風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)開發(fā)

趙 軒，薛晗光，倪向宇，邱學(xué)芮，劉鳳祥，孫屹林，顏 飛

風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)開發(fā)

趙 軒1，薛晗光1，倪向宇1，邱學(xué)芮2，劉鳳祥1，孫屹林1，顏 飛1

（1.西安西熱電站信息技術(shù)有限公司，陜西 西安 710054；2.華能云南滇東能源有限責(zé)任公司風(fēng)電分公司，云南 曲靖 655500）

目前風(fēng)電場風(fēng)機(jī)分布分散，人員配制施行運維一體，其兩票管理執(zhí)行較為困難。在風(fēng)電場信息化建設(shè)中，本文結(jié)合電力安全工作規(guī)程，將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙定位技術(shù)、分詞搜索技術(shù)、流媒體直播技術(shù)及近場通信技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)的執(zhí)行與管理中，依靠智能移動終端設(shè)備，創(chuàng)新實現(xiàn)了風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)高效規(guī)范運行。目前該移動應(yīng)用系統(tǒng)已在多個風(fēng)電場運行，結(jié)果顯示，該系統(tǒng)提高了風(fēng)電場兩票執(zhí)行效率，規(guī)范了兩票業(yè)務(wù)流程，滿足了風(fēng)電場高效運維的管理需求。

風(fēng)電場；操作票；工作票；智能終端；分詞搜索；流媒體；藍(lán)牙定位；NFC

近年來，我國風(fēng)力發(fā)電得到迅猛發(fā)展，裝機(jī)容量已位居世界第一[1]。這種大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化布局，對風(fēng)電機(jī)組的可靠性提出更高的要求。目前，風(fēng)電場的運維并未形成完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，雖然其繼承了火電機(jī)組運維中的兩票制度，但是受限于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)分布分散及運維一體的人員架構(gòu)配置，照搬火電機(jī)組的兩票管理制度執(zhí)行起來非常困難。風(fēng)電場兩票指操作票和工作票，兩票業(yè)務(wù)是風(fēng)電場運維的主要業(yè)務(wù)，直接影響風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運維效率。因此，在風(fēng)電場信息系統(tǒng)建設(shè)時，可以利用當(dāng)前的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能移動終端設(shè)備，使兩票的辦理更加便利規(guī)范、安全高效，并實現(xiàn)實時監(jiān)督和管控，提高風(fēng)電場風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運維效率，使風(fēng)電機(jī)組可利用小時數(shù)達(dá)到最大。

目前，風(fēng)電場大多采用運維一體的模式[2]，即“無人值班、少人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控、區(qū)域維護(hù)”的管理模式，運行檢修人員非常精簡。但在實際業(yè)務(wù)辦理時，兩票業(yè)務(wù)遇到不少問題[3-5]。對于風(fēng)電場工作票業(yè)務(wù)，工作票危險點預(yù)控、安全措施內(nèi)容填寫不到位；簽字流程、試運行流程過于復(fù)雜，導(dǎo)致部分風(fēng)電場存在開票率不高或無票作業(yè)的情況。在運維一體模式下，遠(yuǎn)程集控不能參與工作票的執(zhí)行過程，無法起到監(jiān)督執(zhí)行的作用。對于操作票業(yè)務(wù)，沒有建立起完善的典型票、標(biāo)準(zhǔn)票庫，開票靈活性大，開票質(zhì)量不能保證?；诖?，本文提出風(fēng)電場信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和新技術(shù)應(yīng)用。

1 風(fēng)電場信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在風(fēng)電場信息系統(tǒng)開發(fā)時，有針對性地利用智能移動設(shè)備，引入兩票知識庫、分詞搜索技術(shù)、流媒體技術(shù)、NFC近場通信技術(shù)及藍(lán)牙定位技術(shù)，解決風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)處理中遇到的各種問題。

無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境部署是風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)采用智能移動終端設(shè)備辦理的基礎(chǔ)。采用智能移動終端設(shè)備可以使兩票業(yè)務(wù)的流轉(zhuǎn)擺脫紙質(zhì)票據(jù)和傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的束縛。根據(jù)電力安全工作規(guī)程，在風(fēng)電場檢修中需要對風(fēng)機(jī)主、輔機(jī)設(shè)備開展檢修、維護(hù)工作時，對設(shè)備采取安全措施或需要運行人員在運行方式、操作調(diào)整上采取保障人身、設(shè)備運行安全措施的情況下，工作負(fù)責(zé)人可以直接使用智能移動終端開票，許可人可以通過圖片、視頻、遠(yuǎn)程定位等方式確認(rèn)后遠(yuǎn)程許可作業(yè)。解決工作負(fù)責(zé)人不在現(xiàn)場無法開票而導(dǎo)致檢修、維護(hù)工作無法合規(guī)開展，甚至出現(xiàn)無票作業(yè)的問題。

