基于Spring Boot+Vue的二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

司超 張軒 韓輝

摘 ?要：二次設(shè)備在當(dāng)前電廠安全穩(wěn)定運行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而當(dāng)前現(xiàn)場二次設(shè)備及安全自動裝置等二次設(shè)備的基礎(chǔ)信息管理仍然采用紙質(zhì)記錄、人工整理、人工數(shù)字化、再強制錄入系統(tǒng)的方式，存在工作量大、易出錯、重復(fù)工作的問題，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集匯總、填報等工作量大，難以核對，準確性難以保證，出現(xiàn)數(shù)據(jù)問題查找困難，浪費人力?；诖?，依據(jù)對當(dāng)前主流的Spring Boot和Vue框架技術(shù)進行的探討研究，整合設(shè)計和實現(xiàn)二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)，對二次設(shè)備運維現(xiàn)場作業(yè)進行統(tǒng)一管理。針對于二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜業(yè)務(wù)，整合Spring Boot和Vue、Element-UI實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)過程中的前后端分離，提高了開發(fā)效率和系統(tǒng)的可維護性，同時結(jié)合RBAC思想的權(quán)限控制技術(shù)增強了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

關(guān)鍵詞：二次設(shè)備 ?Spring Boot ?Vue ?運維管理

中圖分類號：TP311. 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2021）-04（b）-0155-04

Research and Implementation of Secondary Equipment Digital Operation System Based on Spring Boot + Vue

SI Chao1 ?ZHANG Xuan1 ?HAN Hui2*

（1. JNPC， Lianyungang， Jiangsu Province， 222000 ?China; 2. Shandong Xincheng Tongzhou Electric Power Technology Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Province， 250000 ?China）

Abstract： Secondary equipment plays an important role in the safe and stable operation of power plant. However， the basic information management of secondary equipment such as on-site secondary equipment and safety automatic device still adopts the methods of paper recording， manual sorting， manual digitization and forced entry into the system. There are problems such as heavy workload， error prone and repetitive work It is difficult to check and guarantee the accuracy of the data， and it is difficult to find the data and waste manpower. Based on this， according to the current mainstream of Spring Boot and Vue framework technology， integrated design and implementation of secondary equipment digital operation system， unified management of secondary equipment operation and maintenance field operation. Aiming at the complex business of secondary equipment digital operation system， Spring Boot， Vue and Element UI are integrated to realize the separation of front and back end in the system development process， which improves the development efficiency and the maintainability of the system. At the same time， the access control technology based on RBAC idea is combined to enhance the flexibility and scalability of the system.

Key Words： Secondary equipment; Spring Boot; Vue; Management and maintenance

繼電保護等二次設(shè)備在電廠安全穩(wěn)定運行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，繼電保護作為保障電網(wǎng)安全的第一道防線其可靠的運維管理是保障安全穩(wěn)定供電的重要支撐工作。二次設(shè)備設(shè)備數(shù)量繁多、類型龐雜、邏輯嚴密、信息海量，都表明對于二次設(shè)備專業(yè)管理是一個復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)工程，對其精細化管理的需求也愈發(fā)迫切。二次設(shè)備現(xiàn)場運行維護和檢修工作面臨工作量大、標準化作業(yè)落實難度大、管理標準化程度和信息化程度不高等問題。

本文通過使用基于Spring Boot框架結(jié)合Vue、Element-UI搭建前后端分離的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)二次設(shè)備運維現(xiàn)場作業(yè)的數(shù)字化、信息化和智能化，最大限度減少漏檢、錯檢，提高現(xiàn)場運維工作的管控水平和工作效率，保證設(shè)備長期高效穩(wěn)定運行。

1 ?技術(shù)框架概述

Spring Boot是Spring家族中一個全新的框架，其設(shè)計目標是用來簡化Spring應(yīng)用的初始搭建以及復(fù)雜的開發(fā)過程。另外Spring Boot集成了比較多的框架避免了依賴包之間的版本沖突，解決了引用的不穩(wěn)定性等問題[1]。

