基于實(shí)物ID的電力精益化管控系統(tǒng)設(shè)計

孫曉君 韓超

摘 要：電網(wǎng)資產(chǎn)的統(tǒng)一身份編碼，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)范電網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理，提升電網(wǎng)安全運(yùn)行，對促進(jìn)資產(chǎn)全過程精益化管控具有重要的意義。本文從硬件和軟件的角度，構(gòu)建基于實(shí)物ID的電力精益化管控系統(tǒng)。在硬件方面，對電力物資中的各類實(shí)物ID進(jìn)行統(tǒng)一身份編碼;在軟件方面，從整體架構(gòu)、功能模塊等方面對精益化管控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。結(jié)果表明，基于實(shí)物ID的電力精益化管控系統(tǒng)規(guī)范了電網(wǎng)資產(chǎn)的數(shù)據(jù)管理，提升了電力企業(yè)之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)督、定位與故障預(yù)警。

關(guān)鍵詞：實(shí)物ID;精益化管控;預(yù)警;定位

中圖分類號：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）04-0162-04

Abstract：The unified identity code of power grid assets can standardize the data management of power grid assets， improve the safe operation of power grid， and is of great significance to promote the lean management and control of the whole process of assets. This paper builds a lean power management system based on physical ID from the perspective of hardware and software. In terms of hardware， a unified identity code is performed on various physical IDs in power supplies; in terms of software， a lean management and control system is designed from the aspects of overall architecture and functional modules. The results show that the electric power lean management and control system based on physical ID standardizes the data management of power grid assets， improves the information exchange between power enterprises， and realizes the supervision， positioning and fault warning of power grid equipment.

Key words：physical ID; power lean management and control; early warning; positioning

電網(wǎng)的核心資產(chǎn)之一是輸變電設(shè)備，當(dāng)輸變電設(shè)備出現(xiàn)故障時，會造成電網(wǎng)事故，加大電網(wǎng)的安全隱患風(fēng)險，使電力供應(yīng)緊張。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，近年來，因?yàn)檩斪冸娫O(shè)備故障而造成的電網(wǎng)事故占所有電網(wǎng)事故的50%。由此可見，輸變電設(shè)備的安全安裝、運(yùn)行和維護(hù)對電網(wǎng)正常運(yùn)行十分重要。另外，由于電力企業(yè)重組，發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)各自擔(dān)負(fù)起安全責(zé)任，增加了相互協(xié)調(diào)的難度，進(jìn)而使電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行難度增加。為確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)公司一種統(tǒng)一編碼方式，通過實(shí)物ID賦予電力設(shè)備獨(dú)一無二“身份證”，從而打通了不同電力企業(yè)之間的信息交互屏障，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)全流程信息共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力精細(xì)化管理。目前，現(xiàn)有的電力精益化管控模式存在幾個突出的問題，一是審查過程效率低，二是發(fā)現(xiàn)問題追溯難。基于以上電力精益化管控問題，本文提出應(yīng)用實(shí)物ID技術(shù)，對電力設(shè)備進(jìn)行編碼，然后打造現(xiàn)場巡檢數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、帶電檢測數(shù)據(jù)技術(shù)監(jiān)督精益化管控平臺，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)全過程的監(jiān)督預(yù)警、統(tǒng)計分析、意見反饋等精益化管控。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)建設(shè)思路

電力精益化管控系統(tǒng)通過實(shí)物ID和安全接入平臺，可以實(shí)現(xiàn)對巡檢數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、臺帳數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并通過實(shí)時分析數(shù)據(jù)構(gòu)建自動預(yù)警，達(dá)到規(guī)范業(yè)務(wù)平臺的目的。具體思路如圖1所示。

由圖1可知，電力精益化管控系統(tǒng)主要分為3個部分，分別是輸電線路數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)應(yīng)用。其中，輸電線路數(shù)據(jù)的采集主要依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的收集、傳遞和通訊，并結(jié)合實(shí)物ID與安全接入平臺實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享;數(shù)據(jù)訪問層是連接輸電線路數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)應(yīng)用的中間層，通過將輸電線路采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Java對象供給業(yè)務(wù)應(yīng)用層。同時也可實(shí)現(xiàn)將Java對象轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫中;數(shù)據(jù)訪問層可應(yīng)用實(shí)物ID對部門和信息平臺進(jìn)行分離，但其所有的操作，包括查詢結(jié)果解析、參數(shù)設(shè)置等，都必須在DAO類內(nèi)完成。業(yè)務(wù)應(yīng)用是處理信息和人機(jī)交互的重要平臺，通過業(yè)務(wù)應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)自動歸集、數(shù)據(jù)查詢、專項(xiàng)監(jiān)督和統(tǒng)計分析、報告管理等功能的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的高水平管理能力。

