基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)研究

劉三明，雷治策，云 佩，劉 佳，方 磊

（深圳市安冠科技有限公司，廣東深圳 518000）

近幾年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了飛速發(fā)展，也為各行各業(yè)多種問題提供了解決方案。在供配電行業(yè)中，變電系統(tǒng)的巡檢工作一直是困擾行業(yè)內(nèi)的主要問題，因其涉及內(nèi)容多，開展過程耗時耗力，從管理的角度對其進(jìn)行創(chuàng)新改革是具有一定必要性的。文章從物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的特性優(yōu)勢出發(fā)，分析當(dāng)下變電設(shè)備巡檢需求，并開展變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)的研究工作。

1 變電設(shè)備巡檢的難點(diǎn)問題

（1）變電設(shè)備所處位置極為分散。由于供電線路較長，還可能會涉及偏遠(yuǎn)地區(qū)，這也就導(dǎo)致了變電設(shè)備的點(diǎn)位極其分散。

（2）變電設(shè)備的管理工作需以事前預(yù)防為主。作為基礎(chǔ)保障類設(shè)備形式，需確保變電設(shè)備安全使用，故關(guān)于巡檢工作執(zhí)行的目的主要是事前防范，提前知悉變電設(shè)備中所存在的問題，也就是說巡檢工作是需要日常進(jìn)行的。

（3）變電設(shè)備巡檢工作監(jiān)管較為困難。由于檢查點(diǎn)位多且分散，若巡檢工作人員自身專業(yè)能力不足或因工作意識問題導(dǎo)致的巡檢漏檢、錯檢，從監(jiān)管的角度是無法進(jìn)行有效管理的。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述及其優(yōu)勢

物聯(lián)網(wǎng)在新一代信息技術(shù)中是重要的組成部分，是指運(yùn)用各種信息化與傳統(tǒng)技術(shù)形式，通過監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交互，來實現(xiàn)物與物之間的連接互動，幾乎所有表現(xiàn)信息形式都可以用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行收集和管理。在物聯(lián)網(wǎng)體系之下，能夠?qū)⒏鱾€物件和所需要管理的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為信息流，通過傳感器、互聯(lián)網(wǎng)、中心處理等多種技術(shù)形式與設(shè)備將其互聯(lián)，而后來實現(xiàn)既有需求。

從具體應(yīng)用優(yōu)勢上來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢可從以下幾個方面來進(jìn)行剖析。

（1）表現(xiàn)形式多。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所涵蓋的具體技術(shù)形式是極其多樣化的，只要滿足上述使用需求和表現(xiàn)形式的技術(shù)，均可被歸類到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。也就是說，隨著行業(yè)的迅速發(fā)展和技術(shù)不斷革新，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所涵蓋的表現(xiàn)形式也朝著更加多樣化的方向發(fā)展。多元化的表現(xiàn)可賦予其更多使用功能，小到微米級的電子芯片，大到大型機(jī)械設(shè)備，最有可能是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的表現(xiàn)形式，也均可成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中互聯(lián)互通的對象。從此特點(diǎn)上也可保障物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可為多個領(lǐng)域的多種問題提供解決方案。

（2）實現(xiàn)需求多。物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種需求，也為各行各業(yè)的問題提供解決方案。可實現(xiàn)的功能上，常用的傳感器數(shù)據(jù)收集、遠(yuǎn)程信息傳輸、遠(yuǎn)程操作等已經(jīng)發(fā)展的十分成熟，同時在各行各業(yè)中也均有較為成熟的應(yīng)用體系。此外對于安全監(jiān)測、系統(tǒng)保護(hù)、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等新型需求也隨著技術(shù)不斷發(fā)展而逐步完善。正是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種需求，也就成了各行業(yè)在進(jìn)行管理創(chuàng)新時的首選技術(shù)形式。

（3）綜合應(yīng)用成本低。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)眾多功能，事實上是一個綜合應(yīng)用成本較低的技術(shù)形式。如在物聯(lián)網(wǎng)中常用的聲光傳感器，行業(yè)內(nèi)批量采購的報價可控制在個位數(shù)，而遠(yuǎn)程通信模塊、NFC 標(biāo)簽等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的常用物料，其造價成本與市場價格同樣極低。在技術(shù)方面，行業(yè)內(nèi)有諸多開源技術(shù)可供選用。無論從哪個角度來分析，對既有管理需求進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)改造，綜合成本都不高，而這也使得該技術(shù)能夠在更多領(lǐng)域中實現(xiàn)應(yīng)用。

