基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法研究

劉國華 金學(xué)明 張謙 聶琪鶴 南岳松

摘 要：傳統(tǒng)電力運(yùn)維信息化程度較低，主要通過人工定時(shí)巡檢等方式來展開，較差的時(shí)效性和可靠性導(dǎo)致迅速準(zhǔn)確定位電力設(shè)備故障點(diǎn)，同時(shí)也需要投入大量人力物力才能實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的有效管理。為解決這一困境，本文提出了基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法，其中的Web客戶端能夠幫助電力企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控電力運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)警信息，并通過手持機(jī)等對運(yùn)維人員下單相應(yīng)任務(wù);而手持機(jī)能夠幫助運(yùn)維人員上傳檢修和值班情況等數(shù)據(jù)。通過人和高安全低頻探測器的有效配合，使得電力運(yùn)維管理的效率和時(shí)效性大大提高，有效消除傳統(tǒng)人工運(yùn)維盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)維的智能化、可視化、專業(yè)化并切實(shí)降低運(yùn)維成本。

關(guān)鍵詞：電力;運(yùn)維管理;高安全低頻探測器;時(shí)效性

現(xiàn)階段生產(chǎn)生活用電對用電安全和供電質(zhì)量提出了更高的要求，相應(yīng)地電力企業(yè)必須以“主動(dòng)運(yùn)維”來替代傳統(tǒng)的“被動(dòng)運(yùn)維”，這就意味著必須在“安全”的基礎(chǔ)上，構(gòu)建以“經(jīng)濟(jì)”為核心的職能電力運(yùn)維方法，以便管理者便利的對電力設(shè)備、運(yùn)維數(shù)據(jù)及運(yùn)維人員等展開管理，使電力運(yùn)維管理方法緊跟當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展潮流[1]。

1高安全低頻探測器的介紹

本文所用的高安全探測器是一款可識讀電纜標(biāo)識器（高安全低頻電子標(biāo)識器、扎帶式超高頻標(biāo)簽、粘貼式超高頻標(biāo)簽、發(fā)光電子標(biāo)簽、輸配電超高頻標(biāo)簽）的探測設(shè)備，支持對識讀到的電纜標(biāo)識器進(jìn)行身份認(rèn)證、秘鑰解析、消息上傳等巡檢的工作（讀取發(fā)光標(biāo)簽距離大于2米、點(diǎn)亮發(fā)光標(biāo)簽距離大于1.5米，讀取配電標(biāo)簽距離大于5米），同時(shí)還支持全網(wǎng)通話、短消息、北斗/GPS定位、攝像拍照、二維碼掃描等功能，便于國家電網(wǎng)人員的使用，其中適配的工業(yè)級平板手持機(jī)是超高頻讀寫手持設(shè)備（可單獨(dú)使用），支持符合ISO/IEC 18000-6C EPC Class1 Gen2和GB/T 29768-2013《信息技術(shù)射頻識別800/900MHz空中接口協(xié)議》雙協(xié)議（如圖1所示）。

整個(gè)高安全探測器整體上由如下三個(gè)部分構(gòu)成：

第一，可識讀電纜標(biāo)識器，通過貼在物體上來識別地下電力電纜，內(nèi)部主要由天線、芯片及耦合元件組成，地下電力電纜的信息存儲(chǔ)在芯片上以完成和射頻天線間的通信。以發(fā)光電子標(biāo)簽為例，其內(nèi)嵌“國網(wǎng)芯”UHF射頻識別標(biāo)簽芯片，利用無線取能技術(shù)實(shí)現(xiàn)無源發(fā)光功能，支持指定標(biāo)簽的可視化查找，并且采用國標(biāo)通信協(xié)議和國密算法，具有自主可控、安全可靠、操作便捷等特點(diǎn)，滿足復(fù)雜環(huán)境下的電纜快速查找和識別需求（如圖2所示）。