風(fēng)電場的移動應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)目前有2種部署方式：第1種是利用現(xiàn)有的光纖環(huán)網(wǎng)通道（圖1），在每個風(fēng)機(jī)內(nèi)架設(shè)無線AP(接入點)，組成移動應(yīng)用專用的無線網(wǎng)絡(luò)（圖2）；第2種是利用現(xiàn)有移動運營商提供的4G網(wǎng)絡(luò)，通過租用專用APN（接入點名稱）通訊通道，組成移動應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。2種方式各有優(yōu)缺點：第1種方式費用高，但是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對穩(wěn)定，安全性高；第2種方式費用低，但是受移動運營商4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、信號穩(wěn)定性的影響，特別是相關(guān)視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸時，受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響較大。

圖1 光纖環(huán)網(wǎng)通道示意

圖2 風(fēng)機(jī)內(nèi)安裝的無線AP

2 風(fēng)電場信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

2.1 知識庫和分詞搜索技術(shù)

建立兩票業(yè)務(wù)中的典型票和標(biāo)準(zhǔn)票知識庫。典型票和標(biāo)準(zhǔn)票以KKS(功能位置)為依據(jù)建立。在信息系統(tǒng)中可以以歷史票為模板進(jìn)行創(chuàng)建，也可以通過Excel模板批量導(dǎo)入的方式創(chuàng)建，經(jīng)過工作流審批后進(jìn)入兩票知識庫。在實際應(yīng)用中，兩票創(chuàng)建時可以從知識庫引用典型票直接創(chuàng)建，典型票只是在操作人員生成操作票時提供參考，運行人員使用典型票必須根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)修改典型票內(nèi)容。引用標(biāo)準(zhǔn)票后不能對票面的操作內(nèi)容進(jìn)行改動。標(biāo)準(zhǔn)票票面的操作步驟、內(nèi)容具有強(qiáng)制性，這也是典型票和標(biāo)準(zhǔn)票的重要區(qū)別。

建立典型票和標(biāo)準(zhǔn)票知識庫，一方面減少開票時工作量，提高開票效率，另一方面，知識庫的建立可以規(guī)范兩票的操作步驟，使安全措施、危險點預(yù)控、應(yīng)裝（合）接地線、接地刀閘信息更加準(zhǔn)確和完善，防止人為疏忽造成操作步驟、安全措施的遺漏等情況的出現(xiàn)。同時，需要從管理制度上建立典型票和標(biāo)準(zhǔn)票的績效考核辦法，如定期邀請行業(yè)專家、設(shè)備廠家會審、補充知識庫等。

分詞搜索技術(shù)[6-7]是為兩票編輯時需要手動輸入文字內(nèi)容提供搜索便利。如編輯安全措施、危險點分析[8]、接地線接地刀閘、斷路器等信息時需要輸入的內(nèi)容較多，信息系統(tǒng)可以根據(jù)用戶輸入的關(guān)鍵字信息，在典型票、標(biāo)準(zhǔn)票及歷史票中檢索查詢最接近用戶想輸入的內(nèi)容，根據(jù)相似度高低提供備選列表，減輕用戶手動輸入全部文字的工作強(qiáng)度。本文以維向量的余弦相似度算法[9]為例介紹分詞搜索的使用。

維向量的余弦相似度算法的原理是通過字符串的特征項（如詞頻）生成向量控件模型值，再根據(jù)式(1)計算出余弦值。余弦值越接近1，表明2個向量越相似，也表示對比的字符串相似度越高。計算公式為

式中，x和y分別代表向量和的各分量，∑表示從1到求和。

使用維向量余弦相似度算法計算搜索相似度的步驟為：1）根據(jù)現(xiàn)有的典型票、標(biāo)準(zhǔn)票及歷史票中安全措施、危險點分析等內(nèi)容，分別建立分詞庫，建立分詞庫時需要過濾掉副詞、助詞等無用詞；2）根據(jù)用戶輸入的內(nèi)容，對輸入文本進(jìn)行分詞處理，同樣去掉無用詞；3）根據(jù)分詞結(jié)果與分詞庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行詞頻計算，得出詞頻矢量；4）根據(jù)式(1)計算相似度，按照相似度大小排序返回對應(yīng)的結(jié)果，供用戶使用。

維向量的余弦相似度算法簡單，計算速度快，相比于其他搜索算法占用資源少。并且由于兩票業(yè)務(wù)中安全措施、危險點分析等內(nèi)容大多使用的是專業(yè)術(shù)語，同義詞、多義詞的識別要求低，余弦相似度算法正好能滿足兩票編輯時的搜索需求。這樣分詞搜索能極大地提高用戶編輯兩票時的效率，解決繁瑣的兩票編輯問題。

