移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)研究

國(guó)網(wǎng)福建檢修公司 黃金魁

由于變電站設(shè)備得到廣泛運(yùn)用，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生海量的設(shè)備數(shù)據(jù)，在涌入調(diào)度主站后，會(huì)增加調(diào)度主站的數(shù)據(jù)處理壓力，不利于智能電網(wǎng)設(shè)備精細(xì)化管理工作的展開。傳統(tǒng)的變電站設(shè)備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸雖然能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備信息的傳輸，但難以對(duì)如此海量的變電站設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和遠(yuǎn)程交互，導(dǎo)致事故發(fā)生。為此，電力行業(yè)廣泛研究了通過實(shí)現(xiàn)對(duì)操作前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)核對(duì)從而提高變電站電氣設(shè)備操作準(zhǔn)確性和速度的相關(guān)技術(shù)。在這種背景下，本文將移動(dòng)終端引入到了該領(lǐng)域，移動(dòng)終端指的是可以在便攜式攜帶使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備，能夠更方便、及時(shí)地接收到相關(guān)信息，文章通過設(shè)計(jì)一種新型的能夠穩(wěn)定地由終端向主端傳輸變電站設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的移動(dòng)終端設(shè)備，以期能夠使電力系統(tǒng)各部門及時(shí)溝通變電站電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以避免事故的發(fā)生。

1 基于移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)采集層硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集層主要由數(shù)據(jù)采集器組成，整個(gè)采集器無設(shè)置開關(guān)和按鍵，所有的參數(shù)設(shè)置均通過串口與計(jì)算機(jī)相連，再與軟件中的語(yǔ)音視頻通信功能與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能組合使用，從而實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程交互。

1.2 通信管理層硬件設(shè)計(jì)

在通信管理層的硬件設(shè)計(jì)中，需要在移動(dòng)終端安裝一個(gè)內(nèi)嵌式的靜電距離感應(yīng)機(jī)制以接收感應(yīng)裝置接收到的采集數(shù)據(jù)，感應(yīng)裝置應(yīng)該安置在變電站附近，還要使其能夠確定移動(dòng)終端的具體位置，一旦移動(dòng)終端中的告警模塊發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備周邊區(qū)域有強(qiáng)電場(chǎng)，則立即自動(dòng)發(fā)送報(bào)告，實(shí)現(xiàn)靜電告警，以有效減少無用變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收以及主端服務(wù)器的負(fù)荷，提高數(shù)據(jù)收集能力、傳輸能力和分析處理能力，減少信息響應(yīng)時(shí)間和系統(tǒng)維護(hù)工作的工作量。

2 基于移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 語(yǔ)音視頻通信模塊設(shè)計(jì)

在變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)中增加視頻語(yǔ)音通信模塊有利于移動(dòng)終端與主端之間的信息交流，該模塊主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理、語(yǔ)音視頻通信管理子系統(tǒng)以及協(xié)同輔助模塊，其中的數(shù)據(jù)庫(kù)用于接收并保存客戶端發(fā)送的信息，利用以上語(yǔ)音視頻通信模塊的設(shè)計(jì)增強(qiáng)信息交流的準(zhǔn)確性和雙方信息交流的實(shí)時(shí)性。

2.2 網(wǎng)絡(luò)連接功能設(shè)計(jì)

基于移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)還需要擁有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的功能，以便移動(dòng)終端在行進(jìn)過程中也能及時(shí)連接主端網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)接收命令或發(fā)送信息，該功能只需要如同移動(dòng)通信設(shè)備一樣能夠連接到變電站的局域網(wǎng)如WiFi、4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等即可。

2.3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊設(shè)計(jì)

基于移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)除了需要保持通信狀態(tài)外，還需要增加數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊，在移動(dòng)終端后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，為保證數(shù)據(jù)界面中的瀏覽和傳輸效果，使攜帶移動(dòng)終端的工作人員能夠快速捕捉信息，需要對(duì)收集到的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的格式轉(zhuǎn)換，并將格式數(shù)據(jù)源進(jìn)行重組操作，然后再?zèng)Q定是否上傳。上傳后，還需要將數(shù)據(jù)采集器捕捉到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源進(jìn)行同步傳輸和處理。