第二，超高頻讀寫手持設(shè)備，通過天線與可識讀電纜標(biāo)識器進(jìn)行雙向無線通信，完成電子標(biāo)簽芯片內(nèi)數(shù)據(jù)的識別或讀出/寫入，其可以作為單獨(dú)的整體執(zhí)行顯示、讀寫及數(shù)據(jù)處理等操作，也可以嵌入到系統(tǒng)中以接受主機(jī)的控制。

第三，后臺應(yīng)用軟件，主要負(fù)責(zé)處理采集到的數(shù)據(jù)以便于用戶的使用。作為直接面向用戶的人機(jī)交互界面，后臺應(yīng)用軟件可協(xié)助完成對超高頻讀寫手持設(shè)備的指令操作和中間件的邏輯設(shè)置、集中處理統(tǒng)計(jì)采集到的目標(biāo)信息、控制超高頻讀寫手持設(shè)備對電子標(biāo)簽信息的讀寫等[2]。

2 基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法

2.1 基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法需求分析

本文將重點(diǎn)以地下電力電纜的運(yùn)維管理為例，探究基于高安全低頻探測器的地下電力電纜運(yùn)維方法，基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法主要能夠方便管理者和運(yùn)維人員方便快捷的實(shí)施運(yùn)維任務(wù)的安排實(shí)施，確保運(yùn)維結(jié)果快速反饋和保存等各種業(yè)務(wù)提供服務(wù)，同時(shí)提供友好、便捷的操作界面，系統(tǒng)通過接受用戶的操作，在后臺執(zhí)行數(shù)據(jù)和文件操作來完成具體服務(wù)流程。具體而言，方法的主要需求包括：能夠?yàn)檫\(yùn)維人員制定和分派運(yùn)維任務(wù)，制定任務(wù)時(shí)刻選擇多種不同的報(bào)表、任務(wù)制定期限、制定運(yùn)維人員等;不同用戶權(quán)限有所差異，因此要能夠進(jìn)行用戶權(quán)限設(shè)置，主體上分為任務(wù)管理者和運(yùn)維作業(yè)人員;電纜及其設(shè)備數(shù)據(jù)的錄入、導(dǎo)出和導(dǎo)入能夠淑芬便捷，通過給電纜及其設(shè)備綁定相關(guān)的文件和圖片（如操作說明書）;工業(yè)級平板手持機(jī)能夠支持電纜的地圖定位和自動(dòng)識別;用戶可以自己定義每一個(gè)具體任務(wù)的數(shù)據(jù)類型，其中包含計(jì)算式型、字符型、數(shù)據(jù)型及圖片型等;使用方便、用戶界面友好且功能一目了然;架構(gòu)設(shè)計(jì)要有良好的擴(kuò)展性和模塊化，方便后期維護(hù)和功能拓展[3]。

2.2 基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法總體設(shè)計(jì)

（1）總體架構(gòu)。整體上該方法可以劃分為如下三個(gè)層次（如表1所示）。

（2）功能劃分?？傮w而言，基于高安全低頻探測器的地下電力電纜運(yùn)維功能上可劃分為如下兩個(gè)部分：

首先，基于高安全低頻探測器的地下電力電纜運(yùn)維后臺。基于高安全低頻探測器的地下電力電纜運(yùn)維后臺可以按不同敷設(shè)圖顯示電纜不同敷設(shè)方式，電纜及其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可在地理沿布圖中展示，并且電纜走向可在地圖上直觀顯示。具體而言：設(shè)備臺賬管理，可增加、修改或刪除電纜相關(guān)數(shù)據(jù)（如可識讀電纜標(biāo)識器、敷設(shè)段、線路等）;電纜顯示，通過臺賬樹來可視化展示電纜精準(zhǔn)走向;電纜詳細(xì)信息查詢，通過高安全探測器來查詢電纜詳細(xì)信息（如線路編號、周邊環(huán)境圖片、回溝回?cái)?shù)及相序等）;電纜定位查詢，通過關(guān)鍵字查詢等查詢檢索功能來快速定位所需的電纜線路及設(shè)備;故障輔助定位，在初步測定故障點(diǎn)后，在精確定位前和電纜路徑圖仔細(xì)核對，必要時(shí)使用高安全探測器來精準(zhǔn)定位其路徑;電纜敷設(shè)邏輯圖，對電纜之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行清晰直觀的顯示;統(tǒng)計(jì)圖表，實(shí)現(xiàn)了電纜數(shù)量統(tǒng)計(jì)和可識讀電纜標(biāo)識器統(tǒng)計(jì)功能;外力破壞隱患分布，在地圖上顯示巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的外力破壞隱患;運(yùn)維管理，后臺獲取到異常數(shù)據(jù)或巡檢人員反饋后，錄入報(bào)修相關(guān)信息，并根據(jù)不同權(quán)限實(shí)施后續(xù)報(bào)修派工調(diào)度[4]。

