基于二維碼的電力工器具管理系統(tǒng)分析與實(shí)現(xiàn)

史洪云 王時(shí)春 余永瑞 歐進(jìn)永

摘 要：從購置、驗(yàn)收、試驗(yàn)、保管、使用、報(bào)廢全流程出發(fā)，分析電力工器具管理過程中的功能需求以及數(shù)據(jù)格式，然后設(shè)計(jì)開發(fā)電力工器具管理系統(tǒng)，并利用二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力工器具流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)獲取和過程記錄，保障了電力工器具的安全使用和高效管理。

關(guān)鍵詞：電力工器具;全流程管理;二維碼

0? ? 引言

電力工器具是維系電網(wǎng)安全的重要支撐，安全工器具（如絕緣手套、絕緣靴、驗(yàn)電棒及各種檢測(cè)儀器）更是關(guān)系到電力檢修人員的生命安全，因此，加強(qiáng)電力工器具的管理至關(guān)重要。目前，電力工器具的管理現(xiàn)狀普遍落后，缺乏較為系統(tǒng)的制度流程和系統(tǒng)工具作為支撐，工器具的使用和預(yù)防性試驗(yàn)等記錄以人工登記為主，紙質(zhì)資料積壓，查閱難度大[1]。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文先從電力工器具的購置、驗(yàn)收、預(yù)防性試驗(yàn)、保管、使用、報(bào)廢全過程的角度，分析電力工器具管理的軟件功能需求和數(shù)據(jù)模型，然后基于此設(shè)計(jì)開發(fā)電力工器具管理系統(tǒng)，并基于二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)工器具流程數(shù)據(jù)的記錄。

1? ? 電力工器具全過程管理分析

電力工器具的管理一般包括招采購置、到貨驗(yàn)收、預(yù)防性試驗(yàn)、入庫保管、使用與歸還、報(bào)廢等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的關(guān)系及數(shù)據(jù)模型如圖1所示。

在招采購置環(huán)節(jié)，對(duì)工器具的最遲到貨時(shí)間、到貨地點(diǎn)以及產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)等提出要求并錄入系統(tǒng)。此外，應(yīng)實(shí)現(xiàn)與招采等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，在到貨驗(yàn)收階段可以進(jìn)行參數(shù)比對(duì)。

在到貨驗(yàn)收階段，必須對(duì)工器具進(jìn)行嚴(yán)格的查驗(yàn)。通過調(diào)用技術(shù)參數(shù)等與實(shí)物進(jìn)行逐項(xiàng)對(duì)比，建立入庫臺(tái)賬，并將臺(tái)賬數(shù)據(jù)與二維碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

定期對(duì)工器具進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)是為了保證工具的使用安全。在建立工器具入庫臺(tái)賬時(shí)，需要錄入工器具的預(yù)防性試驗(yàn)周期，定時(shí)對(duì)工器具進(jìn)行試驗(yàn);工器具的使用記錄數(shù)據(jù)也要作為預(yù)防性試驗(yàn)的依據(jù)。

在使用和歸還階段，支持工器具入庫狀態(tài)、借出和歸還信息的查詢，做到使用和保管責(zé)任可追溯。

在使用階段出現(xiàn)損壞，或者在預(yù)防性試驗(yàn)階段出現(xiàn)不符合繼續(xù)使用標(biāo)準(zhǔn)的情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)工器具進(jìn)行報(bào)廢處理，并保留臺(tái)賬和使用過程信息。

2? ? 二維碼及電力工器具臺(tái)賬數(shù)據(jù)編碼

2.1? ? 二維碼技術(shù)原理

二維碼是利用若干個(gè)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的幾何圖形記錄數(shù)據(jù)信息。通過圖形輸入或光電掃描設(shè)備識(shí)讀進(jìn)行信息處理。

目前技術(shù)最為成熟的是QR Code二維碼，其生成過程一般包括數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)編碼、糾錯(cuò)編碼、構(gòu)造數(shù)據(jù)信息、構(gòu)造矩陣、掩膜以及生成格式和版本信息。數(shù)據(jù)分析主要是選擇編碼的字符類型和糾錯(cuò)等級(jí)。數(shù)據(jù)編碼是將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為位流，構(gòu)成碼字序列。糾錯(cuò)編碼是將碼字序列分塊，根據(jù)糾錯(cuò)等級(jí)和分塊的碼字，產(chǎn)生糾錯(cuò)碼字。構(gòu)造數(shù)據(jù)信息是將序列按次序分塊。構(gòu)造矩陣是將探測(cè)圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形等填充到二維碼矩陣區(qū)域中。掩膜是使二維碼圖形中的深色和淺色區(qū)域最優(yōu)分布。最后生成格式和版本信息并放入相應(yīng)區(qū)域內(nèi)[2]。

