電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)管理系統(tǒng)的信息化設(shè)計

劉 水 ， 吳 田 ，2， 李金喜

（1.江西省電力科學(xué)研究院 江西 南昌 330096；2.新建供電公司 江西 南昌 330096；3.上饒供電公司 江西 上饒 334000）

電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)就是按照現(xiàn)場標準化作業(yè)的要求，定期或有針對性地對電網(wǎng)各類設(shè)備進行巡視檢查、檢修試驗、帶電作業(yè)等工作，及時地發(fā)現(xiàn)、分析、解決存在的缺陷和問題。傳統(tǒng)作業(yè)采用先手工紙張現(xiàn)場記錄，再人工輸入到電腦的方式，需消耗大量的人力物力，最重要的是作業(yè)行為、作業(yè)過程和作業(yè)效率無法得到保證，作業(yè)結(jié)果也不便于管理利用。目前也出現(xiàn)了一些標準化作業(yè)管理系統(tǒng)，但功能單一、各系統(tǒng)之間資源不能共享[1]，很難對全省電網(wǎng)的設(shè)備運行情況及存在的缺陷、問題進行統(tǒng)計分析。為此，需研制一套電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)管理系統(tǒng)，將變電巡檢、輸電線路巡檢、變電檢修試驗、輸電線路檢修等子系統(tǒng)集成在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)作業(yè)設(shè)備、人員、信息等資源共享。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)功能模塊組成

電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)管理系統(tǒng)是由變電巡檢、線路巡檢檢修、變電試驗檢修等3個子系統(tǒng)和基于生產(chǎn)MIS的主系統(tǒng)構(gòu)成。這3個子系統(tǒng)作業(yè)流程均以國網(wǎng)公司標準化作業(yè)指導(dǎo)書導(dǎo)則為依據(jù)，以國網(wǎng)公司或省公司標準化作業(yè)指導(dǎo)書范本為模版，結(jié)合現(xiàn)場具體實際情況，由現(xiàn)場作業(yè)負責人編制、技術(shù)部門審核、主管部門批準生成現(xiàn)場標準化作業(yè)指導(dǎo)書[2]。作業(yè)時，由作業(yè)人員根據(jù)已批準的、與作業(yè)相對應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書編制現(xiàn)場作業(yè)卡，并下載到PDA到現(xiàn)場執(zhí)行；作業(yè)卡完成后，PDA中作業(yè)數(shù)據(jù)再通過客戶端將作業(yè)數(shù)據(jù)信息上傳到服務(wù)器，與MIS系統(tǒng)接口，實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)標準化、規(guī)范化、信息化。

其中，變電巡檢子系統(tǒng)采用條形碼標簽作為變電站的設(shè)備標識。對于條形碼設(shè)計，既要避免所有設(shè)備因都粘貼條形碼帶來的附加工作量，又要避免設(shè)備條形碼粘貼過少作業(yè)不規(guī)范。變電巡檢子系統(tǒng)進行主從劃分組合設(shè)計，再對主設(shè)備粘貼條形碼。比如“10 kV高壓室”內(nèi)只有一排設(shè)備柜，按巡視順序是第一個設(shè)備柜和最后一個設(shè)備柜各粘貼一條條形碼。中間的其他所有設(shè)備柜共用第一個設(shè)備柜的設(shè)備條形碼。這樣既能確保作業(yè)的有效性，又簡化作業(yè)的工作量。條形碼碼值為該設(shè)備在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的設(shè)備編碼值。

線路巡檢檢修子系統(tǒng)包括巡檢和檢修2部分。應(yīng)用矢量圖形算法，用戶可以對電子地圖進行設(shè)置和管理，自定義操作描繪桿塔狀態(tài)、巡檢路線軌跡等信息，還可設(shè)置地圖標記。對巡檢過程進行有效規(guī)劃和提醒；并且通過GIS電子地圖導(dǎo)航，具有易用性、可追蹤性?；陔娮拥貓D的回放、顯示作業(yè)結(jié)果和作業(yè)過程圖。獲取線路桿塔下的GPS經(jīng)緯度坐標，作業(yè)到各桿塔GPS定位范圍內(nèi)時，作業(yè)人員手里拿著的手持設(shè)備會自動跳出要作業(yè)內(nèi)容，記錄下代表該桿塔下的經(jīng)緯度坐標和時間，同時現(xiàn)場采集該桿塔下的各種參數(shù)和工作狀態(tài)。作業(yè)完成后，手持設(shè)備將數(shù)據(jù)上傳給計算機，完成對現(xiàn)場作業(yè)的記錄。同時完成對桿塔參數(shù)進行收集、統(tǒng)計、分析。

