使用二維碼識別的電力設備巡視系統(tǒng)設計

陶 莉朱小光王善紅

（1.南京工程學院電力工程學院，南京 210000；2.中興通訊南京研發(fā)中心，南京 210012；3.鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224005）

使用二維碼識別的電力設備巡視系統(tǒng)設計

陶 莉1朱小光2王善紅3

（1.南京工程學院電力工程學院，南京 210000；2.中興通訊南京研發(fā)中心，南京 210012；3.鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224005）

目前在智能電網(wǎng)高速發(fā)展的形勢下，變電站智能化已成為趨勢。為確保電氣設備安全運行，減少事故發(fā)生，電力設備巡視成為變電運行維護人員日常且非常重要的工作。就目前變電所基本靠人力巡視模式下，存在巡視到位率不高、巡視質量參差不齊、紙質巡視報告不易保存及分析、巡視無法準確跟蹤、巡視條目遺漏、設備巡視記錄不全等問題。研究將近來使用便捷、成本低廉的二維碼識別技術應用到電力設備巡視中。巡視人員使用便攜式移動終端讀取二維碼，對人員、電站、設備進行分類快速識別，之后完成巡檢設備的數(shù)據(jù)記錄、匯總并最終自動生成的電子化報表，便于長期跟蹤和故障分析。這樣可實現(xiàn)電力設備巡視工作的實時化、規(guī)范化、科學化、計算機網(wǎng)絡管理化，并可進一步推廣到其它領域的巡視系統(tǒng)。

電力設備；巡視系統(tǒng)；二維碼標簽；網(wǎng)絡管理；智能化

電力設備巡視是變電運維人員日常且重要的一項工作。為確保電氣設備安全運行，減少事故發(fā)生，目前還是主要靠人工巡視[1]。這一模式下，巡視不到位時有發(fā)生，巡視質量參差不齊，巡視條目偶有遺漏，紙質巡視報告不易保存及難以統(tǒng)計分析等[2]。針對這些問題，考慮將近來使用便捷的二維碼技術應用到電氣設備巡視中，可實現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化、規(guī)范化和智能化，提高巡視工作效率，及時發(fā)現(xiàn)問題提前預防，保障電網(wǎng)安全運行[3]。

1 研究開發(fā)的依據(jù)

1.1 理論依據(jù)

二維條碼/二維碼（QR code；two-dimension code）通過特定幾何圖形在二維平面上有規(guī)律分布形成黑白相間的圖像來記信息，并在圖像被識讀后，利用特定圖形與二進制的對應規(guī)則實現(xiàn)數(shù)據(jù)符號的自動識別處理[4]。二維碼通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理，它既具有條碼技術的共性：每種碼制有其特定的字符集；每個字符占有一定的寬度；具有一定的校驗功能等，又具有對不同行信息自動識別及處理圖形旋轉變化點等功能。這些技術特點保證二維碼能夠快速識別，符合巡視系統(tǒng)對設備快速識別的核心要求。隨著二維碼業(yè)務的推廣和物聯(lián)網(wǎng)技術的提高，其應用潛力將不斷凸顯[5]。

電網(wǎng)的電氣設備都有統(tǒng)一的編號，常見的設備巡視工作，需要手工記錄設備狀態(tài)信息，然后人工匯總，過程繁瑣，容易出錯。如何直接采集現(xiàn)場信息，一直是供電公司探尋的目標。有借鑒倉儲管理使用射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）標簽進行設備巡視管理的研究，但RFID設備價格高昂，維護費用高，推廣更新成本高；此外，RFID標簽的信息傳送容易受到電網(wǎng)變壓設備的電磁干擾，需要進一步的測試驗證。與 RFID相比，二維碼使用光學方法讀取，其技術具有通用性更強、制作方便、成本更低、不受電力設備產(chǎn)生的電磁干擾的影響的特點[6]。其便捷方便、成本低廉的特點非常貼合電氣設備巡視——電力系統(tǒng)運行管理工作的重要環(huán)節(jié)的需求[7]。

1.2 實踐依據(jù)

隨著攝像技術的發(fā)展，越來越小的高清攝像頭普及到我們手中的移動終端上，這對二維碼快速掃描提供了幫助，也降低了使用二維碼進行巡視管理的設備成本。此外，以前的移動終端使用封閉化的平臺系統(tǒng)，不利于終端的應用開發(fā)，目前隨著終端平臺的開放化、智能化，基于智能移動平臺的APP（Application）應用已經(jīng)成為企業(yè)信息化管理的重要手段。二維碼的技術與運行維護成本的優(yōu)勢都非常適合建立一套使用二維碼識別的電力設備巡視系統(tǒng)來滿足現(xiàn)場工作的需求，使這項工作實時化、規(guī)范化、科學化、計算機網(wǎng)絡管理化[8]。