2.4 遠(yuǎn)程調(diào)度模塊設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程調(diào)度模塊是整個(gè)變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新的核心部分，其主要是為了輔助移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)視頻調(diào)度和移動(dòng)對(duì)講功能。遠(yuǎn)程調(diào)度模塊具備多任務(wù)實(shí)時(shí)操作的功能，能夠提供監(jiān)視、移動(dòng)方向控制、警報(bào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能。同時(shí)還能夠?qū)④浖陀布O(shè)施有機(jī)聯(lián)系在一起，以作為一個(gè)多系統(tǒng)平臺(tái)的信息聯(lián)絡(luò)機(jī)制，根據(jù)移動(dòng)終端遠(yuǎn)程調(diào)度功能模塊接收到的來自數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊的數(shù)據(jù)，并使用移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、命令發(fā)布等行為。

2.5 系統(tǒng)自動(dòng)化功能設(shè)計(jì)

為了更智能地能幫助現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行變電站的信息交互，配合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)設(shè)備巡檢、狀態(tài)確認(rèn)等協(xié)同作業(yè)，需要進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)化功能設(shè)計(jì)。這是因?yàn)殡S著電網(wǎng)數(shù)據(jù)不斷擴(kuò)大，就必須充分利用變電站視頻語(yǔ)音通信以及遠(yuǎn)程調(diào)度功能中的信息處理能力，對(duì)海量數(shù)據(jù)流進(jìn)行分流，區(qū)分有用及無用設(shè)備數(shù)據(jù)信息，并在主端完成設(shè)備數(shù)據(jù)的處理，最后將處理結(jié)果展示給攜帶移動(dòng)終端設(shè)備的工作人員，以減少數(shù)據(jù)計(jì)算量和設(shè)備運(yùn)行信息的傳輸響應(yīng)時(shí)間。

表1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)旨在測(cè)試設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠加強(qiáng)變電站設(shè)備數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程交互能力，為此，首先對(duì)某市電力公司提供的設(shè)備信息進(jìn)行處理，得到500條處理后的變電站設(shè)備數(shù)據(jù)信息，并設(shè)置同樣容量的干擾數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)信息對(duì)比設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)方法的數(shù)據(jù)冗余、響應(yīng)時(shí)間和調(diào)度準(zhǔn)確性。

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境分為主端環(huán)境和終端環(huán)境，其具體的服務(wù)器配置如表1所示。

通過表1所示的硬件或軟件設(shè)施模擬變電站與主站之間遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的環(huán)境，并使用路由器直接連接，通過兩個(gè)系統(tǒng)處理這些設(shè)備數(shù)據(jù)的能力判斷二者之間的優(yōu)劣。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別探討兩種系統(tǒng)在這些調(diào)度數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)冗余度、畫面響應(yīng)時(shí)間以及準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)冗余度的計(jì)算公式如下所示：

其中，Q為相鄰屬性值變化次數(shù)的累加和；m為計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的行數(shù)；n為計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)的列數(shù)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)上述1000條設(shè)備數(shù)據(jù)的處理能力，其冗余度、響應(yīng)時(shí)間以及準(zhǔn)確度的計(jì)算結(jié)論如表2所示。

由表2可知，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)冗余度約為傳統(tǒng)系統(tǒng)的一半，其響應(yīng)時(shí)間也低于傳統(tǒng)系統(tǒng)，而且在準(zhǔn)確性方面本文系統(tǒng)最高可達(dá)到99%。因此可以判斷設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的處理能力優(yōu)于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，且功能更加全面，能夠幫助攜帶移動(dòng)終端的電力人員更快捷準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障變電站設(shè)備的處理。

結(jié)束語(yǔ)：現(xiàn)如今，海量的數(shù)據(jù)信息極為考驗(yàn)變電站交互系統(tǒng)的運(yùn)行能力，為此，本文研究了基于移動(dòng)終端的變電站遠(yuǎn)程交互系統(tǒng)，利用軟件和硬件方面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的處理和分析，并將處理結(jié)果及時(shí)反饋給電力人員，從而及時(shí)對(duì)故障設(shè)備的處理和更換，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果