電力企業(yè)的安全管理監(jiān)控系統(tǒng)分析

內(nèi)蒙古電力（集團）有限責(zé)任公司鄂爾多斯電業(yè)局伊金霍洛供電分局 古 帆

安全管理是電力企業(yè)日常管理工作的重要內(nèi)容，電力企業(yè)日常運營過程中始終存在安全風(fēng)險，隨著電力系統(tǒng)復(fù)雜性提升，傳統(tǒng)使用人力開展安全監(jiān)控的方式不僅投入大，而且很難滿足監(jiān)控要求，為了解決目前的電力企業(yè)安全管理需求，建立安全監(jiān)控系統(tǒng)就成為了開展安全管理工作的重要方法。為此，電力企業(yè)需要對監(jiān)控系統(tǒng)的建立加強研究，探索更符合自身需求的安全監(jiān)控系統(tǒng)。本文分析了安全管理監(jiān)控系統(tǒng)的功能、具體設(shè)計方法、設(shè)計原則，希望通過研究，能幫助電力企業(yè)建立更符合需求的安全管理監(jiān)控系統(tǒng)，提升電力企業(yè)的安全管理水平。

1 電力企業(yè)安全管理監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用背景

由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性提升，以及社會用電要求增加，電力企業(yè)進行安全管理的難度和壓力都在增加。為了確保安全管理效果，電力企業(yè)需要加強安全管理監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，構(gòu)建更加自動化的安全管理方式，滿足現(xiàn)階段的安全管理需求。目前電力企業(yè)在安全管理監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中，普遍存在信息比較零散、需要人工重新組合計算等問題，導(dǎo)致安全管理監(jiān)控系統(tǒng)的使用比較困難，難以取得期望的效果；由于系統(tǒng)開發(fā)程度比較低，因此很難對各項業(yè)務(wù)都提供有效的支持，所以存在深度管理效果比較薄弱的問題[1]。實際工作中，系統(tǒng)還普遍存在交互性體驗弱的情況，例如可視化信息控制界面不足、監(jiān)控信息不全面等，導(dǎo)致電力企業(yè)在使用系統(tǒng)后并不能得到全面的數(shù)據(jù)，難以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的宏觀、整體掌控。

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云技術(shù)、計算機技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電力企業(yè)借助先進技術(shù)構(gòu)建更為穩(wěn)健的安全管理監(jiān)控系統(tǒng)有比較大的可能?？稍谠贫私⑼卣剐暂^強的系統(tǒng)，解決管理口徑不統(tǒng)一的問題，充分利用IT 技術(shù)進行深度管理，而且能更有效地完成各方面數(shù)據(jù)的匯總，方便公司從總體上進行宏觀決策和掌控。在交互技術(shù)水平提升的今天，計算機的數(shù)據(jù)可視化能力相比過去更強，各種可視化圖形界面都能滿足電力企業(yè)的要求，有利于企業(yè)使用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件資源，提供滿足電腦、移動端擴展需求的管理系統(tǒng)，提升對安全監(jiān)控工作的效率。

2 安全監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

2.1 視頻監(jiān)控管理功能

視頻監(jiān)控功能是安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能之一，能減輕工作人員壓力，并保持對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)控。由人員保持巡邏監(jiān)控并不現(xiàn)實，必須使用科技手段進行變電站的監(jiān)控工作，發(fā)現(xiàn)工作中的問題后可以馬上做出反應(yīng)并解決。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力企業(yè)內(nèi)部有非常廣泛的應(yīng)用范圍，必須保證可以維持穩(wěn)定的監(jiān)控功能，一旦監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題導(dǎo)致工作人員不能正常操作，將會嚴(yán)重影響監(jiān)控工作。視頻監(jiān)控管理包括實時監(jiān)控管理、定時監(jiān)控管理、監(jiān)控范圍管理、監(jiān)控視頻管理、監(jiān)控屏設(shè)置管理。實時監(jiān)控管理是24小時的連續(xù)性管理方式，所有的視頻監(jiān)控內(nèi)容都要同步到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，方便人員查閱，并且自動識別視頻中的異常情況，及時提供警告[2]。

2.2 監(jiān)控設(shè)備管理

監(jiān)控設(shè)備管理包括對設(shè)備基礎(chǔ)信息的管理、所有設(shè)備的使用狀況管理、維修信息管理、設(shè)備綜合信息分析。通過該功能，電力企業(yè)的管理人員和維修人員可以知曉設(shè)備的運行狀況，通過查閱設(shè)備維修的歷史信息，能夠?qū)υO(shè)備功能和質(zhì)量進行評估，分析設(shè)備的使用情況，制定設(shè)備的使用計劃。

2.3 監(jiān)控警告功能

安全管理監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行存在比較嚴(yán)重的問題，需要自動發(fā)出警告信息，并根據(jù)系統(tǒng)的安全問題自動進行一系列調(diào)節(jié)工作，避免事故出現(xiàn)[3]。通過該方法可以為電力企業(yè)提供更多的預(yù)警信息，方便工作人員在獲得信息后馬上展開工作，根據(jù)警告中的故障部位、等級、狀況制定解決方案，及時解決問題。相關(guān)人員也可查閱警告日志，了解過去系統(tǒng)的運行情況并進行相關(guān)操作。