2 系統(tǒng)整體設計

依據(jù)圖1傳統(tǒng)變電站電力設備巡視作業(yè)流程，系統(tǒng)根據(jù)配置好的變電站巡視周期，定期生成巡視任務下發(fā)到終端，值班人員每日只要根據(jù)現(xiàn)場終端外出巡視，在變電站巡視時應用現(xiàn)場終端掃描站里設置的各個二維碼標簽，識別后標記已巡視并記錄下巡視狀況，全所所有二維碼標簽掃描結束后可結束本次巡視。

圖1 變電站電力設備巡視作業(yè)流程

系統(tǒng)可設計為三個主體運作流程：系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置、終端巡檢使用和報表管理。

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置

主要流程含圖2所示各環(huán)節(jié)。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置框圖

其中“巡視用戶”和“系統(tǒng)配置”通過 Execl數(shù)據(jù)庫表進行管理，可將其它系統(tǒng)內(nèi)相應的信息（員工信息、電站信息、設備信息等）復制過來，或進行獨立錄入，然后生成相應的配置文件。當用戶信息和設備信息發(fā)生更新時，可以使用新的版本重新安裝，也可以直接復制相應的配置文件到安裝目錄，即可實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的更新。

“二維碼標簽”指對所有涉及的二維碼進行分類，保證一類數(shù)據(jù)使用一種編號前綴。和巡視用戶、電站類型、不同的設備類型對應起來，當終端掃描二維碼編號時，讀取具體的編號值后能夠根據(jù)編號前綴進行區(qū)別，進行相應的操作。

2.2 終端巡檢使用

主要流程含圖3各環(huán)節(jié)。

圖3 終端巡檢使用框圖

用戶登錄環(huán)節(jié)：將用戶ID打印成二維碼標簽，進行掃描注冊和登錄，方便自動化管理。

主控管理環(huán)節(jié)：由用戶觸摸選擇具體操作，實現(xiàn)對電站設備巡視信息的掃描和錄入，以及巡視記錄的管理。該部分采用選擇狀態(tài)機的控制模式，根據(jù)用戶選擇，進入【主控態(tài)】、【站點態(tài)】、【掃描態(tài)】、【設備態(tài)】等多個控制界面，實現(xiàn)信息的輸入管理。

2.3 報表管理

報表管理如圖4所示，對巡視終端上送的巡檢記錄進行匯總，按照站點和設備兩個維度，對單個班時和時段進行報表匯總，實現(xiàn)電網(wǎng)設備巡檢無紙化報表管理。

圖4 報表管理框圖

3 核心-終端平臺設計

最核心的功能單元-終端平臺主要含下列功能：

1）用戶登錄。實現(xiàn)合法用戶的注冊并保存注冊密碼，注冊用戶使用密碼進行登錄。將用戶也作為二維碼管理的一部分，支持巡視人員二維碼標簽，可將標簽打印后貼在工號牌上，用戶注冊或切換用戶時，可掃描選擇獲取，不需要手工輸入，保證正確性，也提升管理效率。圖5為用戶登錄流程圖。

圖5 用戶登錄設計流程圖

2）主控管理。掃描單元，掃描站點二維碼可出現(xiàn)該站點巡視項目和巡視要點，掃描設備二維碼后能錄入設備狀態(tài)信息。任務管理，顯示當前站點巡視項目清單和狀態(tài)，可直接上下選擇巡視項目，跳入掃描模塊錄入設備信息（設備ID由二維碼進行讀取，可手動輸入設備ID值）。運維人員通過點選操作手持機，結合少量手寫描述操作，進行運行設備的巡視，以及各種運行參數(shù)的記錄，運行設備狀態(tài)及設備缺陷的記錄。如異常中斷繼續(xù)巡視，需讀取TMP文件的信息記錄，保證跳過已檢設備。圖6為主控管理流程。

圖6 主控管理流程圖

【主控態(tài)】界面可瀏覽目前班次時間下所有站點狀態(tài)；當通過掃描站點或選擇站點進入【站點態(tài)】界面后，可列出該站點下所有設備狀態(tài)，通過掃描設備進入【設備態(tài)】界面對設備進行狀態(tài)信息的管理，[設備態(tài)]界面結合巡視卡及巡視作業(yè)指導書來設計，在巡視結論“正?！被颉肮收稀鼻坝幸幌盗行铏z查的項目，反復操作最后獲得該站點下所有設備巡視信息。各狀態(tài)界面如圖7所示，依次是【主控態(tài)】界面，【掃描態(tài)】界面，【站點態(tài)】界面和【設備態(tài)】界面。