2.2 藍(lán)牙定位技術(shù)

藍(lán)牙定位技術(shù)[10-11]目前在工業(yè)生產(chǎn)中使用廣泛。其定位原理是信號場強(qiáng)指示（received signal strength indication, RSSI）。利用智能移動設(shè)備的藍(lán)牙功能，可以很方便、精確地計算出當(dāng)前作業(yè)人員的位置（圖3），便于風(fēng)電遠(yuǎn)程集控中心運行人員實時掌握現(xiàn)場作業(yè)人員的位置情況。

圖3 藍(lán)牙定位示意

當(dāng)作業(yè)人員使用智能移動終端進(jìn)入藍(lán)牙電子圍欄區(qū)域后，智能終端定時收集附近藍(lán)牙模塊beacon的數(shù)據(jù)信息，將收集到的數(shù)據(jù)包發(fā)送給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)RSSI強(qiáng)弱，計算出當(dāng)前移動終端的位置信息并返回智能終端及對應(yīng)的移動應(yīng)用系統(tǒng)。

本文以某設(shè)備商T200型號的藍(lán)牙模塊為例說明藍(lán)牙定位在風(fēng)電場的應(yīng)用。T200的藍(lán)牙模塊通過有線與無線AP相連，由無線AP負(fù)責(zé)供電。無線AP使用物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星AP200產(chǎn)品，T200藍(lán)牙作為無線AP擴(kuò)展模塊，在風(fēng)機(jī)內(nèi)分上、中、下3個區(qū)域分別安裝T200藍(lán)牙模塊（圖4）。

圖4 風(fēng)機(jī)內(nèi)安裝的T200藍(lán)牙模塊

當(dāng)兩票的執(zhí)行人員進(jìn)入風(fēng)機(jī)作業(yè)時，智能移動終端（具備藍(lán)牙功能）通過接收到的風(fēng)機(jī)內(nèi)藍(lán)牙模塊信號強(qiáng)弱，與定位服務(wù)器交互獲取定位信息。遠(yuǎn)程集控中心的運行人員可以通過應(yīng)用系統(tǒng)實時獲得作業(yè)人員的位置信息。應(yīng)用系統(tǒng)中顯示的定位信息如圖5所示。

圖5 應(yīng)用系統(tǒng)中顯示的定位信息

2.3 流媒體服務(wù)

為使遠(yuǎn)程集控中心的運行人員能實時掌握風(fēng)機(jī)現(xiàn)場操作票的執(zhí)行情況，結(jié)合智能終端，在風(fēng)電場實現(xiàn)操作票全程移動辦理的基礎(chǔ)上。引入目前流行的視頻直播方式，改變常規(guī)的工作模式，同時又嚴(yán)格遵循操作票工作流程，提高操作票工作效率，規(guī)范操作票工作流程?，F(xiàn)場操作人員開始執(zhí)行操作票時，可以同步開啟智能移動終端的視頻功能。通過流媒體服務(wù)，遠(yuǎn)程集控運行人員可以同步實時收看操作現(xiàn)場執(zhí)行情況。視頻直播的同時流媒體服務(wù)錄制視頻內(nèi)容并保存為視頻文件，供后續(xù)回看檢查使用。

流媒體[12-13]服務(wù)的功能流程如圖6所示。首先，操作票業(yè)務(wù)開始執(zhí)行時，向流媒體APP發(fā)起請求，同時啟動視頻功能。在操作票每一項操作步驟執(zhí)行時，錄制視屏并同步發(fā)送前置攝像頭視頻信息給流媒體服務(wù)器。流媒體服務(wù)器響應(yīng)請求后，返回對應(yīng)的視頻URL（統(tǒng)一資源定位符）地址，移動應(yīng)用APP與應(yīng)用系統(tǒng)交互，在移動應(yīng)用系統(tǒng)中同時修改操作票對應(yīng)的視頻狀態(tài)。當(dāng)遠(yuǎn)程集控中心運行人員檢查操作票執(zhí)行情況時，可以在臺式機(jī)終端通過URL地址實時觀看現(xiàn)場的操作票執(zhí)行過程。

操作票執(zhí)行完成后，自動向流媒體APP發(fā)起結(jié)束請求，對應(yīng)的流媒體視頻斷開鏈接。流媒體服務(wù)器將實時的視頻保存為文件，再將視頻地址返回給移動應(yīng)用APP，APP向移動應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)起請求，修改操作票業(yè)務(wù)的直播狀態(tài)及返回視頻文件的URL地址。遠(yuǎn)程集控中心運行人員會看到操作票對應(yīng)的視頻為回放狀態(tài)。相關(guān)視頻可保存供后續(xù)查看或作為評價操作票的相關(guān)依據(jù)。圖7為某風(fēng)電場流媒體應(yīng)用現(xiàn)場演示時操作票視頻回放截圖，左側(cè)為操作票票面執(zhí)行情況，右側(cè)顯示監(jiān)護(hù)人畫面。

