基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備故障診斷與評估平臺設(shè)計

黃慧 梁錚 張世超

摘要：在國家電網(wǎng)公司全面推進“三型兩網(wǎng)”的建設(shè)背景下，設(shè)計了一個基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備故障診斷與評估平臺，介紹了平臺的總體設(shè)計架構(gòu)，設(shè)想了平臺的基礎(chǔ)功能，對今后電力設(shè)備故障診斷平臺的構(gòu)建具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力設(shè)備;故障診斷;故障評估

0 引言

2019年，國家電網(wǎng)公司做出了全面推進“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)性企業(yè)的戰(zhàn)略部署。目前，居民可以通過支付寶、掌上電力APP、微信公眾號等互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)渠道查看電費用量并支付電費，這說明“互聯(lián)網(wǎng)+”思維已逐漸融入供電服務(wù)全過程。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的日益擴大，輸電過程不斷面臨著新的問題。這些問題若不能及時得到解決，會影響居民的用電可靠性，還會影響企業(yè)正常生產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。而從事電網(wǎng)相關(guān)工作的專家可提供一些建議給電力設(shè)備制造企業(yè)，幫助企業(yè)解決在設(shè)備產(chǎn)品研發(fā)方面遇到的技術(shù)問題。本文將互聯(lián)網(wǎng)與電力系統(tǒng)傳統(tǒng)行業(yè)二者的優(yōu)勢相結(jié)合，建立了一個基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的將電力系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來的電力設(shè)備故障診斷與評估平臺，以電網(wǎng)為樞紐發(fā)揮平臺和共享作用，為電力用戶、電網(wǎng)、發(fā)電供應(yīng)商和政府服務(wù);為電力工作人員、電力設(shè)備廠家以及高校學生等群體與領(lǐng)域?qū)＜掖罱贤ǖ臉蛄?給電力行業(yè)和更多市場主體發(fā)展創(chuàng)造更大的機遇。

1 平臺設(shè)計

為使電力設(shè)備制造商、高校專家和廣大電力用戶等多方能得到良好溝通，電力設(shè)備故障診斷與評估平臺依托互聯(lián)網(wǎng)，借助文本、圖像、聲音等多種用戶輸入媒介，通過文本挖掘、深度學習算法，自主分析用戶面臨的電器設(shè)備故障類型，并為用戶從專家?guī)熘芯珳势ヅ涞焦收纤鶎賹I(yè)領(lǐng)域的專家，以提供咨詢服務(wù)和解決方案，借助平臺使得傳統(tǒng)電力行業(yè)設(shè)備故障診斷難題得到更有效的解決。

為使平臺具有精準理解的特性，我們也將應(yīng)用一些互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的前沿技術(shù)，如自然語言分析、特征提取、特性匹配等技術(shù)。此外，用戶端的“模型-視圖-控制器”界面模式可以給予用戶良好的使用體驗，服務(wù)器-客戶端架構(gòu)將保證平臺的安全、穩(wěn)定運行。

1.1 ? ?自然語言分析及特征提取和匹配

自然語言分析處理技術(shù)包括自動分詞、詞性標注、句法分析、自然語言生成、文本分類、信息檢索、信息抽取、文字校對、機器翻譯、自動摘要等，從用戶的提問和專家的解答中提煉出機器能夠進一步處理的信息，進而建立平臺的常見問題庫以及對用戶特征行為進行大數(shù)據(jù)分析。通過自然語言分析處理后，問題或者答案中的特征信息會被提取出來，從而對用戶群體進行進一步的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，同時從問題中提取出的信息還將用于接下來的特征匹配。利用智能算法將問題的特征與專家?guī)熘械奶卣鬟M行匹配，平臺將這些電網(wǎng)及電力設(shè)備方面的問題進行歸類整理，充分利用電力系統(tǒng)及科研機構(gòu)的專家資源，提高電力設(shè)備維護檢修的效率。

1.2 ? ?用戶界面：模型-視圖-控制器模式

本平臺的客戶端開發(fā)采用“模型-視圖-控制器”模式。模型負責存儲內(nèi)容，視圖負責顯示內(nèi)容，控制器負責處理用戶輸入，這個模式明確規(guī)定了3個對象如何進行交互。其優(yōu)點是一個模型可以有多個視圖，其中每個視圖可以顯示全部內(nèi)容的不同部分。當通過某一個視圖的控制器對模型進行更新時，模型會把這種改變通知給所有視圖，所有視圖隨之自動更新?？刂破髫撠熖幚碛脩糨斎胧录琰c擊鼠標和敲擊鍵盤，然后決定是否把這些事件轉(zhuǎn)化成對模型或視圖的改變。

1.3 ? ?服務(wù)器-客戶端架構(gòu)