Vue是一套構(gòu)建用戶界面的漸進式框架，單純的關(guān)注視圖層，其采用自下向上增量開發(fā)的設(shè)計模式，目的是通過盡可能簡單的API實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)的數(shù)據(jù)綁定和組合的視圖組件。

整合Spring Boot和Vue搭建前后端分離的管理系統(tǒng)開發(fā)框架，利用Spring Boot的特性和Vue的便捷性進行高效率的開發(fā)，同時保證了系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。

1.1 Spring Boot框架

Spring Boot是一個開源的較為輕量級框架，它基于Spring 4.0設(shè)計，不單單繼承了Spring框架原有的優(yōu)秀特性，還通過簡化配置來進一步簡化了Spring應(yīng)用的整個搭建和開發(fā)過程。

Spring Boot有開箱即用和約定優(yōu)于配置的策略。所謂的開箱即用指在開發(fā)過程中通過在Maven項目中配置的pom文件中添加相關(guān)依賴包，再使用相對應(yīng)的注解來取代繁瑣的XML配置文件管理對象的生命周期。這個簡單的策略可以使開發(fā)人員擺脫比較復(fù)雜的系統(tǒng)配置工作和代碼依賴的管理工作，讓開發(fā)人員更專注于業(yè)務(wù)邏輯。約定優(yōu)于配置，是一種由Spring Boot自身來配置目標結(jié)構(gòu)，這一特點減少了開發(fā)人員的開發(fā)量，同時可以將代碼編譯、測試和打包等工作全部自動化[2]。

1.2 Vue框架

Vue框架是一套用于構(gòu)建用戶界面的漸進式的開發(fā)框架。與其他大型前端框架不同的是，Vue是可以被自下向上逐層應(yīng)用的。Vue框架的核心庫只單純的關(guān)注視圖層，不僅更容易快速上手還可以很方便的與第三方庫或既有項目整合。而且，當(dāng)Vue與現(xiàn)代化的工具鏈以及各種可支持類庫結(jié)合使用時，也完全能夠為復(fù)雜的簡單應(yīng)用提供驅(qū)動[3]。

Vue框架有兩個非常關(guān)鍵的核心點。

（1）響應(yīng)式數(shù)據(jù)綁定。

當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時候，所在的視圖會自動更新，這樣就實現(xiàn)了雙向數(shù)據(jù)同步，其原理利用了ES6的Objecet.definedProperty中的setter/getter來代理數(shù)據(jù)，以監(jiān)控對數(shù)據(jù)的操作。

（2）組合的視圖組件。

組合的視圖組件就是頁面最終映射為一個組件樹，采用規(guī)范的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，可以方便維護和重用[4]。

2 ?系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)在參照《國家電網(wǎng)公司繼電保護技術(shù)發(fā)展綱要》和國家電網(wǎng)運檢部智能運檢體系建設(shè)意見的指導(dǎo)下，結(jié)合“智慧電廠”的發(fā)展方向，充分地應(yīng)用“大云物移”等新技術(shù)強化二次設(shè)備及安全自動裝置的運維管理，推動二次設(shè)備及安全自動裝置運維管理的移動化、標準化、智能化和精益化，實現(xiàn)二次設(shè)備及安全自動裝置全壽命周期管理、二次專業(yè)精益化管理和運維作業(yè)閉環(huán)管控，從根本上改變傳統(tǒng)的工作模式，實現(xiàn)二次運檢作業(yè)的全過程標準化管控[5]。

（1）完成全廠二次設(shè)備及相關(guān)設(shè)備的電子標簽生成及配置，形成二次設(shè)備專業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

（2）建設(shè)基于保護設(shè)備識別碼的二次設(shè)備智能移動運維平臺，實現(xiàn)二次設(shè)備及安全自動裝置在運維檢修作業(yè)過程中的多維度信息的高效收集、自動傳遞、綜合匯總、數(shù)據(jù)挖掘、輔助分析和精細化管理。

2.1 系統(tǒng)主體架構(gòu)