3 系統(tǒng)非功能性要求

3.1 經(jīng)濟可行性

對于企業(yè)而言，系統(tǒng)使用的經(jīng)濟效益決定系統(tǒng)是否會被投入使用，電力企業(yè)所建立的管理監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該能降低系統(tǒng)的管理資金投入，或者能提升電力系統(tǒng)運行效率、通過快速排除故障減少運行中的損失。很多電力企業(yè)都會投入大量資金進行電力維護，在系統(tǒng)運行后，應(yīng)保證系統(tǒng)能減少人力資源的投入，降低人工成本，也能減少電力系統(tǒng)運行的隱患。單純采取視頻監(jiān)控或者監(jiān)控數(shù)據(jù)都不能實現(xiàn)綜合效益，所以系統(tǒng)應(yīng)該融合不同的功能，滿足電力綜合監(jiān)控的要求。另一方面，對于不能投入過多資源的電力企業(yè)，系統(tǒng)建立過程中也要避免盲目使用價格昂貴的新技術(shù)和擴大系統(tǒng)規(guī)模，滿足真實的使用需要。

3.2 技術(shù)可行性

電力系統(tǒng)的監(jiān)控管理是一項比較復(fù)雜的工作，需要正確選擇技術(shù)，并在投入運營后依然對系統(tǒng)提供足夠的技術(shù)支持，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。隨著圖像識別技術(shù)的快速發(fā)展，視頻技術(shù)的使用已經(jīng)不是問題，該技術(shù)在電力領(lǐng)域也能獲得比較好的使用[4]。對于電力企業(yè)而言，其他相關(guān)技術(shù)選擇時應(yīng)該優(yōu)先考慮技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和功能性，以及結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)時間選擇易于開發(fā)的技術(shù)。目前常用JAVA 語言進行開發(fā)，可以快速實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，也能滿足對系統(tǒng)在穩(wěn)定性、安全性等方面的需求。

3.3 系統(tǒng)運行環(huán)境可行性

系統(tǒng)需要穩(wěn)定的運行環(huán)境才能投入使用，以及滿足相關(guān)穩(wěn)定性要求，所以需要進行綜合性的設(shè)計，除了正確使用軟件技術(shù)，也要做好對硬件環(huán)境的構(gòu)建，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行、功能齊全的需要。比如需要保證系統(tǒng)的處理器具有足夠的運算能力、硬盤空間可滿足長時間使用需求、內(nèi)存空間能滿足同時處理大量數(shù)據(jù)的需要。一般需要利用圖形、表格等方式分析對系統(tǒng)的實際需求，然后對不同模塊進行UML 建模，明確系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；其次，可以參考其他理論研究結(jié)果和實踐經(jīng)驗，通過整合一些先進案例，確定系統(tǒng)的運行環(huán)境。

4 系統(tǒng)總體設(shè)計

4.1 系統(tǒng)該設(shè)計原則

保證系統(tǒng)的可靠性。電力系統(tǒng)的安全監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用時，系統(tǒng)必須具備足夠的可靠性，能長時間維持正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。比如能夠?qū)ψ冸娬舅械墓收线M行監(jiān)控并記錄，保證電力工作的正常進行。針對系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理需求，確定系統(tǒng)所使用的軟硬件規(guī)格，避免數(shù)據(jù)處理負(fù)荷過高導(dǎo)致系統(tǒng)難以正常運行，保證快速發(fā)現(xiàn)隱患并發(fā)出警報，及時進行故障的搶修工作。

系統(tǒng)設(shè)計的實用性。實用性在于系統(tǒng)實現(xiàn)后的功能可以滿足電力企業(yè)的監(jiān)控需求，避免系統(tǒng)中存在過多無用功能，或者有些重要的功能使用過于繁瑣影響系統(tǒng)的使用效率。因此，在系統(tǒng)設(shè)計時必須從電力企業(yè)監(jiān)控的整體使用需求角度考慮，而不是單純專注于對某一項功能的設(shè)計，甚至在組織功能時也要根據(jù)實際使用情況進行組織，使UX 設(shè)計能滿足用戶的實際操作習(xí)慣，方便用戶快速上手，并高效完成各項管理工作[5-7]。

系統(tǒng)的開放性和擴展性。電力企業(yè)的監(jiān)控需求會隨著技術(shù)變動變化，需要監(jiān)控系統(tǒng)做出功能上的改變，同時系統(tǒng)也需要針對模塊不斷升級，提升系統(tǒng)的性能，因此系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮開放性和拓展性的需求。設(shè)計過程中可以使用更為開放的技術(shù)，提供足夠的系統(tǒng)接口，滿足和不同系統(tǒng)之間聯(lián)動、更新軟件的要求。在設(shè)計之初，也需要考慮功能變更的需要，所以必須使用低耦合的設(shè)計方式，確保系統(tǒng)具備足夠的擴展?jié)摿?，滿足未來功能完善的需求。

