基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺構(gòu)建

杜舒明 梁雪青 趙小凡 劉超 周德喜

1.廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局;2.中國能源建設(shè)集團廣東省電力設(shè)計研究院有限公司

互聯(lián)網(wǎng)的進步促進了數(shù)字化管理技術(shù)的發(fā)展,尤其是在目前的物聯(lián)網(wǎng)時代,傳統(tǒng)的數(shù)字化管理平臺已經(jīng)不符合目前管理的需求,因此需要設(shè)計新的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺。硬件部分設(shè)計了GPS定位器和GIS通信光纜,軟件部分首先采集處理了電網(wǎng)管理數(shù)據(jù),其次設(shè)計了電網(wǎng)主站端管理功能,最后基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了綜合管理模塊。進行平臺測試證明:設(shè)計的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺在大量數(shù)據(jù)情況下依然能進行有效管理,因此平臺性能良好,有一定的應用價值,可以為電力企業(yè)管理提供參考。

0 引言

按照國家電網(wǎng)要求,各地積極開展了數(shù)字化管理平臺的實施工作,國家電網(wǎng)公司在上海召開了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全過程數(shù)字化綜合管理平臺的在線發(fā)布會,標志著平臺建設(shè)初步完成,進入應用階段。為確保最終目標的實現(xiàn),需要各個事業(yè)單位積極部署數(shù)字化管理平臺的建設(shè)任務(wù)和管理要求[1],改進數(shù)字化管理程序,增加管理效率,要求數(shù)字化管理平臺全面完善,由專業(yè)管理團隊牽頭,完善平臺管理模塊[2],應用先進的數(shù)字化管理,大大提高基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水準。

基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺的項目管理流程包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和項目管理評價。除此之外,在建設(shè)該平臺時還需要將項目建設(shè)階段的專業(yè)管理要求融入到項目管理中,逐步體現(xiàn)智能化的管理要求,取得良好的管理成果[3]。除此之外,建立的數(shù)字化管理平臺需要全面進行數(shù)字化管理,將管理需求融入到項目流程中,實現(xiàn)信息自動采集、任務(wù)精準推送、數(shù)據(jù)一次性錄入和信息共享。在構(gòu)建平臺時,需要增進思想認識,提高服務(wù)競爭意識。增加管理水平,實現(xiàn)共同發(fā)展。其次,平臺設(shè)計必須科學合理,需要結(jié)合項目管理節(jié)點進行特殊的管控設(shè)計,開發(fā)合適的平臺和運營軟件,建立緊密高效的架構(gòu)體系,滿足現(xiàn)有的業(yè)務(wù),實現(xiàn)多方端口的管理,在操作的同時,還可以為業(yè)務(wù)創(chuàng)新擴展出新空間,引導電力企業(yè)實現(xiàn)綜合進步。

1 硬件設(shè)計

1.1 GPS定位器

在構(gòu)建數(shù)字化管理平臺時,相關(guān)的管理人員需要及時定位故障數(shù)據(jù),實施數(shù)字化管理,在這個過程中,需要使用GPS定位器[4],GPS定位器主要基于幾何學和物理學的一些基本原理進行計算。在定位時,利用空間衛(wèi)星的相對分布狀態(tài)、衛(wèi)星與地面的距離,以及地面上某點的緯度、經(jīng)度、速度進行計算。可以根據(jù)GPS定位器獲取四個或多個GPS衛(wèi)星位置,并在特定的時間和空間內(nèi)利用距離反轉(zhuǎn)算法獲取衛(wèi)星的空間坐標,從而發(fā)送故障的實時位置。

1.2 GIS通信光纜

利用GPS定位到得的故障信息需要使用GIS通信光纜進行傳輸,該通信光纖使用GIS和OTDR進行傳輸。結(jié)合計算機需求和人員組織結(jié)構(gòu)的整合,在某些規(guī)則約束的范圍內(nèi)獲取并處理與地理相關(guān)的信息,生成規(guī)劃和決策建議。該通信光纜可以利用計算機算法將特定區(qū)域的地理信息數(shù)字化,再通過綜合分析操作,以一體化操作界面的形式提供給用戶和決策者。

2 軟件設(shè)計

2.1 采集處理電網(wǎng)管理數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)采集之前,需要設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊,根據(jù)運行環(huán)境等相應信息,并整合電網(wǎng)內(nèi)的平臺數(shù)據(jù),設(shè)置數(shù)據(jù)采集處理模塊[5]。該模塊可以從電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中采集原始數(shù)據(jù),再將數(shù)據(jù)管理信息傳輸相關(guān)部門,采用平臺與數(shù)據(jù)隔離的原則,通過接口采集并合理存儲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預處理主要是對采集到的數(shù)據(jù)進行標準化處理,方便后續(xù)處理,程序根據(jù)預處理規(guī)則對數(shù)據(jù)進行標準化處理,預處理規(guī)則支持很多匹配手段。對于空間數(shù)據(jù)的處理,可以進行數(shù)據(jù)壓縮和類型轉(zhuǎn)換。對數(shù)據(jù)的特征點進行過濾提取,也可以根據(jù)需要進行擴展,獲得后續(xù)的數(shù)字化管理數(shù)據(jù)。