（4）技術(shù)豐富。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所包含的技術(shù)形式極為豐富，所實現(xiàn)的需求也十分多樣。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并不是單獨(dú)的技術(shù)表現(xiàn)，而是極為豐富的技術(shù)集合，在進(jìn)行應(yīng)用過程中多元化的技術(shù)表現(xiàn)形式也能夠給各項工作提供更為靈活的選擇。技術(shù)發(fā)展成熟且應(yīng)用形式豐富，這也是適用范圍廣泛、發(fā)展前景樂觀的一種表現(xiàn)。

事實上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所具有的實際應(yīng)用優(yōu)勢遠(yuǎn)不止上述內(nèi)容。在供配電系統(tǒng)中變電設(shè)備的巡檢由于工作難度大、容錯誤差小，為了規(guī)范該工作的開展，同時提高效率，在進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新時，考慮基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計工作是具有一定必要性的。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控與傳感器系統(tǒng)

設(shè)立監(jiān)控系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中常用的一種技術(shù)形式，不同于傳統(tǒng)有線監(jiān)控，在變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)中采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的形式，將分散于各區(qū)域的變電設(shè)備，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控建立連接，并將所有監(jiān)控圖像傳輸回控制中心，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對各個位置變電設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控。傳感器系統(tǒng)主要可針對溫度、設(shè)備內(nèi)部濕度、光感等指標(biāo)進(jìn)行收集，也可通過與遠(yuǎn)程監(jiān)控聯(lián)動的形式，當(dāng)傳感器監(jiān)測到異常數(shù)據(jù)時，即可將遠(yuǎn)程監(jiān)控的錄制與回放功能自動觸發(fā)，以便于管理者通過該智能巡檢系統(tǒng)進(jìn)行異動情況查看。當(dāng)發(fā)生故障問題時，可及時通過遠(yuǎn)程監(jiān)控與傳感器來知悉現(xiàn)場情況，達(dá)到事前防范的目的。在巡檢工作開展時，遠(yuǎn)程監(jiān)控與傳感器系統(tǒng)也可作為管理者對巡檢人員巡檢動作的知悉形式，能夠跟進(jìn)并檢查巡檢人員的巡檢工作執(zhí)行情況。

圖1為S8000-HT 通信服務(wù)控制器，可用于物聯(lián)網(wǎng)系列設(shè)備的組網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)路由管理，如跨總線的協(xié)同控制與信號轉(zhuǎn)發(fā)。在實際應(yīng)用中可在傳統(tǒng)電力設(shè)備需要監(jiān)控的位置安裝傳感器，同時將監(jiān)控系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，而后通過S8000-HT 通信服務(wù)控制器即可實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，也可接受遠(yuǎn)程指令。

圖1 S8000-HT通信服務(wù)控制器

3.2 NFC信息標(biāo)簽與讀卡器的應(yīng)用

（1）對于必要信息的寫入?？稍谧冸娫O(shè)備相應(yīng)位置設(shè)置該標(biāo)簽，而后將該變電設(shè)備的基本信息寫入到標(biāo)簽當(dāng)中，如所應(yīng)用的技術(shù)形式、管控范圍、性能指標(biāo)情況等內(nèi)容均可寫入到信息標(biāo)簽當(dāng)中，而后采用智能手機(jī)即可直接讀取。

（2）作為維護(hù)維修證明。在變電系統(tǒng)進(jìn)行周期性保養(yǎng)或維修之后，需要認(rèn)定相關(guān)責(zé)任人，并將必要的信息預(yù)留在該變電設(shè)備信息標(biāo)簽上，以便于后續(xù)工作的開展和整體工作流程監(jiān)控。采用NFC 信息標(biāo)簽代替?zhèn)鹘y(tǒng)銘牌，能夠節(jié)約物料材料費(fèi)，同時NFC 信息標(biāo)簽也能夠多次讀寫，操作留痕，避免不必要的信息錯誤和篡改問題發(fā)生。

