變電站智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

摘要：隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的逐步推進，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行變得越來越重要。傳統(tǒng)的巡檢方式難以做到客觀和量化。結(jié)合變電站智能巡檢系統(tǒng)的管理功能分析和業(yè)務(wù)功能分析，引入PDA終端和激光條碼技術(shù)，設(shè)計了基于PDA的變電站智能巡檢系統(tǒng)，并實現(xiàn)了具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電站；智能巡檢系統(tǒng)；PDA終端；激光條碼

作者簡介：許郁煌（1973-），男，福建仙游人，福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師。（福建?永安?366000）

中圖分類號：TM63?????文獻標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）27-0141-02

電網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)變電站的自動化管理，有助于企業(yè)持續(xù)提升供電質(zhì)量管理水平，精準(zhǔn)配置電網(wǎng)設(shè)備，從而進一步加強電力需求側(cè)管理。只有周期性地對變電站進行巡檢，才能提高終端用電效率，優(yōu)化用電方式，從而保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。我國當(dāng)前的不少電網(wǎng)企業(yè)依舊采用傳統(tǒng)的巡檢方式，這種巡檢方式難以做到客觀和量化。而不少研究成果已經(jīng)證實可以引入先進的移動技術(shù)組建變電站智能巡檢系統(tǒng)，從而提高工作效率，減輕人員勞動強度，使電網(wǎng)管理實現(xiàn)科學(xué)化。本文在對巡檢系統(tǒng)的需求進行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于PDA終端和激光條碼技術(shù)的變電站智能巡檢系統(tǒng)，并實現(xiàn)了變電站設(shè)備巡視標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，具有較好的理論意義和實踐價值。

一、變電站智能巡檢系統(tǒng)需求分析

1.系統(tǒng)管理需求分析

在智能巡檢系統(tǒng)的協(xié)助下，工作人員應(yīng)該可以完成變電站管理中如下的工作：

（1）完成變電站的日常巡檢工作，包括自動化專用逆變電源或 UPS 電源、測控柜、遠動柜等等。

（2）完成變電站的設(shè)備驗收工作，確保設(shè)備能夠“零缺陷”投運。

（3）能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的臺賬、各種缺陷記錄和運行數(shù)據(jù)信息進行標(biāo)準(zhǔn)化管理。

（4）能夠協(xié)助進行任務(wù)執(zhí)行的量化分析與績效考核。

2.系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求分析

智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)該具備以下的業(yè)務(wù)功能：變電站工作人員巡視設(shè)備的時候，能夠以PDA內(nèi)置的軟件對巡視情況進行精確和實時記錄，同時能夠結(jié)合實際設(shè)備的巡視明細項目，對設(shè)備的相關(guān)參數(shù)和缺陷障礙數(shù)據(jù)進行記錄，最終存儲于缺陷記錄數(shù)據(jù)庫表文件中。

智能巡檢系統(tǒng)也應(yīng)該支持變電站工作人員進行設(shè)備驗收，對設(shè)備進行驗收時，PDA設(shè)備通過條碼識別功能來與被驗收設(shè)備進行匹配，工作人員結(jié)合驗收設(shè)備所需項目，對其進行明細驗收，結(jié)合手持PDA終端所讀出的設(shè)備歷史缺陷，最終生成詳細的驗收報告。終端所存儲的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)包括蓄電池記錄數(shù)據(jù)、測溫數(shù)據(jù)、SF6壓力等。

二、系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

1.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計

在分析了各類體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點之后，本研究最終選擇了B/S模式，PDA設(shè)備內(nèi)置WinCE，與數(shù)據(jù)庫實時進行數(shù)據(jù)的交互。圖1所示為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。

支持分布式服務(wù)器集群是變電站智能巡檢平臺服務(wù)器端最大的特點。對巡檢人員用戶的手持PDA而言，只是一臺主服務(wù)器為其提供入口服務(wù)，終端用戶登錄系統(tǒng)時，主服務(wù)器是唯一入口。這樣的結(jié)構(gòu)模式具有相當(dāng)強的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力和可擴展性，因此十分適合大規(guī)模的變電站使用。此外，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還超越了單服務(wù)器的穩(wěn)定性與可靠性。

結(jié)合具體的系統(tǒng)部署，選擇適合的服務(wù)器對整個智能巡檢平臺進行部署，選擇IBM標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器為服務(wù)器主機?？紤]到系統(tǒng)對于并發(fā)性及速度和實時性要求非常高，為服務(wù)器配置了IBM System x3650 M2，并配置了雙機集群熱備份，兩臺備份的服務(wù)器之間以心臟跳線相連，至此回故障時切換。服務(wù)器主板可提供800M/S的I/O擴展功能傳輸，從而突破在萬兆底層網(wǎng)中的瓶頸，支持流媒體傳輸需要和更大的用戶并發(fā)數(shù)。服務(wù)器引入了IBM System x3500 M2，采用專業(yè)存儲系統(tǒng)IBM DS3400磁盤陣列作為存儲系統(tǒng)，從而滿足增長的數(shù)據(jù)存儲需求。與主機相連采用4Gbps光纖通道，這樣就可以保證極大提高主機的I/O性能。

