壽命周期管理理念，針對儀器儀表管理現(xiàn)狀，搭建一套既科學(xué)合理、又滿足工作要求的信息系統(tǒng)和效益分析模型，達到如下目的：

(1)借助先進技術(shù)手段，對儀器儀表的日常行為數(shù)據(jù)進行自動采集，同時和相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過接口等方式進行數(shù)據(jù)交互，在盡量不改變?nèi)粘Ｊ褂昧?xí)慣的前提下，采集儀器儀表的行為數(shù)據(jù)。

(2)構(gòu)建儀器儀表分析模型，結(jié)合指標構(gòu)建和定性分析，從多維度對儀器儀表的產(chǎn)出效益進行科學(xué)、合理的分析。

(3)基于采集到的行為數(shù)據(jù)，從多維度對儀器儀表的使用情況進行分析，最終為后期儀器儀表的定額分配、采購計劃審批、采購品牌選擇等各個方面提供決策依據(jù)。

(4)實時反映庫存、在用情況，幫助一線使用人員快捷了解儀器儀表的在用情況，避免員工時間和成本的浪費。

(5)形成儀器儀表知識庫，為使用者、管理者提供一個溝通、交流、學(xué)習(xí)和分享的平臺。

2 實現(xiàn)方式

2.1 應(yīng)用技術(shù)

(1)人臉識別技術(shù)。人臉識別技術(shù)是基于人的臉部特征，對于輸入的人臉圖像或者視頻流，首先判斷其是否存在人臉，如果存在人臉，則進一步辨別每個人臉的位置、大小和主要面部器官的位置信息。依據(jù)這些信息，進一步提取每個人臉中所蘊涵的身份特征，并將其與已知的人臉進行對比，從而識別每個人臉的身份[2]。

廣義的人臉識別實際包括構(gòu)建人臉識別系統(tǒng)的一系列相關(guān)技術(shù)，包括人臉圖像采集、人臉定位、人臉識別預(yù)處理、身份確認以及身份查找等；而狹義的人臉識別特指通過人臉進行身份確認或者身份查找的技術(shù)或系統(tǒng)[2]。在本次系統(tǒng)設(shè)計中，人臉識別技術(shù)主要應(yīng)用于生產(chǎn)管理中，通過數(shù)據(jù)采集和人臉識別的方式，對領(lǐng)用、送檢、維修、歸還操作人員進行識別和記錄。

(2)無線射頻技術(shù)(RFID)。無線射頻識別即射頻識別技術(shù)(RFID)，是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體(電子標簽或射頻卡)進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的，其被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一[3]。

無線射頻識別技術(shù)通過無線電波不接觸快速信息交換和存儲技術(shù)，通過無線通信結(jié)合數(shù)據(jù)訪問技術(shù)，然后連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，加以實現(xiàn)非接觸式的雙向通信，從而達到了識別的目的，用于數(shù)據(jù)交換，串聯(lián)起一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)。在識別系統(tǒng)中，通過電磁波實現(xiàn)電子標簽的讀寫與通信，根據(jù)通信距離，可分為近場和遠場，為此讀/寫設(shè)備和電子標簽之間的數(shù)據(jù)交換方式也對應(yīng)地被分為負載調(diào)制和反向散射調(diào)制[3]。

在本次項目中，RFID技術(shù)主要應(yīng)用于記錄儀器儀表出庫和入庫的信息。結(jié)合人臉識別技術(shù)，用以明確儀器儀表由誰在什么時間領(lǐng)用出庫和歸還入庫的。

(3)物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，IT行業(yè)又叫：泛互聯(lián)，意指物物相連，萬物萬聯(lián)。由此，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信[4]。

在本次項目中，此技術(shù)主要應(yīng)用方式為在庫房安裝模擬傳感器，通過傳感器的感應(yīng)選擇，明確儀器儀表的出入庫屬性，進而結(jié)合人臉識別技術(shù)、RFID技術(shù)，綜合確定儀器儀表是由誰在什么時間進行了出庫或入庫、存放位置以及業(yè)務(wù)管理所需的行為方式記錄。

2.2 設(shè)計應(yīng)用場景

(1)儀器儀表領(lǐng)用。使用人員通過系統(tǒng)或移動端“儀器儀表庫存情況查詢”模塊，查詢儀器儀表的在庫情況，如明確儀器儀表在庫，則可到庫房進行領(lǐng)用；如發(fā)現(xiàn)儀器儀表當(dāng)前不在庫，則可進一步通過“儀器儀表出庫臺賬表”查詢儀器儀表的出庫情況。

使用人員到庫房后，會自動被庫房的人臉識別設(shè)備識別，記錄該人員進入庫房的時間。

使用人員領(lǐng)用儀器儀表后，離開庫房前，在庫房門口電子設(shè)備或移動端手工選擇儀器儀表本次的出庫類型，如領(lǐng)用、送檢、維修、報廢。

使用人員離開庫房，會自動被庫房的RFID設(shè)備讀取到儀器儀表的出庫信息。并結(jié)合面部識別和手工選擇的出庫類型數(shù)據(jù)，自動形成儀器儀表的出庫登記信息。