變電檢修試驗子系統(tǒng)適用變電檢修、高壓試驗、繼電保護定檢試驗、直流試驗、電測、遠動、電能表校驗等方面。變電檢修主要包括設(shè)備的大修、小修、安裝、改造、消缺等工作。高壓試驗主要包括大修試驗、預(yù)防性試驗、跟蹤試驗、檢查試驗、周期性試驗等。繼電保護主要包括保護設(shè)備的全校、部校、安裝、保護裝置軟件升級等工作。變電檢修試驗子系統(tǒng)作業(yè)PDA具有拍照功能，通過對作業(yè)過程中的幾個作業(yè)關(guān)鍵點進行拍照，實現(xiàn)作業(yè)行為規(guī)范和監(jiān)管。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)由服務(wù)器、工作站、客戶端、前端作業(yè)PDA、作業(yè)設(shè)備標識和省公司系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)覆蓋省公司系統(tǒng)內(nèi)的超高壓分公司、電科院和各地市供電公司。系統(tǒng)采用B/S+C/S混合結(jié)構(gòu)：B/S完成從生產(chǎn)管理系統(tǒng)讀取作業(yè)設(shè)備和人員權(quán)限管理等基礎(chǔ)信息，作業(yè)完成后將現(xiàn)場作業(yè)記錄供生產(chǎn)管理系統(tǒng)使用；查詢作業(yè)指導(dǎo)書的導(dǎo)則；查詢、編輯作業(yè)指導(dǎo)書范本、模版和現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)書；查詢統(tǒng)計已完成的作業(yè)、查看正在進行作業(yè)的狀況以及各種待辦事項；進行現(xiàn)場標準化作業(yè)指導(dǎo)書的編制、審核、批準發(fā)布；C/S工作站部分用于現(xiàn)場作業(yè)卡的管理，作業(yè)時作業(yè)人員根據(jù)已批準的的作業(yè)指導(dǎo)書在編制現(xiàn)場作業(yè)卡并下載到PDA到現(xiàn)場執(zhí)行；作業(yè)卡完成后再將作業(yè)數(shù)據(jù)信息上傳到工作站，再上傳到服務(wù)器和生產(chǎn)管理系統(tǒng)中。

在網(wǎng)絡(luò)中，由于外因斷開或不暢的情況，每個子系統(tǒng)都能在工作站完成現(xiàn)場作業(yè)，作業(yè)數(shù)據(jù)能在日后網(wǎng)絡(luò)接通后合并到服務(wù)器中。服務(wù)器通過光纖和公司系統(tǒng)內(nèi)的超高壓分公司、電科院、各供電公司的局域網(wǎng)相聯(lián)，通過地市公司局域網(wǎng)再與所屬的各作業(yè)部門工作站、客戶端聯(lián)接，作業(yè)人員通過工作站、客戶端完成各項作業(yè)。標準化作業(yè)主系統(tǒng)直接在生產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺上開發(fā)、部署標準化作業(yè)各子系統(tǒng)，并共用生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫平臺、中間件平臺以及硬件及網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)與生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)的緊密集成[3-4]。標準化作業(yè)管理系統(tǒng)將在Oracle數(shù)據(jù)庫中建立單獨的用戶模式來區(qū)分該系統(tǒng)數(shù)據(jù)對象及存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。但標準化作業(yè)所需要依賴的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的設(shè)備信息、組織結(jié)構(gòu)、人員信息、任務(wù)計劃等數(shù)據(jù)在標準化作業(yè)數(shù)據(jù)中不再通過數(shù)據(jù)交換的形式重復(fù)存儲，而是直接享用。部署單獨的數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，用于與標準化作業(yè)系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換以及與各班組、變電站現(xiàn)場作業(yè)客戶端的數(shù)據(jù)交換。圖1為系統(tǒng)實現(xiàn)總體方案。