2.2? ? 電力工器具臺(tái)賬數(shù)據(jù)編碼

QR Code二維碼除版本、格式信息、數(shù)據(jù)和容錯(cuò)密鑰等固有信息外，還可以承載約2 kb數(shù)據(jù)信息，傳輸能力有限，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息編碼、分包、解碼和合并處理[3]。

本文的電力工器具臺(tái)賬數(shù)據(jù)由消息頭和消息體兩個(gè)部分組成。消息頭包括安全驗(yàn)證、傳輸請(qǐng)求、傳輸內(nèi)容、邏輯控制和差錯(cuò)校驗(yàn)等信息;消息體即電力工器具臺(tái)站交換數(shù)據(jù)，支持用戶自定義結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

此外，為了保證數(shù)據(jù)安全，本文還對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密。由于非對(duì)稱加密算法的加解密速度比對(duì)稱加密慢[4]，本文所述系統(tǒng)采用AES對(duì)稱加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并根據(jù)數(shù)據(jù)的重要程度合理選擇密鑰的長(zhǎng)度，以保證加密的安全性需求。

3? ? 電力工器具管理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3.1? ? 電力工器具管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了兼顧數(shù)據(jù)安全及使用便捷，電力工器具管理系統(tǒng)硬件分為互聯(lián)網(wǎng)側(cè)和內(nèi)網(wǎng)側(cè)，前者由防火墻、交換機(jī)、移動(dòng)端組成，后者由二維碼掃描儀和管理員主機(jī)組成?；ヂ?lián)網(wǎng)側(cè)通過掃描電力工器具攜帶的二維碼進(jìn)行權(quán)限驗(yàn)證，獲取脫敏數(shù)據(jù)。內(nèi)網(wǎng)側(cè)為管理員提供臺(tái)賬和使用過程數(shù)據(jù)管理。電力工器具管理系統(tǒng)的硬件如圖2所示。

3.2? ? 電力工器具管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電力工器具管理系統(tǒng)有系統(tǒng)登錄、主界面、工器具信息、工器具借取記錄、倉庫記錄、預(yù)防性試驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)查詢導(dǎo)出、系統(tǒng)設(shè)置等功能。軟件功能如圖3所示。

系統(tǒng)登錄模塊提供用戶登錄和權(quán)限校驗(yàn)，內(nèi)網(wǎng)用戶可以查看工器具詳細(xì)信息，互聯(lián)網(wǎng)用戶只能查看脫敏數(shù)據(jù)，管理員可以錄入和修改數(shù)據(jù)。工器具信息管理提供工器具臺(tái)賬數(shù)據(jù)錄入和修改等功能。工器具借取記錄提供借用和歸還功能。倉庫記錄提供倉庫保存工器具情況的登記和查詢。工器具預(yù)防性試驗(yàn)記錄管理提供工器具試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)同步實(shí)現(xiàn)與招采等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入和推送。數(shù)據(jù)查詢導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的條件查詢和Excel導(dǎo)出。系統(tǒng)設(shè)置提供用戶自定義配置功能。

電力工器具管理系統(tǒng)最重要的功能模塊是工器具的借取記錄管理，其軟件流程如圖4所示。

4? ? 結(jié)語

根據(jù)電力工器具全過程管理的制度流程進(jìn)行系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并利用二維碼進(jìn)行各個(gè)流程間的數(shù)據(jù)交換，可以有效提升電力工器具的管理水平，保證電力工器具管理的各環(huán)節(jié)準(zhǔn)確、清晰，減輕管理人員的工作壓力，保障電力工器具的安全使用。另外，良好的工器具管理制度能夠?yàn)橄到y(tǒng)開發(fā)和運(yùn)維提供重要的依據(jù)和需求指導(dǎo)，而高效、易用、功能全面的電力工器具管理系統(tǒng)又可以反過來輔助管理制度的推行和完善。

[參考文獻(xiàn)]

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[4] 楊月媛，陳弘，白冰峰，等.基于二維碼技術(shù)的工器具預(yù)防性試驗(yàn)信息管理[J].數(shù)字通信世界，2021（1）：147-148.

收稿日期：2021-07-29

作者簡(jiǎn)介：史洪云（1980—），男，貴州畢節(jié)人，高級(jí)工程師，研究方向：輸電線路運(yùn)維。