本平臺的架構(gòu)可以分為兩個主要組成部分：服務(wù)器端和客戶端。客戶端提供本平臺與用戶之間的交流界面，接受電力用戶的提問請求，收到請求后將其發(fā)送到云端服務(wù)器。服務(wù)器分析處理上述情況后，將問題推送到匹配的專家?guī)?，專家收到問題后即可通過服務(wù)器與電力用戶進行交流。服務(wù)器-客戶端架構(gòu)的好處在于方便推送，時效性強，同時加密容易，保證了平臺的安全、穩(wěn)定運行。

傳統(tǒng)模式的服務(wù)器架構(gòu)通?；谕阶枞绞皆O(shè)計，如圖1所示。這種架構(gòu)的缺點是浪費了處理器芯片的運算能力，而事件驅(qū)動、異步編程的優(yōu)點是執(zhí)行代碼無需阻塞，異步模式的服務(wù)器架構(gòu)如圖2所示。該架構(gòu)充分利用了系統(tǒng)資源，使有限的資源可以用于完成其他任務(wù)，非常適合后端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)編程。在服務(wù)器開發(fā)中，并發(fā)的請求處理是個大問題，阻塞式的函數(shù)會導致資源浪費和時間延遲。通過事件注冊、異步函數(shù)，我們可以提高資源的利用率，改善系統(tǒng)性能。

2 平臺功能設(shè)想

跨平臺電力問診軟件是以電網(wǎng)為樞紐，為電力用戶、電網(wǎng)、發(fā)電供應(yīng)商和政府搭建溝通平臺，發(fā)揮其資源共享作用。目標人群是電力用戶、電力從業(yè)者、部分學者專家以及高校相關(guān)專業(yè)學生，電力系統(tǒng)廠家通過平臺獲取專家咨詢建議，降低生產(chǎn)風險，也能在一定程度上解決高校教育與社會脫節(jié)的問題。這款軟件預(yù)期將基礎(chǔ)功能分為四大模塊，后期會更新系統(tǒng)和開發(fā)新功能，以不斷提高用戶滿意度。

（1）專家服務(wù)：這個功能模塊主要分為精準匹配、網(wǎng)上定制專屬服務(wù)、咨詢洽談、在線支付、交易管理等部分。用戶搜索關(guān)鍵詞后，通過平臺云端大數(shù)據(jù)特征提取，精準匹配在線專家提供咨詢服務(wù)，用戶若對某一專家服務(wù)滿意，可進入網(wǎng)上定制功能模塊享受專屬服務(wù)，交易管理有效保障用戶隱私安全，給交易雙方提供財產(chǎn)安全保障。

（2）個人主頁：個人主頁是用戶登錄之后的默認界面，主要包括用戶的個人信息、平臺認證、技術(shù)支持、好友管理、消息管理、瀏覽記錄等部分，并根據(jù)用戶的權(quán)限自動展示相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置、個人資料等模塊鏈接。用戶可同時認證多個身份實現(xiàn)用戶價值多樣化，系統(tǒng)提供了多種風格的界面，用戶根據(jù)個人喜好選擇合適的展示風格。

（3）資源庫：平臺結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)問診與資源共享，形成其特有的實踐+理論資源學習中心。用戶搜索關(guān)鍵詞找到相關(guān)文案資料，同時嵌連最新相關(guān)問題問診記錄，用戶查閱之后可以添加進用戶云盤。經(jīng)平臺資料所有權(quán)認證后，用戶也可上傳個人論文或?qū)嵅俳?jīng)驗，添加進資料庫。

（4）社區(qū)：用戶休閑之余可以在社區(qū)服務(wù)界面瀏覽行業(yè)資訊，了解行業(yè)最新動態(tài)。平臺通過分析用戶最近關(guān)注和訪問的數(shù)據(jù)，推送熱門話題以及用戶感興趣的話題，用戶也可加入發(fā)燒友俱樂部或者自行組建俱樂部邀請好友。社區(qū)服務(wù)可以調(diào)動用戶參與度，提高用戶黏性，維持軟件穩(wěn)定的用戶量。

3 結(jié)語

本文介紹的平臺是在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，以“為電力設(shè)備安全可靠持久運行保駕護航”為使命，致力于及時有效、準確全面地解決電力系統(tǒng)遇到的技術(shù)問題。本文從平臺現(xiàn)有的總體設(shè)計架構(gòu)以及功能方面提出了自己的設(shè)想，隨著今后平臺設(shè)計方案的不斷完善，該平臺將具有更高的市場應(yīng)用價值。

[參考文獻]

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收稿日期：2020-05-08

作者簡介：黃慧（1999—），女，湖南常德人，研究方向：電氣工程及其自動化。