圖1 系統(tǒng)實現(xiàn)總體方案Fig.1 Overall plan of realizing system

系統(tǒng)權(quán)限嚴格按單位和功能劃分，超高壓公司、各供電公司只能瀏覽、編輯、審核、批準本公司對應(yīng)部門的作業(yè)指導(dǎo)書和作業(yè)卡，統(tǒng)計本單位設(shè)備缺陷及信息等，或進行本部門的組織管理、人員配置；省公司可瀏覽統(tǒng)計全部數(shù)據(jù)和信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 主系統(tǒng)平臺的選擇

主系統(tǒng)選擇與生產(chǎn)管理系統(tǒng)相同的技術(shù)平臺，即以O(shè)racle EBS電子商務(wù)套件為應(yīng)用支撐，采用J2EE技術(shù)體系，同時通過Web Service技術(shù)提供對外的交互服務(wù)。根據(jù)“國網(wǎng)SG186”的“統(tǒng)一平臺、集中建設(shè)”精神，新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該盡量沿用統(tǒng)一的技術(shù)平臺，以方便將來的集成及管理。

2.2 數(shù)據(jù)交換

2.2.1 標準化作業(yè)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)管理系統(tǒng)作為電網(wǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的重要組成部分，與生產(chǎn)MIS之間必然存在著大量的數(shù)據(jù)交互。生產(chǎn) MIS為電網(wǎng)現(xiàn)場標準化作業(yè)管理系統(tǒng)提供作業(yè)設(shè)備、人員及其權(quán)限等基礎(chǔ)信息，電網(wǎng)現(xiàn)場標準化現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)為生產(chǎn)MIS提供巡檢、檢修、試驗的作業(yè)結(jié)果以及缺陷記錄，為生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)。做到“同一數(shù)據(jù)，唯一來源”、“一次錄入，多處使用”。

2.2.2 與現(xiàn)場作業(yè)客戶端系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換

各子系統(tǒng)與主系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換服務(wù)器的中間數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。主系統(tǒng)中發(fā)生了設(shè)備、人員等基礎(chǔ)信息的改變，或發(fā)布了最新的作業(yè)指導(dǎo)書，主系統(tǒng)將這些基礎(chǔ)信息和最新作業(yè)指導(dǎo)書也保存在中間數(shù)據(jù)庫中，供相對應(yīng)的子系統(tǒng)使用。子系統(tǒng)程序啟動時，首先從中間數(shù)據(jù)庫中讀取最新的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息和作業(yè)指導(dǎo)書等，并同步到本地客戶端數(shù)據(jù)庫中。當本地客戶端數(shù)據(jù)庫中有新的作業(yè)結(jié)果時，子系統(tǒng)再將這些作業(yè)結(jié)果上傳到中間數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)交換服務(wù)器傳送到主系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)中。

為了保證在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下不影響現(xiàn)場作業(yè)，客戶端要求在網(wǎng)絡(luò)正常時能及時從主系統(tǒng)下載作業(yè)指導(dǎo)書、作業(yè)人員、作業(yè)設(shè)備等有關(guān)信息數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)不暢時，也可通過U盤等設(shè)備將最新作業(yè)指導(dǎo)書拷貝到客戶端使用。在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，對客戶端所變更、收集、新增的數(shù)據(jù)記錄回傳至服務(wù)器。

2.2.3 客戶端與PDA數(shù)據(jù)交換

客戶端計算機通過數(shù)據(jù)線與PDA交換數(shù)據(jù)，子系統(tǒng)檢查PDA與計算機連接正常后，將用戶選中的作業(yè)卡下載到PDA中；作業(yè)完成后從PDA中讀取作業(yè)記錄，將數(shù)據(jù)存儲到本地服務(wù)器中[5]。