1.2 系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)

本文選用SG-UAP開發(fā)平臺作為基礎(chǔ)軟件平臺支撐電力精益化管控系統(tǒng)運(yùn)行。SG-UAP開發(fā)平臺是國家電網(wǎng)公司最新開發(fā)，集應(yīng)用開發(fā)和運(yùn)行管理為一體的管理平臺。該開發(fā)平臺具有技術(shù)統(tǒng)一、性能高校以及架構(gòu)柔性的特點(diǎn)，可以為企業(yè)級信息系統(tǒng)基礎(chǔ)框架提供安全可靠的服務(wù)，同時也可支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)從設(shè)計到開發(fā)測試再到發(fā)布和運(yùn)行的整個過程。在電力精益化管控系統(tǒng)開發(fā)過程中，SG-UAP平臺為系統(tǒng)開發(fā)提供了多種開發(fā)組件、插件等服務(wù)，加快了項(xiàng)目的開發(fā)過程。具體技術(shù)架構(gòu)為：

通過分層架構(gòu)設(shè)計，可以實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)層、服務(wù)信息交換層、業(yè)務(wù)邏輯層、持久層等多個功能層次的信息交互，并將數(shù)據(jù)依次進(jìn)行輸入、傳輸、服務(wù)請派和執(zhí)行等操作。其具體分層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中展現(xiàn)層主要是瀏覽器所展示的內(nèi)容，包括移動應(yīng)用業(yè)務(wù)功能視圖、平臺展現(xiàn)框架、移動應(yīng)用公共展現(xiàn)組件等頁面;服務(wù)交互層主要是連接展現(xiàn)層和業(yè)務(wù)邏輯層的中間層，通過服務(wù)接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通信客戶端和運(yùn)行服務(wù)端的連接;業(yè)務(wù)邏輯層是提供公共服務(wù)的平臺，主要包括移動應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯組件、移動應(yīng)用公共邏輯組件和平臺標(biāo)準(zhǔn)邏輯組件;持久層的主要功能是使數(shù)據(jù)持久化，以提高數(shù)據(jù)的訪問能力。

2 系統(tǒng)硬件端ID溯源

由于電網(wǎng)資產(chǎn)的安裝、運(yùn)行環(huán)境不同，加之其本身物理特性的不同，因此在使用實(shí)物ID對其進(jìn)行唯一身份標(biāo)識時，實(shí)物“ ID”通常以二維碼、RFID標(biāo)簽等作為載體。此外，不同的實(shí)物ID標(biāo)簽安裝時間因不同的資產(chǎn)而有所差別。例如，增量資產(chǎn)的實(shí)物“ ID”標(biāo)簽一般在設(shè)備采購時或者調(diào)試階段進(jìn)行安裝，而存量資產(chǎn)的實(shí)物“ ID”標(biāo)簽則是在設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段進(jìn)行安裝。在電網(wǎng)實(shí)物資產(chǎn)中，實(shí)物ID通常貫穿設(shè)備的采購、設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計與運(yùn)行維護(hù)、工程建設(shè)，以及更新處置全過程的信息索引，從而提高了電力管控系統(tǒng)的精益化管理能力，實(shí)現(xiàn)電力管控系統(tǒng)的深化建設(shè)。對實(shí)物ID的業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計思路如圖3所示。

（1）規(guī)劃設(shè)計。對項(xiàng)目進(jìn)行項(xiàng)目儲備和立項(xiàng)，同時生成特殊的項(xiàng)目編碼，并根據(jù)項(xiàng)目的定義掛接WBS結(jié)構(gòu)。在WBS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對物資進(jìn)行編碼，并建立項(xiàng)目編碼、 項(xiàng)目WBS編碼、物料編碼三者之間的關(guān)系。

（2）物資采購。在規(guī)劃設(shè)計完成后，物資部門需要根據(jù)規(guī)劃設(shè)計的數(shù)據(jù)對申請購買，同時完成購買合同以及訂單管理等業(yè)務(wù)。當(dāng)合同生效時生成實(shí)物ID，并對其進(jìn)行項(xiàng)目編碼和WBS編碼以及物料編碼。

（3）工程建設(shè)。工程建設(shè)階段即對設(shè)備的實(shí)物ID進(jìn)行驗(yàn)收審核，同時檢驗(yàn)實(shí)物ID與物料編碼以及設(shè)備資產(chǎn)分類之間的關(guān)系是否對應(yīng)。

（4）運(yùn)行維護(hù)。完成工程建設(shè)階段，需要應(yīng)用PMS創(chuàng)建設(shè)備中含有實(shí)物ID信息的臺賬，同時將這些數(shù)據(jù)更新到ERP，應(yīng)用ERP自動創(chuàng)建功能創(chuàng)建具有多碼聯(lián)動性的固定資產(chǎn)卡片。