其次，工業(yè)級平板手持機(jī)。具體而言：登錄權(quán)限認(rèn)證，用戶輸入用戶名、密碼，經(jīng)授權(quán)后方可使用工業(yè)級平板手持機(jī);電纜基本信息采集，采集電纜的電子標(biāo)簽、安裝地理位置、GPS經(jīng)緯度、可識讀電纜標(biāo)識器ID碼、電纜埋深、電纜走向等基本信息;電纜附件采集，可對電纜敷設(shè)通道及關(guān)聯(lián)資源（如交接箱）等信息進(jìn)行采集，并執(zhí)行刪除、修改或查看等操作;電纜路徑點(diǎn)高精度GPS采集，電纜路徑點(diǎn)經(jīng)緯度位置信息的高精度采集;電纜數(shù)據(jù)管理，查看、修改或刪改電纜基本數(shù)據(jù);電纜快速定位，巡檢人員通過空間查詢，電纜及其周邊設(shè)備信息等將在工業(yè)級平板手持機(jī)進(jìn)行顯示;人車路徑導(dǎo)航，巡檢人員對隱患點(diǎn)或設(shè)備點(diǎn)進(jìn)行查找定位后，將其設(shè)置為目的地，通過GPS結(jié)合地圖來實(shí)現(xiàn)設(shè)備點(diǎn)或隱患點(diǎn)的導(dǎo)航;任務(wù)執(zhí)行，巡檢人員登錄認(rèn)證后，在工業(yè)級平板手持機(jī)上查看具體任務(wù)，執(zhí)行后將執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行反饋[5]。

2.3 基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法效益分析

地下電力電纜運(yùn)維智能化管理在我國實(shí)施較晚，而基于高安全低頻探測器的電力運(yùn)維方法具有如下顯著的效益：實(shí)現(xiàn)地下電力電纜快速查詢、空間分析、分層管理（包括人文和地理信息）、瀏覽（通過不同層次、不同視角展示電纜的逼真走線）、任務(wù)執(zhí)行等功能，并且可進(jìn)一步支持電力企業(yè)配電管理、資產(chǎn)管理、規(guī)劃管理及營銷管理等，形成綜合高效的運(yùn)營平臺，極大地降低電力運(yùn)維所需的人力物力，并且安全高效，極具經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值[6]。

3結(jié)語

綜上所述，構(gòu)建基于高安全低頻探測器的地下電力電纜運(yùn)維方法后，巡檢人員使用工業(yè)級平板手持機(jī)通過無線連接高安全探測器來對地下電力電纜進(jìn)行快速識別，后臺會(huì)根據(jù)讀寫到的地下電力電纜標(biāo)簽數(shù)據(jù)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到其對應(yīng)的報(bào)表并標(biāo)記對應(yīng)的任務(wù)項(xiàng)目，大大提升地下電力電纜運(yùn)維效率。同時(shí)，應(yīng)用電子地圖和北斗/GPS技術(shù)，能夠快速定位地下電力電纜位置使運(yùn)維人員能合理安排工作順序，也可以開啟位置合法性檢測來判斷運(yùn)維人員是否實(shí)地作業(yè)，從而提高運(yùn)維結(jié)果錄入的正確性。

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