2.3 PDA 軟件設(shè)計

2.3.1 變電巡檢PDA 軟件設(shè)計

變電巡檢現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端采用激光數(shù)據(jù)采集器Symbol3000，數(shù)據(jù)采集器通過掃描設(shè)備條形碼確定巡檢作業(yè)的設(shè)備和位置，激活對應(yīng)的設(shè)備作業(yè)項目、內(nèi)容和作業(yè)標準、缺陷提示等信息，通過激光數(shù)據(jù)采集器記錄電力巡檢設(shè)備的運行狀況。

目前變電巡檢定位方式有RFID射頻讀卡、PDA紅外掃描設(shè)備條形碼、PDA激光掃描設(shè)備條形碼3種方案。RFID射頻卡定位方案成本較高、紅外掃描方式易受強陽光的影響，故本項目采用性價比優(yōu)越、可靠性高的激光掃描方式。PDA軟件功能設(shè)計如下：

1）正常作業(yè)時只能按照作業(yè)指導(dǎo)書的順序和步驟進行，否則PDA禁止操作，并發(fā)出提示。

2）具有缺陷提示功能。若已得知某設(shè)備具有 XX缺陷，能將該信息下載到 PDA上。巡檢掃描該設(shè)備條形碼碼后PDA會彈出提示框[2]：“該設(shè)備有 XX缺陷，請注意巡視！”

3）具有巡檢缺陷庫，對于常用的設(shè)備缺陷術(shù)語可在缺陷庫中直接選用，缺陷庫中沒有的內(nèi)容可手寫錄入。

4）具有“手寫”功能，在條形碼脫落或不可識別時，可通過輸入設(shè)備編號定位設(shè)備進行作業(yè)，且PDA內(nèi)部自動記錄該設(shè)備是“手寫”的。

2.3.2 線路巡檢檢修PDA 軟件設(shè)計

線路巡檢檢修現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端采用GPS定位精度為10 m的數(shù)據(jù)采集器。作業(yè)前PDA通過客戶端從生產(chǎn)MIS或GIS系統(tǒng)下載電子地圖，各作業(yè)點的經(jīng)緯度[6-8]。作業(yè)時 PDA能自動顯示巡檢作業(yè)線路的導(dǎo)航地圖，到達作業(yè)區(qū)域時能自動發(fā)出請求作業(yè)提示[9]。

PDA具有輸電線桿塔經(jīng)緯度采集功能，比如有一條新架設(shè)的線路，生產(chǎn)MIS或GIS系統(tǒng)中尚沒有各作業(yè)區(qū)域的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，線路巡檢系統(tǒng)仍然可在該線路的首次巡檢作業(yè)時使用。這時，前端PDA起2個作用：1）通過自帶的GPS自動采集作業(yè)點的經(jīng)緯度，并上傳到生產(chǎn)MIS中保存，供以后使用；2）記錄作業(yè)信息。

2.3.3 變電檢修試驗PDA 軟件設(shè)計

變電檢修試驗的作業(yè)內(nèi)容包括：變電檢修、高壓試驗、繼電保護定檢試驗、直流試驗、電測、遠動、電能表校驗等專業(yè)。為了對這些專業(yè)的關(guān)鍵步驟進行考核監(jiān)督，系統(tǒng)設(shè)計在關(guān)鍵點作業(yè)時必需拍照。變電檢修試驗現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端選用具有拍照功能的PDA，在編制變電檢修試驗作業(yè)卡時，將作業(yè)的重要步驟設(shè)置為拍照關(guān)鍵點。作業(yè)時PDA自動提示作業(yè)人員對該處作業(yè)情況用PDA進行拍照。作業(yè)照片將上傳到服務(wù)器供日后查詢。

3 系統(tǒng)的建設(shè)特點

1）資源共享 系統(tǒng)將變電巡檢、線路巡檢檢修、變電檢修試驗、超高壓線路巡檢檢修集成在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，使用生產(chǎn)管理系統(tǒng)的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、客戶端等資源，使用生產(chǎn)管理系統(tǒng)的作業(yè)設(shè)備、人員管理等基礎(chǔ)信息，同時各子系統(tǒng)為生產(chǎn)管理系統(tǒng)的提供作業(yè)數(shù)據(jù)、缺陷信息等現(xiàn)場作業(yè)信息，與生產(chǎn)管理系統(tǒng)合成為一套系統(tǒng)。做到“同一數(shù)據(jù)，唯一來源”、“一次錄入，多處使用”，實現(xiàn)了電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)的全面信息化管理。

