工作票、操作票模擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

摘 要：介紹了一圖形化模擬仿真平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、功能體系以及在保證工作人員人身安全及防止誤操作的重要措施和改變當(dāng)前學(xué)習(xí)、演練、培訓(xùn)模式等方面的應(yīng)用效果，為“安規(guī)”知識(shí)以及“兩票”辦理技能自我培訓(xùn)、學(xué)習(xí)做出了新的探索。

關(guān)鍵詞：工作票；操作票；模擬仿真；智能搜索

中圖分類號(hào)：TP391.9

目前，國內(nèi)外培訓(xùn)系統(tǒng)的研究進(jìn)行的相對(duì)較多，但廣泛應(yīng)用的基本為3-5年前開發(fā)完成的“知識(shí)培訓(xùn)、考試管理系統(tǒng)”（即網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂或職工學(xué)苑），主要是輔助學(xué)員進(jìn)行各種基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，是“面向知識(shí)”的培訓(xùn)系統(tǒng)。電力系統(tǒng)目前的實(shí)際工作技能培訓(xùn)，主要集中在調(diào)度部門，通過實(shí)時(shí)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)和實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，培訓(xùn)教師可在該系統(tǒng)上模擬設(shè)置各種故障，檢驗(yàn)、提升調(diào)度員實(shí)際分析、處理事故的能力。在輸、變電專業(yè)，如何正確開寫工作票、操作票等安全生產(chǎn)“崗位技能”的培訓(xùn)，至今缺乏有效手段，電力系統(tǒng)每年發(fā)生的事故當(dāng)中，相當(dāng)一部分是因工作票中的安全措施不全、或操作票中的操作序列不正確造成的。如何全面提升“兩票”合格率、提升運(yùn)行、檢修人員掌握現(xiàn)場(chǎng)安全措施的熟練程度是每個(gè)電力企業(yè)面臨的重要課題。

信息網(wǎng)絡(luò)、人工智能以及圖形技術(shù)的進(jìn)步與普及應(yīng)用，為工作票、操作票實(shí)際技能培訓(xùn)提供了新的手段。本項(xiàng)目通過圖形化和智能化技術(shù)為工作票、操作票實(shí)際開寫技能的訓(xùn)練搭建了一個(gè)模擬平臺(tái)，用戶可在此平臺(tái)上進(jìn)行工作票、操作票辦理的技能進(jìn)行仿真演練及學(xué)習(xí)。在演練、培訓(xùn)的方法和效果上，都將會(huì)產(chǎn)生新的突破。

1 項(xiàng)目建設(shè)方案

1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

采用集中統(tǒng)一式服務(wù)器架構(gòu)模式，將應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)服務(wù)器統(tǒng)一部署于天津市電力公司技術(shù)中心，各工區(qū)、變電站、班組人員經(jīng)工作站通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出操作請(qǐng)求，應(yīng)用服務(wù)器在通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)兩票模擬仿真的智能化管理，這種架構(gòu)方式具有網(wǎng)絡(luò)安全性、靈活多變性、通信高效性等優(yōu)點(diǎn)，特別是具有較好的容納性，無論是應(yīng)用服務(wù)還是數(shù)據(jù)服務(wù)，均可根據(jù)具體需求進(jìn)行應(yīng)用程序的擴(kuò)展，同時(shí)可進(jìn)行不同語言程序的接入，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，大大提高資源利用效率，從而降低整體運(yùn)行成本 。

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.2 平臺(tái)功能架構(gòu)構(gòu)造

兩票平臺(tái)服務(wù)采用WEB服務(wù)模式體系結(jié)構(gòu)，采用B/S模式搭建工作票、操作票模擬仿真平臺(tái)，平臺(tái)按照從上到下的順序主要分為管理決策層、基礎(chǔ)維護(hù)層和業(yè)務(wù)操作層三個(gè)層面，基礎(chǔ)維護(hù)層功能應(yīng)用主要面向天津市各分公司系統(tǒng)管理人員及學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、模擬演練、考試組織人員，構(gòu)造的目的是為系統(tǒng)管理員、學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、模擬演練、考試組織人員提供設(shè)備區(qū)域及臺(tái)賬管理、圖形組件管理、智能知識(shí)庫管理、兩票技能自我學(xué)習(xí)與智能仿真、考試設(shè)定等功能。業(yè)務(wù)層主要服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)兩票開寫部門，現(xiàn)場(chǎng)人員通過工作票、操作票自我學(xué)習(xí)、智能仿真進(jìn)行相關(guān)技能的學(xué)習(xí)及檢驗(yàn)，由智能知識(shí)庫自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分，并給出正確的操作步驟及選項(xiàng)。管理決策層主要用于統(tǒng)計(jì)分析學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、模擬演練、考試相關(guān)成績(jī)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)兩票開寫技能下屬部門、班組的掌握情況，并制定針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃和方案。