圖7 界面設計圖

3）數(shù)據(jù)管理。所有電力設備掃描巡視完畢都計入當前站點的巡視記錄中，站點所有設備巡視完畢即生成當前班次的站點巡視記錄文件，該巡視記錄文件可用手機作為U盤讀取，或使用FTP上傳到固定服務器，或使用Email發(fā)送到固定的郵箱。

4 結論

基于二維碼識別的電力設備巡視系統(tǒng)，從安全性、可靠性、成本投入、部署使用等考慮，優(yōu)于其他巡檢手段。在安全性方面，使用光學識別手段，在電磁環(huán)境復雜的配電站內(nèi)，不受電氣設備影響，也不會干擾站內(nèi)的IT設備；二維碼可以直接打印噴塑貼到需要巡檢的設備上，也可以直接印刷到設備標志牌上，直接使用巡檢終端就可以識別后錄入設備狀態(tài)信息，無需其他輔助手段，快捷可靠；二維碼標簽可直接打印，無需另外購買，巡視系統(tǒng)可快速部署到巡檢終端，根據(jù)任務要求對電站進行巡檢產(chǎn)生報表匯總，無需購買其他IT設備，如數(shù)據(jù)服務器等，客戶投入低，成本可控，可快速部署，終端的使用方法契合原手工流程，上手使用無需特殊的培訓。

正如上述優(yōu)勢，客戶可根據(jù)需要規(guī)劃設備編碼，進行分類打印標貼，電站運維人員下載巡視軟件，根據(jù)工作任務進行巡視操作，巡視結果自動匯總。

通過二維碼巡視系統(tǒng)，對電氣設備進行無紙化巡視，通過周期性巡查及時把握設備的運行情況，第一時間發(fā)現(xiàn)設備缺陷并及時匯報、消除，確保電力系統(tǒng)持續(xù)、可靠、安全運行?？梢越鉀Q只靠人工巡視模式下存在的問題和不足。真正實現(xiàn)巡視便利化、管理規(guī)范化、手段信息化、分析科學化，將電力運維工作信息化改進真正落到實處。此外二維碼識別的巡視系統(tǒng)，其獨有的優(yōu)勢和特點，也非常適合在其他相似行業(yè)進行推廣，成為監(jiān)督檢查與巡視管理的利器。

[1]吉晏平.變電站設備巡視技術的發(fā)展[J].電氣工程應用, 2010(4): 30-32.

[2]朱世中, 石峰, 王坤, 等.變電站智能巡檢系統(tǒng)的研究和應用[J].電力信息化, 2011, 9(11): 92-95.

[3]何濤.二維碼技術在廣蓄電廠水工巡檢中的應用[J].水力發(fā)電, 2014, 40(11): 79-81.

[4]陳荊花, 王潔.淺析手機二維碼在物聯(lián)網(wǎng)中的應用及發(fā)展[J].電信科學, 2010, 26(4): 39-43.

[5]左方舒.基于物聯(lián)網(wǎng)的手機二維碼應用研究[J].中國電子商務, 2011(8): 94-95.

[6]王生強, 馮孝宏.基于二維碼設備巡視實時管理系統(tǒng)的研制[J].科技資訊, 2013(5): 165.

[7]馬銀戌, 劉慶東, 鮑慧.變電站智能巡視后臺管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護與控制, 2014, 42(10): 125-129.

[8]金紅核, 倪振華, 陳志紅.變電設備巡檢管理系統(tǒng)的應用[J].華東電力, 2003(7): 78-80.

Design of Power Equipment Inspection System Using Two-dimension Code Recognition

Tao Li1Zhu Xiaoguang2Wang Shanhong3
(1.Dept.of E1ectric Engineering Nanjing Institute of Technology, Nanjing 210000；2.ZTE, Nanjing 210012; 3.Yancheng Power Supply Company, Yancheng, Jiangsu 224005)

At present the intelligent substation has become a trend in the form of intelligent power grid.In order to ensure the safe operationsand reduce the accidents, power equipment inspection becomes a routine and very important work for personnel.Currently In the case of the current substation is mostly human patrol mode .Under present mode, the rate and the quality is uneven, the reports are not easy to save and analysis, inspection can not accurately and inspection items are missing.This paper studies the design of power equipment patrol system based on two dimensional code recognition technology.The personnel read the code tag with a portable mobile termina.Then they complete the data record of the equipments.At last inspection results will automatically summary and complete electronic statements for long-term tracking and fault analysis.This can realize the power equipment inspection work real-time, standardization, scientification, network management.It can be further extended to other areas of the patrol system.

power equipment; patrol system; two-dimension code tag; network management; intelligence

陶 莉（1978-），女，江蘇鹽城人，碩士，講師，主要研究方向為電力負荷預測、需求側管理。