4.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。為了能高效完成數(shù)據(jù)的管理，迅速切換各類監(jiān)控功能，并降低系統(tǒng)日常的運營維護成本，監(jiān)控系統(tǒng)的不同功能模塊都要使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。針對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、安全風(fēng)險評估數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，規(guī)定數(shù)據(jù)的實時指標(biāo)和歷史指標(biāo)，方便未來開展管理工作。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。實現(xiàn)統(tǒng)一信息庫之后，數(shù)據(jù)具有更高的應(yīng)用效率，為方便監(jiān)控可以使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以及完成對系統(tǒng)運行狀態(tài)的評估。通過建立智能化的全景監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)電力設(shè)備的配置、性能、運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實時提供警告信息，所有的信息解析、數(shù)據(jù)泛化都采用統(tǒng)一的格式在數(shù)據(jù)庫中儲存，系統(tǒng)平臺可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口將配置發(fā)送到系統(tǒng)平臺。

4.3 系統(tǒng)各項功能設(shè)計

4.3.1 視頻功能設(shè)計

目標(biāo)在于可以提供視頻信息方便工作人員隨時利用視頻信息獲取和查詢電力設(shè)備的工作狀況，除了前文提到的各類功能，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也要具有監(jiān)控設(shè)置功能和設(shè)備管理功能，方便對變電相關(guān)區(qū)域和監(jiān)控信息和視頻進行管理，利用設(shè)置功能滿足電力企業(yè)的定制化需求，提升監(jiān)控條理的清晰度。視頻監(jiān)控管理功能中，需要用戶先點擊屏幕中的按鈕觸發(fā)，然后進入視頻監(jiān)控管理頁面，對不同的位置選擇操作方式和監(jiān)控方式，或者根據(jù)需要自行定制監(jiān)控方式和監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。在處理這些監(jiān)控方式時，同時要向數(shù)據(jù)庫發(fā)送請求，數(shù)據(jù)庫接收到數(shù)據(jù)之后會操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后將操作結(jié)果返回到視頻監(jiān)控管理界面。

4.3.2 監(jiān)控設(shè)備管理

監(jiān)控設(shè)備管理系統(tǒng)可以滿足工作人員管理監(jiān)控設(shè)備的要求，根據(jù)自身實際需要定制設(shè)備的工作方式和檢查監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。為此，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計專門的主界面、設(shè)備管理頁面方便管理，管理人員可以根據(jù)監(jiān)控設(shè)備的類型開展管理工作，系統(tǒng)會將各種操作存入數(shù)據(jù)庫。用戶需要通過登錄的方法進入到系統(tǒng)的主界面，系統(tǒng)用戶對可以驗證用戶的錄入信息，確定人員信息無誤之后才可以進入系統(tǒng)。然后通過菜單選取進入到設(shè)備的管理頁面，工作人員根據(jù)設(shè)備的類別選擇將要進行管理的設(shè)備、查閱設(shè)備的工作狀態(tài)、設(shè)備工作日志、設(shè)備維修日志。在智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下可以引進智能技術(shù)，自動識別和判斷監(jiān)控設(shè)備的運行狀況和故障，提供設(shè)備的調(diào)整方法。

4.3.3 監(jiān)控警告設(shè)計

監(jiān)控警告管功能中，警告可以提供設(shè)備信息、設(shè)備參數(shù)，企業(yè)可以根據(jù)需要制定警告標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置警告功能和警告類別，獲得警告后可以查閱警告信息。警告功能的運行邏輯、用戶進入頁面的登錄方式和其他方式基本一致，在用戶進入界面后可以獲得符合自身權(quán)限、職位的警告信息，以及根據(jù)用戶權(quán)限允許進行警告功能設(shè)定。所有的警告信息、用戶操作信息都會同步到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)的底層邏輯運行中，系統(tǒng)會根據(jù)用戶提交的監(jiān)控操作請求調(diào)用方法，然后在方法調(diào)用過程中進行數(shù)據(jù)交互，并將交互后的結(jié)果返回可視化界面。

4.3.4 統(tǒng)計報表設(shè)計

統(tǒng)計報表系統(tǒng)能夠統(tǒng)計設(shè)備的運行狀況、監(jiān)控設(shè)備的運行狀況、設(shè)備運行日志、警告信息匯總，用戶可以查看不同類型的統(tǒng)計信息。用戶使用統(tǒng)計報表功能時，先登錄主系統(tǒng)頁面選擇統(tǒng)計報表頁面，然后選擇統(tǒng)計報表種類，完成上述操作后會從數(shù)據(jù)庫調(diào)用統(tǒng)計報表，向用戶界面返回信息。

綜上，電力企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)需要充分應(yīng)用信息技術(shù)，構(gòu)建可以完成視頻監(jiān)控、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控等功能的全景監(jiān)控系統(tǒng)，通過云端在網(wǎng)上完成部署，滿足PC 端、移動端的使用功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)需要融合智能化功能，可以自動完成設(shè)備運行狀態(tài)分析，向工作人員提供警告，分析系統(tǒng)運行風(fēng)險，保證電力企業(yè)可以迅速采取行動，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。