基于系統(tǒng)需求，結(jié)合Spring Boot框架特性，將系統(tǒng)分為系統(tǒng)表現(xiàn)層（客戶層）、業(yè)務(wù)邏輯層（應(yīng)用層）和數(shù)據(jù)持久層，強制性地將應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)輸入、邏輯處理和結(jié)果數(shù)據(jù)輸出分開，形成獨立的功能單元模塊，采用按功能模塊的開發(fā)方式，支持數(shù)據(jù)字典與數(shù)據(jù)權(quán)限管理[6]，見圖1。

通過Spring Boot技術(shù)架構(gòu)，設(shè)計實現(xiàn)了基于二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)的層級分離，具體實現(xiàn)如下。

2.1.1 系統(tǒng)表現(xiàn)層 （客戶層）

系統(tǒng)表現(xiàn)層就是系統(tǒng)頁面，為了給用戶提供友好的系統(tǒng)操作界面，所以采用了基于Vue的Element-UI。表現(xiàn)層通過界面樣式和交互動效讓用戶可以清晰的感知自己的操作過程，操作后，通過頁面元素的變化清晰的展現(xiàn)當(dāng)前所處的狀態(tài)[7]。

2.1.2 應(yīng)用層

應(yīng)用層包含后端各個業(yè)務(wù)功能模塊實現(xiàn)的詳細代碼。包含控制層、具體業(yè)務(wù)邏輯層、系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)層。控制層為系統(tǒng)表現(xiàn)層提供各種業(yè)務(wù)處理服務(wù)，實現(xiàn)請求控制類的設(shè)計來用于接收頁面請求及各個參數(shù)信息，并且根據(jù)相應(yīng)的請求接口調(diào)用對應(yīng)的業(yè)務(wù)組件。業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)處理類Service調(diào)用實現(xiàn)接口完成數(shù)據(jù)的持久化操作?；A(chǔ)服務(wù)層對于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行處理轉(zhuǎn)換實現(xiàn)系統(tǒng)的完整性。

2.1.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層即數(shù)據(jù)持久層，是對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口的具體實現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)持久層框架負責(zé)業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，提供數(shù)據(jù)的存儲和讀取服務(wù)。一般情況下對數(shù)據(jù)庫的操作都在數(shù)據(jù)層實現(xiàn)[8]。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

充分考慮二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)的需求，系統(tǒng)主要設(shè)計為5個功能模塊：臺賬管理、巡檢管理、缺陷管理、資料維護、告警智庫。每個功能模塊又包含各自的子功能菜單，這些功能之間通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)相互支撐，配合流程管控的使用保證系統(tǒng)的閉環(huán)，見圖2。

2.2.1 臺賬管理

二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)支持存量廠站的臺賬初始化，支持兩種方式進行存量廠站的臺賬初始化。通過臺賬文件方式初始化和與OMS或者統(tǒng)計分析系統(tǒng)或者PMS系統(tǒng)進行接口，實現(xiàn)存量廠站的臺賬信息初始化，也支持通過EXCEL文件進行存量廠站臺賬初始化

2.2.2 巡檢管理

巡檢為廠站二次運檢人員提供二次設(shè)備巡檢任務(wù)管理、巡檢數(shù)據(jù)采集、巡檢數(shù)據(jù)分析等功能，巡檢人員在移動端創(chuàng)建廠站巡檢任務(wù)，內(nèi)置二次設(shè)備專業(yè)巡檢標準化作業(yè)指導(dǎo)書中的巡檢項目，巡檢人員在廠站巡檢過程中以二次設(shè)備的問題為出發(fā)點，巡檢發(fā)現(xiàn)問題掃描設(shè)備身份唯一性識別碼即啟動問題記錄，支持用戶選擇裝置面板及外觀檢查、屏內(nèi)設(shè)備檢查、版本及定值檢查、光纖通道檢查、模擬量檢查、裝置差流檢查、開入開出回路檢查、反措檢查、二次回路檢查、紅外測溫，可記錄文字、照片、語音、視頻等各種多媒體形式，記錄的內(nèi)容自動關(guān)聯(lián)設(shè)備臺賬，自動整理形成巡檢報告。