系統(tǒng)采用當(dāng)今主流的WEB服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，以B/S模式構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)技能仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)功能架構(gòu)主要分為管理層、業(yè)務(wù)層和決策層三個(gè)層面（如圖2所示），管理層主要面向系統(tǒng)管理人員及考試、培訓(xùn)組織人員，設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為系統(tǒng)管理、考試、培訓(xùn)組織人員提供設(shè)備臺(tái)賬信息管理、圖元圖形管理、智能專家?guī)旃芾?、技能演練、考試設(shè)定等功能。業(yè)務(wù)層主要服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)部門，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過工作票、操作票及現(xiàn)場(chǎng)技能的模擬演練及技能考試模塊進(jìn)行相關(guān)技能的學(xué)習(xí)及檢驗(yàn)，由智能專家?guī)熳詣?dòng)進(jìn)行評(píng)分，并給出正確的操作步驟及選項(xiàng)。分析決策層主要用于統(tǒng)計(jì)分析培訓(xùn)、模擬演練、考試相關(guān)成績(jī)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)技能下屬部門、班組的掌握情況，并制定針對(duì)性的培訓(xùn)計(jì)劃和方案。

圖2 平臺(tái)功能架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)功能體系

兩票系統(tǒng)平臺(tái)根據(jù)天津市電力公司目前工作票、操作票開寫技能培訓(xùn)及學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，通過對(duì)兩票業(yè)務(wù)、實(shí)際票樣進(jìn)行深入的調(diào)查及研究，量身設(shè)計(jì)出安全措施知識(shí)庫、五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫，同時(shí)運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為天津市電力公司工作票、操作票技能培訓(xùn)與學(xué)習(xí)提供了一個(gè)統(tǒng)一的學(xué)習(xí)、模擬仿真的數(shù)字化平臺(tái)，平臺(tái)的主要功能模塊包括：設(shè)備區(qū)域及臺(tái)賬維護(hù)、圖形組件維護(hù)、智能知識(shí)庫維護(hù)、工作票辦理技能的自我學(xué)習(xí)與智能仿真、操作票開票技能的自我學(xué)習(xí)與智能仿真、安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)與檢驗(yàn)、兩票自我學(xué)習(xí)與智能仿真成績(jī)查詢統(tǒng)計(jì)、安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)與檢驗(yàn)成績(jī)查詢統(tǒng)計(jì)等，平臺(tái)主要功能模塊如下：

2.1 設(shè)備區(qū)域及臺(tái)賬管理

該功能模塊可對(duì)變電站、設(shè)備位置區(qū)、間隔管理信息維護(hù)，一次設(shè)備臺(tái)賬參數(shù)信息的錄入、修改等功能；為方便操作，系統(tǒng)采用分級(jí)節(jié)點(diǎn)樹模式，對(duì)變電站、設(shè)備區(qū)域、間隔、變電一次設(shè)備、二次屏柜等信息進(jìn)行可視化維護(hù)管理?？筛鶕?jù)所屬電壓等級(jí)、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備類型、所屬位置區(qū)、所屬間隔、所屬變電站、設(shè)備制造廠商對(duì)區(qū)域、設(shè)備臺(tái)賬等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢。