（3）作為巡檢打卡點(diǎn)。能夠在一定程度上規(guī)避巡檢工作人員因自身職業(yè)素養(yǎng)不足造成的漏檢、錯檢等問題，在巡檢中必須要求巡檢操作人員讀取各個位置的相應(yīng)信息標(biāo)簽，以達(dá)到規(guī)范巡檢的目的；也可在需要進(jìn)行巡檢的各個位置設(shè)立讀卡器。圖2為ACS-RDQR/K 讀卡器，用于讀取卡片數(shù)據(jù)及二維碼數(shù)據(jù)，以此來識別巡檢人員身份，同時根據(jù)讀卡記錄也可知悉巡檢人員的工作情況。

圖2 ACS-RD-QR/K讀卡器

（4）在巡檢工作中，可作為操作流程指引說明使用。因各個變電設(shè)備的建設(shè)時期及選取設(shè)備可能具有差異性，而各個差異性的設(shè)備在性能參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化管控流程上也會有所不同，通過獨(dú)立設(shè)置NFC 標(biāo)簽的形式，將必要的性能參數(shù)與檢查標(biāo)準(zhǔn)寫入到標(biāo)簽當(dāng)中，即可規(guī)避因巡檢人員自身專業(yè)能力不足導(dǎo)致的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參考錯誤。

3.3 基于互聯(lián)網(wǎng)的交互APP

當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已十分發(fā)達(dá)，而近幾年來智能式手持通信設(shè)備的普及率也在穩(wěn)步上升。時下較為流行的智能手機(jī)操作系統(tǒng)安卓或我國資源系統(tǒng)鴻蒙都具有一定的開源能力，基于該系統(tǒng)建立APP是較為容易的。針對這一特性，可通過開發(fā)交互APP 的形式來輔助變電設(shè)備巡檢工作的進(jìn)行。該設(shè)計預(yù)想的方案如下。

APP 分為管理端和操作端，管理端主要由巡檢管理人員對當(dāng)下巡檢情況進(jìn)行知悉，并按照巡檢操作人員的工作進(jìn)度和工作情況對后續(xù)巡檢任務(wù)進(jìn)行分配；操作端可直接接收由管理者分配的巡檢任務(wù)，將巡檢結(jié)果直接上傳到APP 當(dāng)中。管理者也可查看當(dāng)下的巡檢進(jìn)度與巡檢情況，同時能夠同步提出整改建議、進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)審批等工作。

此外該APP 還可開放外部互聯(lián)能力，通過在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行宣傳或變電設(shè)備附近設(shè)置網(wǎng)絡(luò)入口的形式，使所有人員均可通過指定入口來提供必要信息與異常信息，也可直接與電力報警中心聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)收到緊急處理任務(wù)后，可通過APP 直接分配給對應(yīng)的操作人員。這樣能夠使巡檢工作的進(jìn)度統(tǒng)籌與必要異動情況處理得到完善優(yōu)化。

3.4 遠(yuǎn)程巡檢系統(tǒng)設(shè)計

變電設(shè)備的巡檢工作是十分重要的，通過巡檢工作能夠準(zhǔn)確獲知當(dāng)下變電設(shè)備的實際情況，但傳統(tǒng)巡檢工作耗時耗力，綜合成本高、實施效率低，故針對巡檢系統(tǒng)設(shè)計的過程中，可考慮嘗試應(yīng)用遠(yuǎn)程巡檢。所謂遠(yuǎn)程巡檢并不僅僅是簡單的遠(yuǎn)程監(jiān)控，而是通過一系列復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)，同時對傳統(tǒng)變電設(shè)備進(jìn)行智能化改造和物聯(lián)網(wǎng)適配，對于關(guān)鍵性指標(biāo)和易收集的數(shù)據(jù)指標(biāo)，可通過遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)男问絺骰乜刂浦行?，而后再結(jié)合當(dāng)下影像監(jiān)控所給出的實際物理設(shè)備情況，來綜合判斷該變電設(shè)備是否需要巡檢。對于數(shù)據(jù)指標(biāo)正常且沒有損壞和擾動的變電設(shè)備位置即可應(yīng)用更長的巡檢周期，一定程度上能夠節(jié)約人力資源，同時可使巡檢工作更具針對性，大大提高常規(guī)巡檢工作的效率。