（5）退役處置當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一定時間后，設(shè)備會被淘汰更新。因此在進(jìn)行設(shè)備資產(chǎn)報廢時，可以根據(jù)設(shè)備的實(shí)物ID對需要報廢的設(shè)備進(jìn)行識別，同時根據(jù)關(guān)聯(lián)廢舊物資編碼可實(shí)現(xiàn)跟蹤廢物物資處理流程的目的。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

3.1 動態(tài)模塊化

平臺采用Equinox3.5作為微內(nèi)核基礎(chǔ)，統(tǒng)一在一個標(biāo)準(zhǔn)的web下運(yùn)行任何Java EE 1.4應(yīng)用服務(wù)器，因此實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的模塊化。同時，為使管控系統(tǒng)內(nèi)部功能更容易區(qū)分，內(nèi)部將平臺的所有業(yè)務(wù)功能進(jìn)行拆分并規(guī)劃在不同的模塊中，并在OSGi框架中運(yùn)行。電力精益化管理系統(tǒng)移動終端在構(gòu)建時，充分利用了該思想，重點(diǎn)針對三個方面對模塊進(jìn)行劃分。首先，在保證模塊的邏輯和功能完整同時，增加模塊的重用性。其次，為方便各模塊之間的信息交互和松散耦合，需要對每個外部接口進(jìn)行良好的定義。最后，為避免因內(nèi)部包更新導(dǎo)致外部模塊運(yùn)行延遲，需要將內(nèi)部包與外部模塊進(jìn)行隔離。

3.2 模型驅(qū)動設(shè)計

模型驅(qū)動的主要設(shè)計思想是針對數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用的同性，提出一個面對對象的信息系統(tǒng)元模型，并在此的基礎(chǔ)上自動構(gòu)建整個系統(tǒng)。圖4為平臺的技術(shù)分層結(jié)構(gòu)。

由圖4可知，平臺的模型驅(qū)動共包括3個部分，分別是客戶端、建?？蛻舳耍g覽器）、模型驅(qū)動客戶端（web容器）。其中，客戶端主要由業(yè)務(wù)系統(tǒng)和其他公共套件服務(wù)組成;建模客戶端主要是由模型設(shè)計器構(gòu)成;模型驅(qū)動服務(wù)端主要由建模服務(wù)、模型解析、MDA數(shù)據(jù)訪問、擴(kuò)展邏輯執(zhí)行引擎等組件構(gòu)成。

3.3 狀態(tài)采集設(shè)計

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時采集電力精益化管控系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。同時應(yīng)用實(shí)物ID可對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動，搭建一個可視化的數(shù)據(jù)模型。具體的狀態(tài)采集模型如圖5所示。

通過安全接入平臺，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、巡檢、檢測數(shù)據(jù)到電力精益化管控系統(tǒng)的狀態(tài)展示;設(shè)備臺賬、缺陷數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)也實(shí)現(xiàn)了到管控系統(tǒng)的展示。

3.4 預(yù)告警處理設(shè)計

結(jié)合實(shí)物ID和采集到的各類數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建電力精益化管控系統(tǒng)的預(yù)警分析模型。圖6為電力精益化管控系統(tǒng)移動應(yīng)用平臺結(jié)構(gòu)圖。

電力精益化管控系統(tǒng)的移動應(yīng)用平臺可以根據(jù)提供的各類數(shù)據(jù)形成預(yù)警分析，并對最終形成的預(yù)告警信息進(jìn)行處理。該移動應(yīng)用憑條主要包括4個部分，分別是預(yù)警分析準(zhǔn)備、預(yù)警精細(xì)化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、預(yù)警分析、預(yù)告警處理。通過該平臺可以解決數(shù)據(jù)同步和安全控制等問題，有利于安全技術(shù)架構(gòu)的構(gòu)建。

4 數(shù)據(jù)接口設(shè)計

數(shù)據(jù)接口設(shè)計主要是對對外接口的提供對外接口，建立標(biāo)準(zhǔn)Restful接口，為其他應(yīng)用提供基于實(shí)物ID的數(shù)據(jù)查詢推送接口，保證數(shù)據(jù)在內(nèi)網(wǎng)順利流轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口設(shè)計如圖7所示。

5 結(jié)語

電網(wǎng)資產(chǎn)的統(tǒng)一身份編碼，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)范電網(wǎng)資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理，提升電網(wǎng)安全運(yùn)行，對促進(jìn)資產(chǎn)全過程精益化管控具有重要的意義。本文基于實(shí)物ID對電網(wǎng)資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)一身份編碼，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)資產(chǎn)的采購、設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計與運(yùn)行維護(hù)、工程建設(shè)，以及更新處置全過程的信息索引。

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