系統(tǒng)前端應(yīng)用層包括信息發(fā)布、統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一搜索、MOSS管理中心、共享日歷、調(diào)度服務(wù)等應(yīng)用，數(shù)據(jù)層包括雙節(jié)點主動模式群集數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，分布式緩存服務(wù)，每個故障點都做高可用性架構(gòu)部署。

2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

對于變電站智能巡檢工作而言，PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能相對單一而集中，系統(tǒng)一方面需要進行人員到位信息數(shù)據(jù)的采集，另一方面需要記錄變電站設(shè)備缺陷信息，以上數(shù)據(jù)全部存儲于用戶手持PDA終端的數(shù)據(jù)中。圖2所示為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作流程。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能模塊簡介如下：

（1）用戶登陸功能。手持PDA的變電站巡檢人員必須鍵入用戶名和密碼，實現(xiàn)身份認(rèn)證之后才能啟動激活PDA的功能。

（2）到位觸發(fā)功能。手持PDA的變電站巡檢人員以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)與置于變電站被巡檢設(shè)備的射頻標(biāo)簽進行交互通信，用戶通過系統(tǒng)的認(rèn)證之后，便能夠讀取內(nèi)置數(shù)據(jù)庫表文件中的數(shù)據(jù)，獲取這臺相關(guān)設(shè)備被檢查具體項目的參數(shù)值。此外，內(nèi)置數(shù)據(jù)庫也會啟動相應(yīng)的表文件，對采集的用戶個人信息以及到位時間等數(shù)據(jù)進行記錄和存儲。

（3）缺陷消除功能。此功能是針對被巡檢設(shè)備商的一般缺陷的，該功能支持變電站巡檢者直接處理設(shè)備缺陷。

（4）缺陷記錄功能。此功能支持變電站巡檢人員以標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的格式進行巡檢明細信息的記錄。這一項功能支持用戶錄入設(shè)備的缺陷數(shù)據(jù)，設(shè)備規(guī)范了缺陷數(shù)據(jù)的錄入格式，用戶遵循實際設(shè)備的缺陷情況進行填寫，提高了信息的可靠性。

3.激光條碼技術(shù)的應(yīng)用

激光條碼技術(shù)支持設(shè)備的移動數(shù)據(jù)采集，借助這項技術(shù)，能夠把變電站工作人員的筆記本終端進行功能拓展，使之成為條碼掃描儀，從而方面快捷地采集和傳輸、存儲移動數(shù)據(jù)信息。具體用法是：變電站工作人員將采集卡插入便攜式電腦，以應(yīng)用程序讀入條碼信息。這種方式的速度比人工輸入快五十倍，精確程度也有了很大的提升。通過激光掃描引擎，條碼標(biāo)志進行自動辨識，提高了工作效率。

4.后臺管理功能的實現(xiàn)

系統(tǒng)為PDA構(gòu)建了1臺Web 訪問服務(wù)器，1臺歸檔服務(wù)器，1臺DMZ區(qū)的邊緣服務(wù)器，1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)，應(yīng)用集中部署包括11臺MOSS前端。本項目采用虛擬化技術(shù)，采用集中式部署。作為一個基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的后臺，有很多種可以滿足需要的技術(shù)，例如 PHP 和 JSP以及ASP.NET都能夠構(gòu)建此類系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫方面可以使用 Oracle、Mysql 或者SQLServer等不同數(shù)據(jù)庫，而在服務(wù)器方可以選擇 Tomcat 、IIS等。本文之所以選擇以Struts作為開發(fā)環(huán)境，是因為Struts體系構(gòu)建利于系統(tǒng)維護，應(yīng)用具有較高可擴展性和安全性，有一定的系統(tǒng)開發(fā)速度優(yōu)勢。

系統(tǒng)后臺管理軟件的主要功能包括組織機構(gòu)設(shè)置及用戶管理模塊，包括用戶管理與角色管理兩項子功能；設(shè)備管理模塊包括變電站管理、變電設(shè)備管理、設(shè)備與類型的關(guān)聯(lián)管理、設(shè)備具體情況查看以及設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)維護等子功能；缺陷字典管理模塊包括缺陷審核工作流的維護、缺陷字典的維護以及缺陷模板維護等子功能；巡視管理模塊包括人物管理和缺陷管理兩項子功能。此外還有歷史數(shù)據(jù)管理模塊等。

5.系統(tǒng)的應(yīng)用

系統(tǒng)用戶在輸入編號和密碼，通過認(rèn)證之后，選擇點擊“開始巡視”，即可打開變電站界面，從中可以選擇被巡視的變電站。所有變電站主要設(shè)備都內(nèi)置了條碼數(shù)據(jù)標(biāo)簽，用戶調(diào)用“巡檢工作簿”功能，對設(shè)備商的條形碼進行掃描，終端設(shè)備與數(shù)據(jù)庫交互之后，便會向用戶返回這個巡視點將被巡視的所有相關(guān)設(shè)備，用戶只要結(jié)合屏幕上的標(biāo)準(zhǔn)巡視路線，便可以一次對所有設(shè)備進行巡視。用戶選擇要巡視的變電站設(shè)備，便會顯示巡視內(nèi)容記錄，記錄中詳細列出設(shè)備檢查內(nèi)容，用戶選擇“巡視記錄”，則可以詳細記錄巡視的數(shù)據(jù)，還可以查看設(shè)備的缺陷，如圖3所示。

參考文獻：

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（責(zé)任編輯：劉輝）