配電網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

陳槾露 丁 鵬

（廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東茂名525000）

0 引言

工作票是配電網(wǎng)日常運維作業(yè)過程中保證人身安全的重要組織措施之一。配電網(wǎng)運維作業(yè)實施前，配網(wǎng)運維人員應(yīng)通過填寫工作票，明確工作時間、工作地點、工作班成員、工作任務(wù)、工作地段、停電線路以及工作要求的安全措施，作為現(xiàn)場作業(yè)風險管控的書面依據(jù)[1]。由于填報系統(tǒng)操作煩瑣、填報過程需跨系統(tǒng)查閱圖紙資料以及人員技能水平不足等因素影響，填報一項作業(yè)的工作票需耗時超過0.5 h的情況常態(tài)存在，工作票填報錄入工作耗時費力，且難以確保工作票規(guī)范性、準確性[2]。針對此種情況，為進一步優(yōu)化配網(wǎng)工作票填報工作，亟需開發(fā)配電網(wǎng)智能工作票錄入系統(tǒng)，智能調(diào)用配網(wǎng)單線圖圖模[3]，實現(xiàn)快速生成工作票內(nèi)容、自動填報生產(chǎn)系統(tǒng)[4]，協(xié)助配網(wǎng)運維人員高效、便捷地完成工作票系統(tǒng)錄入工作，保障工作票規(guī)范、準確。

1 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)配電網(wǎng)工作票智能成票業(yè)務(wù)需求的特點，基于龐大的業(yè)務(wù)量、自動執(zhí)行的效率和精度等要求，系統(tǒng)采用了機器人技術(shù)搭建，由機器人軟件平臺、機器人通信服務(wù)管理、高性能機器人客戶端、流程化數(shù)據(jù)預處理等部分組成。機器人軟件平臺，實現(xiàn)Web瀏覽器接入、外部系統(tǒng)交互、業(yè)務(wù)邏輯處理等配網(wǎng)智能工作票服務(wù)的統(tǒng)一管理和控制。高性能機器人客戶端，搭建了人性化人機界面，并輔以簡單點選的形式，方便、快捷地完成常規(guī)工作任務(wù)文字信息的錄入。流程化數(shù)據(jù)預處理，能提高自動錄入執(zhí)行效率，保證系統(tǒng)操作的有效性和準確性。

1.1 分布式架構(gòu)應(yīng)用服務(wù)

系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器優(yōu)化采用分布式框架改造，基于SOA架構(gòu)設(shè)計，支持分布式的部署及擴展，并支持通過IIS或Nginx組件實現(xiàn)接入層的負載均衡，以支撐系統(tǒng)機器人軟件平臺運行。系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)，依邏輯關(guān)聯(lián)可劃分為表現(xiàn)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層，具體如圖1所示。

（1）表現(xiàn)層，主要負責與用戶和外部系統(tǒng)交互，具體提供系統(tǒng)可操作Web功能、數(shù)據(jù)交換程序以及數(shù)據(jù)接口，以滿足不同的場景和渠道使用。Web Layer，由asp.net mvc5技術(shù)實現(xiàn)；Data Exchange，根據(jù)需求實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換程序；Data Interface主要基于http協(xié)議，用Web API技術(shù)實現(xiàn)。

（2）應(yīng)用層，主要負責系統(tǒng)邏輯計算的實現(xiàn)，提供服務(wù)接口給展現(xiàn)層使用。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，表現(xiàn)層與應(yīng)用層之間通信基于局域網(wǎng)TCP/IP協(xié)議。根據(jù)應(yīng)用服務(wù)職責不同，將分兩大類，分別為業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)和基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)。業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求的功能服務(wù)，基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)實現(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)公用的功能服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)層，主要負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、同步、緩存和備份管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。對于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)使用Oracle11以上數(shù)據(jù)庫存儲。業(yè)務(wù)日志數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣化、數(shù)據(jù)量較大，選用MongoDB的NoSQL技術(shù)作為日志存儲選型，同時，系統(tǒng)面對高并發(fā)的訪問，采取了緩存的機制提升性能，選用Redis緩存組件實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存存儲。對于機器人異常的圖片等數(shù)據(jù)，采用基于Windows平臺的NTFS文件系統(tǒng)實現(xiàn)文檔存儲和讀寫功能。

圖1 配電網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)架構(gòu)

1.2 機器人通信服務(wù)管理

系統(tǒng)支持服務(wù)器統(tǒng)一管理和控制，服務(wù)器通過實時通信服務(wù)和機器人交互，實現(xiàn)接入服務(wù)和通信服務(wù)邏輯上的解耦。通信服務(wù)器采用Protobuf3.0協(xié)議，邏輯上由連接管理、網(wǎng)關(guān)服務(wù)、路由中心、日志服務(wù)、緩存服務(wù)等主要模塊組成，如圖2所示。

（1）通信日志服務(wù)，主要負責業(yè)務(wù)日志輸出，包括鏈接相關(guān)日志、推送鏈路日志、心跳日志、監(jiān)控日志等。

（2）通信管理服務(wù)，主要負責在控制臺對單臺機器進行控制與探查，如查看連接數(shù)量、在線用戶數(shù)、關(guān)閉服務(wù)等。

圖2 配電網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)通信服務(wù)架構(gòu)