2.2 設(shè)計電網(wǎng)主站端管理功能

數(shù)據(jù)采集后需要設(shè)計電網(wǎng)主站端的管理功能,主站端管理功能包括平臺數(shù)據(jù)字典管理、光纜檢測項目管理、用戶管理、平臺權(quán)限管理、便攜終端管理等功能,數(shù)據(jù)字典管理可以實現(xiàn)對平臺常用光纜類型等基本業(yè)務(wù)代碼的維護,光纜檢測項目管理可以對檢測項目進行分類管理、操作權(quán)限劃分和移動終端管理[6],也可以用來維護巡檢碼,檢查移動終端設(shè)備信息,保證移動終端可以正常連接到平臺的后臺,及時進行數(shù)據(jù)下載,從而整理終端設(shè)備的使用情況、應用數(shù)據(jù)等信息。

光纜檢測項目管理主要分為節(jié)點對象管理、通信光纖線路管理、線路通信維護、通信光纜安裝賬號維護等,通過該模塊可以實現(xiàn)通信光纖線路和光纖數(shù)字化采集同時進行。節(jié)點對象核算主要記錄光纜線路的節(jié)點設(shè)備,線路核算維護明細和具體參數(shù)如光纜類型、安裝方式、運行狀態(tài)、總核心數(shù)、長度、阻尼、連接盒數(shù)量、核心傳輸數(shù)量和備用核心數(shù)量等。

用戶管理與光纜線路的對應主要用來保持節(jié)點與通信光纜線路的對應關(guān)系,可以在電子地圖上繪制線路方向,及時進行電信光纜安裝賬號維護,可以及時地維護光纜線路安裝塔的賬號信息,如塔型、塔數(shù)、塔高、距離等,用作采集光纜線路坐標的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),平臺權(quán)限管理功能主要在主站與移動終端之間的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)中體現(xiàn),包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和安全控制兩大功能,權(quán)限管理平臺采用智能化處理,無需人工干預。

數(shù)據(jù)服務(wù)模塊的主要功能包括數(shù)據(jù)包創(chuàng)建管理、數(shù)據(jù)包下載管理、數(shù)據(jù)上傳管理、數(shù)據(jù)沖突合并管理等,在主站發(fā)出數(shù)據(jù)包并創(chuàng)建服務(wù)功能后,可以輸入到自動轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,再由數(shù)據(jù)包和移動終端發(fā)送。數(shù)據(jù)包下載管理模塊可以將創(chuàng)建的數(shù)據(jù)包發(fā)送到便攜終端。移動終端完成數(shù)據(jù)采集后,接收數(shù)據(jù)即可進行上傳,在數(shù)據(jù)上傳時需要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后儲存在主站的數(shù)據(jù)庫中即可。安全控制服務(wù)主要是對移動終端進行數(shù)據(jù)加密,所有連接到主站的終端設(shè)備必須在后臺進行注冊、查詢和傳輸加密,才能接入終端,再通過實時檢測,保證主站與移動終端之間數(shù)據(jù)通信的安全。

2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建綜合管理模塊

可以利用物聯(lián)網(wǎng)配置電網(wǎng)綜合管理模塊的電子地圖圖元和通信光纜線路圖,通過該綜合管理模塊,可以在平臺內(nèi)置的電子地圖上繪制通信光纜的方向,顯示通信光纜的節(jié)點。將電網(wǎng)信息轉(zhuǎn)化成包含各種圖形元素的方框,便于專業(yè)人員在日常操作和維護過程中確定電網(wǎng)故障的具體地理位置和故障狀態(tài)。

通過綜合管理模塊還可以在電子地圖上映射數(shù)字化圖形元素,確定光纖節(jié)點的圖形元素標識、連接器和安裝類型,還可以在電子地圖上直觀地查看完整的電信光纖信息。數(shù)字化信息采集利用了通信光纜線路圖,在瀏覽模塊的電子地圖中,通過手持終端來采集通信線路坐標,不僅如此,用戶在綜合管理模塊中還可以指定具體的通信線路,設(shè)計平臺在電子地圖中的線路方向圖,根據(jù)該方向圖繪制平臺中某些故障傳輸?shù)淖鴺?并在電子地圖上使用不同的圖例來查看導軌的安裝方式、連接器標識和節(jié)點標識,可以選擇相應的標識來查看電網(wǎng)賬戶信息和站點照片。