3.5 變電信息網(wǎng)絡(luò)模型與數(shù)字基座

變電信息網(wǎng)絡(luò)模型是將上述技術(shù)形式進(jìn)行結(jié)合并綜合應(yīng)用的一種技術(shù)表現(xiàn)形式，也可理解為變電設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)的核心內(nèi)容。在變電信息網(wǎng)絡(luò)模型當(dāng)中，結(jié)合上述多種技術(shù)與工作形式所收集到的數(shù)據(jù)將其整合到同一模型，而后即可使用計算機(jī)或智能手機(jī)實時查看該模型的具體情況，對于供電線路情況、各個變電設(shè)備的使用情況、巡檢情況、操作記錄信息等能夠同步知悉。

此外在該網(wǎng)絡(luò)模型中，可具備實時更新信息的能力，無須人為數(shù)據(jù)錄入，當(dāng)上述管理工作發(fā)生時對應(yīng)信息即可自動更新。對于變電設(shè)備系統(tǒng)的管理者可實時查看當(dāng)下安全情況與質(zhì)量情況，同時可結(jié)合該系統(tǒng)同步開展各項工作。

事實上，變電信息網(wǎng)絡(luò)模型的實際應(yīng)用價值遠(yuǎn)比文中所述復(fù)雜，可以理解為信息模型就是變電系統(tǒng)實際情況的等比例縮小，同時各個工作所收集的信息也會直接體現(xiàn)在該網(wǎng)絡(luò)模型當(dāng)中，在此模型上開展各項管理工作比定是高效且簡單的。

4 物聯(lián)網(wǎng)+智能巡檢系統(tǒng)評價

（1）在功能實現(xiàn)方面，使用一系列現(xiàn)代信息化技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工繁雜冗余的工作，但對于關(guān)鍵工作形式仍保留原工作方式，能夠確保變電設(shè)備巡檢工作需求的實現(xiàn)。

（2）從應(yīng)用效率方面，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的保障下，各項工作開展井然有序，信息傳輸速度得到直線上升，同時也能夠通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的保障來精確篩選巡檢范圍，由此對于巡檢工作的應(yīng)用效率而言是具有積極促進(jìn)作用的。

（3）在應(yīng)用成本方面，上文所述的系統(tǒng)并不存在較高的技術(shù)門檻，在應(yīng)用過程中也無須對原有變電設(shè)備進(jìn)行改造，即可實現(xiàn)大部分功能，整體物料成本在可控范圍內(nèi)，故從綜合應(yīng)用成本上來看，同樣滿足預(yù)期要求。

（4）在應(yīng)用發(fā)展前景上，基于物聯(lián)網(wǎng)所開發(fā)的智能巡檢系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、應(yīng)用效率、綜合成本等方面均是具有一定優(yōu)勢的，而這也正符合各行各業(yè)展開的信息化創(chuàng)新探索方向。

（5）從民生滿意與社會和諧的角度，供配電系統(tǒng)作為保障民生的重要基礎(chǔ)形式，在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能巡檢系統(tǒng)后，對于供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及整體問題處理效率能夠得到顯著提升，從而已達(dá)成提高供配電系統(tǒng)的使用體驗，促進(jìn)民生滿意和保障社會和諧的作用。

5 結(jié)束語

文中結(jié)合供配電系統(tǒng)中變電設(shè)備的巡檢工作，研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的巡檢系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其具有多種綜合優(yōu)勢，能夠給供配電變電設(shè)備巡檢提供諸多解決方案。文中所涉及的系統(tǒng)形式可能會考慮到在實際應(yīng)用中的多樣化問題，但從綜合應(yīng)用思路上是具備一定使用價值與參考意義的。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，在未來相信也會有更多技術(shù)形式與應(yīng)用思路用在變電設(shè)備的智能巡檢系統(tǒng)研究當(dāng)中，為行業(yè)提供高效、便捷的優(yōu)化創(chuàng)新形式。