（3）連接管理，主要負責維持與客戶端之間的TCP通道，定時檢查連接空閑情況，判斷是否讀寫超時，連接斷開時發(fā)出相應(yīng)的事件給路由中心去處理。

（4）網(wǎng)關(guān)服務(wù)，主要用于處理服務(wù)器之間的消息交互，為橫向擴展使用。

（5）Packet，主要用于協(xié)議部分的編解碼和包的完整性校驗、最大長度校驗等。其中，PacketReceiver負責消息的分發(fā)，分發(fā)是根據(jù)Command來實現(xiàn)的。

（6）消息管理，是整個業(yè)務(wù)的核心，實現(xiàn)了消息的序列化，MessageHandler會根據(jù)不同消息獨立處理自己所屬的業(yè)務(wù)，主要有心跳響應(yīng)、握手、快速重連、腳本分發(fā)、腳本更新推送、異常推送、機器人版本更新通知等。

（7）路由中心，主要負責路由管理和用戶在線管理。

1.3 高性能機器人客戶端

系統(tǒng)選用了Selenium自動化驅(qū)動管理來處理瀏覽器交互。Selenium是一個用于Web應(yīng)用程序的自動化工具，可在瀏覽器中直接運行，就像真正的用戶在操作一樣。Selenium支持自動錄制動作和自動生成，通過模仿用戶操作的Selenium驅(qū)動腳本，從終端用戶的角度來驅(qū)動應(yīng)用程序。其中，Selenium的核心——browser bot負責執(zhí)行從自動化腳本接收到的命令。

（1）基于XML和可嵌入的機器人腳本語言。系統(tǒng)在XML語言基礎(chǔ)上，增加可擴展的嵌入語言腳本，來豐富機器人腳本語言，支持函數(shù)級別的調(diào)用，支持Class語法實現(xiàn)腳本引用，從而提高腳本的可復用功能。

（2）客戶端多進程管理。機器人客戶端通過共享內(nèi)存和消息傳遞的方式實現(xiàn)多進度同步和通信管理，從而實現(xiàn)使用多進程管理不同的任務(wù)自動化執(zhí)行流程，各個任務(wù)執(zhí)行期間不會互相干擾，提高了程序的穩(wěn)定性。

（3）異常處理。機器人如果出現(xiàn)了異常中斷，系統(tǒng)會運轉(zhuǎn)自身設(shè)計的異常管理和中斷處理流程，自動干預并記錄錯誤日志。

1.4 流程化數(shù)據(jù)預處理

系統(tǒng)支持用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需求通過繪制流程圖的方式自定義數(shù)據(jù)處理流程，從業(yè)務(wù)層面過濾和清洗數(shù)據(jù)，包括剔除重復導入數(shù)據(jù)、不合規(guī)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)互斥等，從而提高機器人的執(zhí)行效率，避免不必要的執(zhí)行行為，保證數(shù)據(jù)的有效性和準確性。同時，輔以大數(shù)據(jù)機器學習算法，設(shè)計出前置數(shù)據(jù)篩選規(guī)則，提升受理成功率。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

目前，配電網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)已應(yīng)用于某地區(qū)供電局日常維護業(yè)務(wù)，應(yīng)用的具體情況如下：

2.1 人性化的輸入模式

系統(tǒng)從用戶使用角度出發(fā)設(shè)計，界面友好，操作簡便，易學易用，僅通過圖形點選，自動生成工作票和所需操作票，能協(xié)助配網(wǎng)運維人員快速、高效、便捷地完成填報工作，有效解決系統(tǒng)工作票填報操作煩瑣問題，節(jié)省填票時間，提高工作效率，降低出錯概率。

2.2 智能化的數(shù)據(jù)交互

系統(tǒng)與配網(wǎng)單線圖圖模系統(tǒng)建立智能化數(shù)據(jù)對接，調(diào)用工作票檢修工作涉及線路的圖模數(shù)據(jù)，通過圖模拓撲分析，支撐以“點圖成票”的形式自動獲取停電線路段所涉及的設(shè)備、快速錄入接地線位置及相關(guān)設(shè)備操作；同樣，系統(tǒng)能與生產(chǎn)管理系統(tǒng)建立智能化數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)生成工作票的自動轉(zhuǎn)錄。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)采用機器人技術(shù)，搭建基于Protobuf3.0的機器人軟件平臺，應(yīng)用Selenium自動化驅(qū)動管理，實現(xiàn)了快速生成工作票內(nèi)容、自動填報生產(chǎn)系統(tǒng)，有效解決了工作票填報錄入業(yè)務(wù)問題。系統(tǒng)所采用的技術(shù)，具有較強的可伸縮性、可擴展性，開發(fā)了以瀏覽器擴展程序形式的機器人客戶端，安裝便捷，即插即用。同時，系統(tǒng)僅通過簡單的圖形點選操作，即可依照拓撲關(guān)系進行分析，自動生成工作票和所需操作票，簡化了系統(tǒng)工作票填報操作，能協(xié)助配網(wǎng)運維人員快速、高效、便捷地完成填報，提高工作效率，降低出錯概率，確保了工作票的規(guī)范、準確，進一步提升了配電網(wǎng)維護業(yè)務(wù)安全水平。