2.2 圖形組件管理

根據(jù)變電站一次主接線圖及二次屏柜實(shí)際采集圖片信息，進(jìn)行兩票系統(tǒng)主變一次接線圖的圖形組件拆分及組合，最終完成主接線圖的拼接；將設(shè)備區(qū)域及臺(tái)賬管理模塊中的變電站、設(shè)備位置區(qū)、間隔、一次設(shè)備臺(tái)賬、二次屏柜信息與一次主接線圖及二次屏柜圖進(jìn)行組件關(guān)聯(lián)維護(hù)，為自我學(xué)習(xí)與智能仿真提供標(biāo)準(zhǔn)、可靠的臺(tái)賬數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息，同時(shí)圖形組件技術(shù)也給用戶帶來更加逼真的使用體驗(yàn)。

圖3 主變一次接線圖

2.3 智能知識(shí)庫管理

該功能模塊主要包括：安措知識(shí)庫維護(hù)與管理、五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫的維護(hù)與管理；通過組織兩票現(xiàn)場(chǎng)工作人員及相關(guān)專家進(jìn)行研討，形成統(tǒng)一的工作票安措知識(shí)庫及五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫信息，并將此成果維護(hù)到平臺(tái)智能知識(shí)庫中，這樣形成的智能知識(shí)庫就為工作票、操作票的自我學(xué)習(xí)與智能仿真提供了更為可靠及權(quán)威的判別標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫

2.4 工作票開寫的模擬演練與仿真

能夠快速、正確簽發(fā)指定任務(wù)的工作票，是工作票簽發(fā)人的一重要崗位技能要求。打開此功能模塊后，學(xué)員可以進(jìn)入一個(gè)智能的圖形化工作票仿真開票界面，學(xué)員可以設(shè)定相應(yīng)的工作任務(wù)，根據(jù)選擇工作任務(wù)進(jìn)行工作票的圖形模擬開寫，平臺(tái)會(huì)根據(jù)主接線圖及設(shè)備臺(tái)賬信息、安措知識(shí)庫信息，自動(dòng)判斷出安全措施、操作設(shè)備信息的正確性與完成性，并根據(jù)學(xué)員作答所用的時(shí)間、安全措施多項(xiàng)及缺項(xiàng)進(jìn)行智能的量化打分，并給出最后的綜合評(píng)分。

圖5 工作票辦理技能自我學(xué)習(xí)與智能仿真

2.5 操作票開票技能的自我學(xué)習(xí)與智能仿真

打開此功能模塊后，學(xué)員可以進(jìn)入一個(gè)智能的圖形化工作票仿真開票界面，設(shè)定操作任務(wù)后（如**變電站1#主變運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修）后，可借助鼠標(biāo)、鍵盤，在變電站主接線圖、二次壓板圖上點(diǎn)擊，生成操作序列（即操作票），平臺(tái)會(huì)根據(jù)主接線圖及設(shè)備臺(tái)賬信息、五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫，通過智能搜索技術(shù)及圖形拓?fù)浼夹g(shù)自動(dòng)評(píng)判操作票開寫的順序及錯(cuò)誤項(xiàng)，并根據(jù)時(shí)間及五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行智能的量化打分，并給出最后的綜合評(píng)分。

2.6 安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)與檢驗(yàn)

主要包括輸變電安全生產(chǎn)規(guī)程等內(nèi)容，主要是以錄制的視頻短片和安規(guī)知識(shí)題庫為基礎(chǔ)，進(jìn)行職業(yè)技能及安規(guī)知識(shí)的自我學(xué)及檢驗(yàn)。通過視頻短片，特別是一些動(dòng)漫短片，可以使學(xué)員更容易掌握一些安全生產(chǎn)的知識(shí)；基于安規(guī)專業(yè)知識(shí)題庫的在線學(xué)習(xí)、考試系統(tǒng)，可使學(xué)生隨時(shí)檢驗(yàn)對(duì)安全生產(chǎn)知識(shí)掌握的程度。

2.7 工作票、操作票自我學(xué)習(xí)與智能仿真成績(jī)查詢統(tǒng)計(jì)

該功能對(duì)學(xué)員提交的工作票、操作票模擬演練、學(xué)習(xí)、考試的成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢，學(xué)員可以通過系統(tǒng)查詢出個(gè)人成績(jī)及所在單位成績(jī)排名，管理人員可以根據(jù)權(quán)限范圍對(duì)個(gè)單位、部門、工區(qū)、班組進(jìn)行成績(jī)的分類查詢統(tǒng)計(jì)，同時(shí)系統(tǒng)為使用人員能更好的閱讀分析成績(jī)結(jié)果，提供了報(bào)表、圖表功能。