2.2.3 缺陷管理

缺陷管理分為：缺陷記錄、消缺安排和消缺作業(yè)。

缺陷記錄：缺陷記錄掃碼直接定位到缺陷對象，采用最簡潔高效的缺陷記錄方式，掃碼自動識別缺陷對象后，進行缺陷描述，可添加文字、圖片、語音、視頻等多種富媒體形式，全景記錄現(xiàn)場缺陷情況，缺陷記錄高效快捷。缺陷評估和消缺作業(yè)可真實、全面掌握缺陷內(nèi)容，實景還原缺陷現(xiàn)場情況，做到缺陷的全方位掌控。

消缺作業(yè)：基于缺陷的數(shù)據(jù)驅(qū)動，缺陷評估后消缺人可基于全景的缺陷情況進行消缺作業(yè)，消缺作業(yè)過程標準化，相似缺陷或相同缺陷處理方法自動呈現(xiàn)，指導(dǎo)消缺人員快速準確消缺。

2.2.4 資料維護

在保護設(shè)備新投、退役或改造時，可以添加、刪除、修改保護設(shè)備的圖檔資料（包括全站SCD文件、圖紙、說明書、定值通知單等），在智能廠站配置文件管控系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成二次設(shè)備數(shù)據(jù)平臺，解決二次設(shè)備裝置身份唯一性識別碼為作業(yè)入口，依托移動終端在二次設(shè)備作業(yè)過程中資料即掃即看，實現(xiàn)徹底變革了傳統(tǒng)檢驗資料“人工攜帶、人工查閱”的模式，資料查找時間由數(shù)分鐘縮短為幾秒鐘，操作便捷，現(xiàn)場工作效率和準確性大幅提升。

2.2.5 告警智庫

通過對告警信息的分層優(yōu)化、綜合歸納、建立二次告警智庫，可有效用于指導(dǎo)和幫助運行人員快速對事故或異常作出準確的判斷，提高了保護運行管理水平和供電的可靠性，實現(xiàn)由“經(jīng)驗驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的轉(zhuǎn)變，具有較高的應(yīng)用推廣價值。

2.3 系統(tǒng)部署

系統(tǒng)部署在電廠集團內(nèi)網(wǎng)，由WEB服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，并配置管理工作站，系統(tǒng)內(nèi)用戶通過內(nèi)網(wǎng)可直接通過WEB瀏覽器直接訪問，見圖3。

3 ?應(yīng)用效果

在管理效益方面：該系統(tǒng)在田灣核電試點應(yīng)用，完成了田灣核電涉網(wǎng)的繼電保護裝置的電子標簽安裝，構(gòu)建了基于設(shè)備識別碼的繼電保護智能運維管理體系，實現(xiàn)了設(shè)備即時識別，數(shù)據(jù)高效采集，同時與智能分析、移動作業(yè)的無縫銜接，有力支撐了設(shè)備狀態(tài)全面管控和專業(yè)管理的深度融合。

在經(jīng)濟效益方面：有效地降低誤操作目標設(shè)備的發(fā)生率，有效地提高了缺陷處置效率和質(zhì)量，有效的提高了資料查閱效率，有效的提高人員巡視效率，降低了運維成本和人工重復(fù)作業(yè)成本。

在社會效益方面：基于設(shè)備識別碼構(gòu)建繼電保護物聯(lián)網(wǎng)，簡化了作業(yè)流程，實現(xiàn)了設(shè)備數(shù)字化管理，為繼電保護的可靠運維和精益化管理提供及時、準確的數(shù)據(jù)，有力保障了繼電保護的安全運行，同時帶來了極大的社會效益[9-10]。

4 ?結(jié)語

本文基于Spring Boot和Vue開發(fā)框架，通過對二次設(shè)備數(shù)字化作業(yè)系統(tǒng)的詳細設(shè)計及構(gòu)建開發(fā)，將先進的軟件開發(fā)思想應(yīng)用到二次設(shè)備智能運維管理系統(tǒng)中，使二次設(shè)備智能運維管理系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、強使用性、可擴展性，在此基礎(chǔ)上使系統(tǒng)可以很好地滿足現(xiàn)場作業(yè)人員需要，使二次設(shè)備專業(yè)管理工作更加方便。

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