(2)儀器儀表送檢。方式同上述“儀器儀表領(lǐng)用”。

(3)儀器儀表維修。方式同上述“儀器儀表領(lǐng)用”。

(4)儀器儀表歸還。使用人員攜帶儀器儀表到達庫房后，會自動被庫房的人臉識別設(shè)備識別，記錄該人員進入庫房時間。

使用的儀器儀表，會自動被庫房的RFID設(shè)備讀取到設(shè)備的入庫信息，自動形成儀器儀表的入庫登記信息。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

(1)基礎(chǔ)檔案模塊。記錄儀器儀表的基本信息，包括儀器儀表編號、名稱、類型、所屬班組、存放庫房、采購時間、采購金額、預(yù)計使用壽命、單次使用產(chǎn)生收入(估算)、RFID識別碼等信息?；拘畔⒅饕獜钠髽I(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)同步，目前個別信息需要由管理人員在同步的基礎(chǔ)上手工增加。

(2)庫存管理模塊。

出入庫登記：根據(jù)面部識別數(shù)據(jù)、RFID數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總，結(jié)合系統(tǒng)算法，自動生成儀器儀表的出入庫信息。

出入庫臺賬：結(jié)合出入庫信息，匯總生成儀器儀表的出入庫臺賬信息。

庫存情況查詢：以名稱、編號、所屬班組、存放庫房等信息作為查詢條件，查詢儀器儀表是否在庫。

(3)效益分析模塊。

分析指標庫：構(gòu)建效益分析模型，設(shè)置指標名稱、指標類型、取值范圍、計算方式等。

分析量表：選擇分析對象，確定分析期間，設(shè)置分析對象的分析量表，包括從指標庫中引用的分析指標、指標權(quán)重等信息。

效益分析(定量指標)：對分析量表中的定量指標實現(xiàn)自動取數(shù)，根據(jù)指標計算方式，結(jié)合庫存管理模塊的出入庫信息，自動計算指標得分。

效益分析(定性指標)：對分析量表中的定性指標進行人工評分。

(4)統(tǒng)計分析模塊。

使用率分析：借助圖形、報表，分析儀器儀表在某一個期間內(nèi)的使用率。

返修率分析：借助圖形、報表，分析儀器儀表在某一個期間內(nèi)的返修率。

效益分析結(jié)果匯總：結(jié)合效益分析模塊多個維度的評分情況，統(tǒng)計儀器儀表在某一期間內(nèi)的整體評分情況，并根據(jù)評分結(jié)果自動評級。

品牌對比分析：對比不同品牌在使用率、返修率、綜合效益等多個維度的綜合對比。

(5)知識分享模塊。

使用心得：員工可以通過此功能模塊上傳儀器儀表的使用心得、實踐經(jīng)驗等，并可設(shè)置查看權(quán)限。

操作手冊：由維護人員定期上傳各類儀器儀表的操作手冊、使用說明等，并可設(shè)置允許查看的范圍。

學(xué)習(xí)互動：通過交流論壇方式，所有用戶可以針對儀器儀表的使用、維護、檢修等進行在線的互動和討論，并能上傳相關(guān)附件、圖片、視頻等信息。

3 改進方向

目前，系統(tǒng)應(yīng)用所依托的技術(shù)和設(shè)備相對較為完善，但跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成和歷史信息的缺乏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)系統(tǒng)性不足，給應(yīng)用分析工作造成一定影響，特別是效益分析模型的建立，目前還較為簡單，需要歷史數(shù)據(jù)的不斷積累進而完善，最終實現(xiàn)對儀器儀表全壽命管理、全過程記錄、精準化分析?；诖?，主要從以下方面推動相關(guān)改進工作。

(1)擴展數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的深度。借鑒先進單位管理經(jīng)驗，完善信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入、采集方式，拓展儀器儀表種類的應(yīng)用范圍，減少人力資源投入，提高工作效率。

(2)優(yōu)化效益分析模型，構(gòu)建從采購到應(yīng)用支出、收益的精細化統(tǒng)計，通過對歷史數(shù)據(jù)的不斷積累和不同設(shè)備管理經(jīng)驗的相互借鑒，實現(xiàn)對決策管理的精準化支撐。

(3)通過系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)，最終實現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成和現(xiàn)場使用信息全自動采集，取消部分人工參與數(shù)據(jù)錄入的過程，提高分析數(shù)據(jù)的真實性和準確性。

4 結(jié)語

基于資產(chǎn)全壽命周期管理理念，設(shè)計、建立電網(wǎng)企業(yè)儀器儀表管理系統(tǒng)，運用新技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)、高效的管理設(shè)備，提高資產(chǎn)使用效率，同時通過建立儀器儀表效益分析模型，可為儀器儀表的定額分配、采購品牌選擇等方面提供決策依據(jù)。隨著歷史數(shù)據(jù)的不斷積累，數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值將愈加顯著，對設(shè)備的精益化管理水平也將不斷提高。