綜合管理模塊中的基礎(chǔ)管理主要包括終端配置、數(shù)據(jù)操作包管理、本地操作、日志管理等,其具體功能有很多,(1)終端配置管理,當?shù)谝淮问褂靡苿咏K端時,終端配置模塊可以配置移動終端的連接方式、主站連接的網(wǎng)絡(luò)和本地用戶名的初始化。配置完成后即可與數(shù)據(jù)通信主站進行交互,也可以下載和上傳數(shù)據(jù)包。(2)可以在移動終端平臺進行在線客戶端更新。數(shù)據(jù)任務(wù)包管理主要可以管理主站下發(fā)的各種數(shù)據(jù)包,分為本地任務(wù)包管理和遠程任務(wù)包管理。本地任務(wù)包通過查詢數(shù)據(jù)線下載的任務(wù)包和主站創(chuàng)建的坐標采集作業(yè)包來選擇相應的作業(yè)包并下載到主站,進行數(shù)據(jù)采集和線檢工作。(3)本地日志管理功能,該功能主要可以統(tǒng)計下載的工作包數(shù)量、工作包返回作業(yè)數(shù)量、缺陷登記數(shù)量、現(xiàn)場拍照數(shù)量等在移動終端平臺中的特殊數(shù)量,方便用戶隨時了解移動終端上任務(wù)的執(zhí)行情況。

3 平臺測試

為了測試本文設(shè)計平臺的性能,搭建了符合要求的測試系統(tǒng),測試設(shè)計平臺在大數(shù)據(jù)下的管理效果,測試過程和結(jié)果如下所示。

3.1 測試準備

本次測試選擇分布式服務(wù)器部署方式進行,在一臺機器上安裝GIS服務(wù)器和應急管理系統(tǒng)作為系統(tǒng)服務(wù)器,在第二臺服務(wù)器上配置Web服務(wù)器,在第三臺服務(wù)器上部署Load Runner測試軟件。使用LR測試軟件記錄樣例站點腳本來測試設(shè)計平臺的性能,此時平臺運行界面如圖1所示。

圖1 平臺運行界面Fig.1 Platform running interface

由圖1可知,本文設(shè)計的測試服務(wù)器涵蓋了所有的測試功能,Load Runner將根據(jù)并發(fā)測試的數(shù)量選取不同的測試渠道,并以表格的形式提供測試結(jié)果。由于設(shè)計的服務(wù)器需要限制并發(fā)數(shù),因此在接下來的測試中,設(shè)置測試最大并發(fā)用戶數(shù)為500,電腦配置越高,局域網(wǎng)帶寬越大,并發(fā)用戶越多,性能越好,即性能測試與機器的配置和帶寬有關(guān)。

3.2 測試結(jié)果與討論

在上述配置的測試環(huán)境下,測試本文設(shè)計平臺的數(shù)字化信息預警性能,測試結(jié)果如表1所示。

由表1可知,本文設(shè)計的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺的性能良好,符合現(xiàn)有的數(shù)字化管理需求。

表1 測試結(jié)果Tab.1 Test results

4 結(jié)語

綜上所述,在物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的數(shù)字化時代,掌握數(shù)字化管理技術(shù)就掌握了電網(wǎng)管理的核心,進行數(shù)字化管理不僅能減少管理的時間,還能避免人工管理產(chǎn)生的錯誤,因此本文設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)數(shù)字化管理平臺,經(jīng)過測試證明設(shè)計的管理平臺性能良好,符合現(xiàn)有的數(shù)字化管理需求,有一定的應用價值。

引用

[1] 薛賽,洛桑達娃,巴桑次仁,等.物資管理平臺提升電網(wǎng)工程物資管控能力[J].中國管理信息化,2020,23(5):93-96.

[2] 李曉斌,楊振偉,饒望,等.數(shù)字化管理平臺在電網(wǎng)建設(shè)項目的應用[J].電子技術(shù),2020,49(5):96-97.

[3] 沈婷.電力設(shè)計企業(yè)工程管理數(shù)字化平臺構(gòu)建[J].中國電力企業(yè)管理,2021(15):58-59.

[4] 王坤,吳松,張永奈,等.一種施工現(xiàn)場作業(yè)票數(shù)字化管理應用的設(shè)計與實現(xiàn)[J].機電信息,2020(2):102-103.

[5] 蘇立偉,劉振華,曾曉鋒,等.電力企業(yè)營銷管理信息數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計與應用研究[J].電子測試,2019(14):132-133.

[6] 楊帆,孫藝珍,袁微微,等.數(shù)字化技術(shù)在電力營銷的應用[J].集成電路應用,2019,36(11):90-91.