圖6 流媒體服務(wù)功能流程

圖7 操作票視頻回放截圖

2.4 NFC技術(shù)

近場通信[14]（near field communication，NFC）也稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸和交換數(shù)據(jù)。

風(fēng)電場工作票執(zhí)行過程中，采用遠(yuǎn)程集控運行的模式。根據(jù)電力安全工作規(guī)程中的工作票許可制度要求，現(xiàn)場安全措施執(zhí)行時必須由具備工作許可人資格的操作人員執(zhí)行。使用智能移動設(shè)備（具備NFC功能[15]）處理工作票時，現(xiàn)場具有許可人資質(zhì)的執(zhí)行人在移動設(shè)備上簽名后，可以借助NFC技術(shù)，將工作票電子數(shù)據(jù)傳送給負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人確認(rèn)后再進(jìn)行簽字。借助NFC通訊要求2臺設(shè)備之間必須相互靠近的限制，通過NFC技術(shù)傳送工作票電子信息的操作，能夠杜絕安全措施許可未執(zhí)行或相關(guān)人員不到位而工作負(fù)責(zé)人直接現(xiàn)場作業(yè)的情況，也是進(jìn)一步落實電力安全工作規(guī)程的一種技術(shù)手段。

3 結(jié) 語

本文根據(jù)當(dāng)前風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)中遇到的問題，在兩票業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)開發(fā)時，融入了當(dāng)前成熟的信息系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)的軟硬件技術(shù)，如信息知識庫、分詞搜索技術(shù)、藍(lán)牙定位技術(shù)、流媒體直播、NFC數(shù)據(jù)傳輸及移動智能終端設(shè)備。一方面對兩票辦理人員提供操作便利，提高了工作效率。另一方面，通過信息技術(shù)的運用，使兩票業(yè)務(wù)的操作更加規(guī)范，在兩票業(yè)務(wù)辦理的各個環(huán)節(jié)將電力安全工作規(guī)程具體落實到位。目前該移動應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)在多家風(fēng)電場上線運行，實現(xiàn)了從開票、執(zhí)行直至關(guān)閉的全流程管理。該系統(tǒng)運行良好，促進(jìn)了風(fēng)電場的高效運維。

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Development of work order and operation order business information system for wind farm

ZHAO Xuan1, XUE Hanguang1, NI Xiangyu1, QIU Xuerui2, LIU Fengxiang1, SUN Yilin1, YAN Fei1

(1. Xi’an TPRI Power Plant Information Technology Co., Ltd., Xi’an 710054, China;2. Huaneng Yunnan Diandong Energy Co., Ltd., Wind Power Branch, Qujing 655500, China)

At present, wind turbines are distributed in a distributed manner, and personnel are required to implement operation and maintenance. It is difficult to implement two-vote management. To solve this problem, during the information construction of wind farms, combining with the electric power safety working procedure, this paper applies mobile internet technology, bluetooth positioning technology, word segmentation search technology, streaming media live broadcast technology and NFC technology in the execution and management of wind farm two-voucher business. Relying on intelligent mobile terminal equipment, the efficient and standardized operation of the two-ticket business of the wind farm is realized. At present, this mobile application system has been operated in multiple wind farms. The results show that, this system improves the efficiency of two tickets for wind farms, standardizes the two-vote business process, and meets the management requirements for efficient operation and maintenance of wind farms.

wind farm, operation order, work order, intelligent terminal, word segmentation search, streaming media, bluetooth positioning, NFC

TM614；TP391

B

10.19666/j.rlfd.201904052

2019-04-03

西安熱工研究院有限公司科技項目(TPRI/TT-CA-010-2019B)

Supported by：Science and Technology Project of Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. (TPRI/TT-CA-010-2019B)

趙軒(1981—)，男，工程師，主要研究方向為電廠信息管理與監(jiān)控技術(shù)，zhaoxuan@tpri.com.cn。

趙軒, 薛晗光, 倪向宇, 等. 風(fēng)電場兩票業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)開發(fā)[J]. 熱力發(fā)電, 2019, 48(9): 134-138. ZHAO Xuan, XUE Hanguang, NI Xiangyu, et al. Development of work order and operation order business information system for wind farm[J]. Thermal Power Generation, 2019, 48(9): 134-138.

（責(zé)任編輯 杜亞勤）