圖6 操作票自我學(xué)習(xí)與智能仿真查詢統(tǒng)計(jì)

3.8 安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)與檢驗(yàn)成績(jī)查詢統(tǒng)計(jì)

該功能對(duì)學(xué)員提交的安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)、檢測(cè)成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢，學(xué)員可以通過系統(tǒng)查詢出個(gè)人成績(jī)及所在單位成績(jī)排名，管理人員可以根據(jù)權(quán)限范圍對(duì)個(gè)單位、部門、工區(qū)、班組進(jìn)行成績(jī)的分類查詢統(tǒng)計(jì)。

3 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

工作票、操作票模擬仿真系統(tǒng)已于2014年12月在國網(wǎng)天津市電力公司投入運(yùn)行，自投運(yùn)以來，平臺(tái)整體運(yùn)轉(zhuǎn)正常，并實(shí)現(xiàn)了兩票技能的模擬仿真；該平臺(tái)的運(yùn)行使用，使兩票工作培訓(xùn)工作有了平臺(tái)依托和技術(shù)支撐；通過該平臺(tái)的應(yīng)用，電力公司兩票使用人員能夠通過平臺(tái)工作票、操作票學(xué)習(xí)、模擬仿真功能模塊實(shí)際工作票、操作票技能的模擬、仿真；能夠?qū)T工提交的工作票、操作票按照智能庫規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算評(píng)分；能夠?qū)崿F(xiàn)部門、單位、個(gè)人成績(jī)的排名；能實(shí)保障工作票、操作票模擬仿真，安全生產(chǎn)知識(shí)的自我學(xué)習(xí)考核體系結(jié)構(gòu)的完整、規(guī)范。

天津市電力公司各級(jí)單位、部門領(lǐng)導(dǎo)在公司內(nèi)網(wǎng)能夠到達(dá)的地方，可隨時(shí)隨地對(duì)工作票、操作票模擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行登錄訪問，對(duì)天津市電力公司、下屬單位、部門及工區(qū)、班組兩票模擬仿真、學(xué)習(xí)、考試統(tǒng)計(jì)、查詢，并根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)、查詢數(shù)據(jù)，為各單位、部門、工區(qū)、班組制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)、模擬仿真策略，最大化的提高模擬演練的效率及質(zhì)量，推動(dòng)兩票開寫技能的提升，，進(jìn)而大幅降低了因兩票操作不當(dāng)產(chǎn)生的電網(wǎng)事故，從而對(duì)天津市電網(wǎng)的安全、高效的運(yùn)行發(fā)揮了重大作用。

4 結(jié)束語

通過智能網(wǎng)絡(luò)搜索、矢量圖形組件、智能知識(shí)庫等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模擬仿真系統(tǒng)，使天津市兩票工作人員 “技能培訓(xùn)”從“師帶徒”模式上升到“自我學(xué)習(xí)”模式。為“面向崗位技能”培訓(xùn)探索一種新模式，為天津市電力公司的工作負(fù)責(zé)人、簽發(fā)人等資格認(rèn)證提供一種全新的考核模式，實(shí)現(xiàn)工作票、操作票技能考核認(rèn)證數(shù)字化、智能化。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了培訓(xùn)結(jié)果的量化評(píng)估，促進(jìn)企業(yè)整體培訓(xùn)與員工自我培訓(xùn)有的放失。以實(shí)際變電站主接線圖及二次屏柜圖為基礎(chǔ)的培訓(xùn)模式，避免傳統(tǒng)培訓(xùn)只講不練的弊端，提高培訓(xùn)工作的實(shí)效性。通過該項(xiàng)目建設(shè)與使用，大大提高可電力企業(yè)兩票開寫的技能水平，進(jìn)而大幅降低了因兩票操作不當(dāng)產(chǎn)生的電網(wǎng)事故，從而對(duì)電網(wǎng)的安全、高效的運(yùn)行發(fā)揮了重大作用。

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作者單位：孫永生（1972.10-），男，吉林人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。

作者單位：國網(wǎng)天津市電力公司，天津 300010