2）實現(xiàn)作業(yè)全過程流程化管理 從待辦事項、作業(yè)指導(dǎo)書的編寫、審核、批準、作業(yè)卡下載、作業(yè)、結(jié)果上傳、評估、查詢統(tǒng)計全過程流程控制，人性化管理。

3）人性化設(shè)計 將作業(yè)流程圖通過AutoCad制作并進行動漫設(shè)計，為系統(tǒng)增加了作業(yè)過程圖形回放功能，可將作業(yè)過程按時間順序逐條播放，同時作業(yè)結(jié)果也可圖形統(tǒng)計查詢，作業(yè)指導(dǎo)書也可采用圖形方式編輯。

4）對作業(yè)人員和過程的考核規(guī)范 現(xiàn)場作業(yè)的變電站巡檢采用激光掃描條形碼技術(shù)對作業(yè)人員和過程進行定位，變電檢修試驗通過作業(yè)關(guān)鍵點拍照對作業(yè)過程進行認證，線路巡檢檢修采用GPS定位對作業(yè)人員和過程進行考核。

為確保高質(zhì)量完成現(xiàn)場作業(yè)，增加了作業(yè)時間限值和作業(yè)順序控制功能。在作業(yè)指導(dǎo)書中，由分管負責人設(shè)置每步作業(yè)不得少于的時間限值和作業(yè)順序，沒到時間限值無法進行下一步作業(yè)，實現(xiàn)了電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)的標準化、制度化，實現(xiàn)了電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)的全面信息化管理。

5）對變電站設(shè)備進行主從劃分設(shè)計 變電站設(shè)備主從劃分設(shè)計避免了因所有設(shè)備都粘貼設(shè)備條形碼所帶來的附加工作量，又解決了設(shè)備條形碼粘貼過少而造成作業(yè)不規(guī)范的問題，從而確保了作業(yè)的有效性，簡化了作業(yè)的工作量。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)完成開發(fā)后，經(jīng)在江西全省各地市供電公司和超高壓分公司的試運行和推廣應(yīng)用，現(xiàn)系統(tǒng)已在82個220 kV及以上變電站投入運行。本系統(tǒng)集成各現(xiàn)場作業(yè)模塊和生產(chǎn)管理系統(tǒng)于一體，共用服務(wù)器、客戶端等網(wǎng)絡(luò)資源和設(shè)備信息、權(quán)限管理等現(xiàn)有資源。節(jié)約了多套系統(tǒng)共存所需的多套服務(wù)器及其日常維護費用。實現(xiàn)了無紙化辦公，極大地提高了工作效率。避免了設(shè)備缺陷處理的遺漏與延期。使江西電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)工作在以下幾個方面取得了重大突破：

1）極大地降低勞動強度，使作業(yè)人員心情愉快地工作；

2）采用技術(shù)手段確保對作業(yè)過程和作業(yè)人員的100%有效監(jiān)督，現(xiàn)在系統(tǒng)通過作業(yè)過程圖形回放、GPS定位、激光掃描設(shè)備條形碼、作業(yè)流程控制、關(guān)鍵點自動拍攝和設(shè)置每步作業(yè)時間的不得少于的時間限值，實現(xiàn)對人員到位和作業(yè)過程的有效監(jiān)督，避免了各種違規(guī)、違章操作，確?，F(xiàn)場作業(yè)人員考核到位，提高了電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)的完成質(zhì)量；

3）實現(xiàn)了電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)的全面信息化管理，完善了功能，提高了效率。

現(xiàn)在系統(tǒng)在全省運用后，現(xiàn)可將多種查詢條件任意組合，隨時得到各種所需的報表、全省電網(wǎng)設(shè)備的缺陷及處理情況。無論是作業(yè)人員還是管理人員在使用本系統(tǒng)后都覺得工作輕松了很多。

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