基于物聯(lián)網(wǎng)的電力巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

卞蓓蕾

（國(guó)網(wǎng)寧波供電公司，浙江寧波 315000）

0 引言

電網(wǎng)中供電和配電系統(tǒng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，設(shè)備也在不斷更新?lián)Q代，因此結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，需要管理的設(shè)備也越來(lái)越多。隨之而來(lái)的問(wèn)題就是配置跟不上電力技術(shù)的升級(jí)，以及無(wú)法承擔(dān)過(guò)大的用電負(fù)荷，導(dǎo)致設(shè)備故障。鑒于該情況，應(yīng)定期對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢，若存在設(shè)備損壞和老化的情況，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行檢修，防止造成電路故障和經(jīng)濟(jì)損失，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)巡檢方式需要大量勞動(dòng)力的支持，且耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，存在明顯的不足，例如設(shè)備數(shù)量龐大導(dǎo)致漏檢、時(shí)效性差、效率低、智能化程度低，信息無(wú)法及時(shí)傳輸，各個(gè)部門(mén)之間無(wú)法做到全面的信息共享，不能及時(shí)掌握設(shè)備情況和控制設(shè)備運(yùn)行[1]。

針對(duì)上述問(wèn)題，近年來(lái)，各種智能技術(shù)被廣泛應(yīng)用，其中二維碼巡檢[2]、機(jī)器人巡檢[3]等技術(shù)是主要的研究方向。二維碼技術(shù)的應(yīng)用使巡檢智能化程度得到了提升，提高了對(duì)設(shè)備的控制能力，然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，掃描二維碼需要靠近機(jī)器，對(duì)處于復(fù)雜地形的設(shè)備而言維護(hù)難度大，且二維碼發(fā)生脫落或損毀等情況會(huì)增加檢修人員的工作量?；跈C(jī)器人的巡檢方式進(jìn)一步提升了巡檢智能化水平，實(shí)際應(yīng)用表明，巡檢機(jī)器人系統(tǒng)可以顯著提高電力設(shè)備的可靠性。然而，機(jī)器人的生產(chǎn)成本和運(yùn)維成本均較高，且較難適用于復(fù)雜地形，所以無(wú)法普及應(yīng)用至一般電力設(shè)備的日常巡檢中。

綜上所述，現(xiàn)有巡檢方法存在依賴(lài)人工勞動(dòng)、運(yùn)維成本較高、可控性和及時(shí)性不強(qiáng)、設(shè)備維護(hù)難度大、工作持續(xù)性低等問(wèn)題。為了解決以上問(wèn)題，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電力巡檢方法，基于RFID射頻技術(shù)獲取電力設(shè)備的信息，基于物聯(lián)網(wǎng)GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的精準(zhǔn)定位，將現(xiàn)有的有源RFID射頻技術(shù)與光伏微能量系統(tǒng)相結(jié)合，基于光伏微能量系統(tǒng)收集射頻系統(tǒng)所需的能量，將電力設(shè)備的位置信息寫(xiě)入RFID系統(tǒng)，基于電子地圖進(jìn)行標(biāo)注，構(gòu)建了電力設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)RFID閱讀器和電力地圖的基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的定位和跟蹤。

1 電力巡檢系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 基于光伏微能量的RFID技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)在使用過(guò)程中，將無(wú)線(xiàn)電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟l率的電磁場(chǎng)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改、增加和刪除等操作，并識(shí)別物體的狀態(tài)。通過(guò)掃描放置在物體上的RFID標(biāo)簽，將標(biāo)簽內(nèi)的信息導(dǎo)入RFID閱讀器進(jìn)行識(shí)別和轉(zhuǎn)碼，再發(fā)送給移動(dòng)客戶(hù)端或服務(wù)器。本文使用一種基于光伏微能量的新型標(biāo)簽系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的RFID技術(shù)基礎(chǔ)上增加了光伏微能量技術(shù)，可以有效收集微能量，為射頻系統(tǒng)提供能量。該系統(tǒng)結(jié)合了傳統(tǒng)有源標(biāo)簽和無(wú)源標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)，既不需要近距離掃描，又滿(mǎn)足了體積小、耐用性強(qiáng)的需求。電子標(biāo)簽以太陽(yáng)能電池作為總的動(dòng)力來(lái)源，太陽(yáng)能電池板與能量轉(zhuǎn)換器相接，再依次接入能量收集控制器和能量暫存器，太陽(yáng)能電池板、能量收集控制器和能量暫存器與RFID控制單元連接。太陽(yáng)能充足時(shí)，電子標(biāo)簽將收集到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，提供給無(wú)源標(biāo)簽和能量存儲(chǔ)控制器使用，在夜間無(wú)光源的情況下，啟動(dòng)自帶的半導(dǎo)體激光光源對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別和信息管理?；诠夥⒛芰康腞FID技術(shù)原理如圖1所示。

圖1 基于光伏微能量的RFID技術(shù)原理圖

在設(shè)備定位過(guò)程中，巡檢人員通過(guò)RFID閱讀器或者

1.2 電力設(shè)備定位跟蹤技術(shù)

在電力巡檢系統(tǒng)中，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行定位是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障定位和及時(shí)運(yùn)維檢修的重要前提。電力設(shè)備位置由經(jīng)緯度坐標(biāo)表示，需要一個(gè)完備的地理信息系統(tǒng)作為平臺(tái)，將RFID技術(shù)與GIS技術(shù)相互融合即可實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備定位跟蹤技術(shù)。電力設(shè)備定位技術(shù)包括設(shè)備位置信息配置和設(shè)備定位過(guò)程，一方面，RFID標(biāo)簽粘貼在設(shè)備上，其中存儲(chǔ)設(shè)備信息，通過(guò)設(shè)備配置過(guò)程，將設(shè)備信息與GIS信息結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于GIS設(shè)備定位；另一方面，在巡檢過(guò)程中通過(guò)RFID閱讀器閱讀RFID標(biāo)簽信息，可以快速地在GIS地圖上尋找到設(shè)備，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備定位和跟蹤。在設(shè)備位置信息配置過(guò)程中，將電力設(shè)備的經(jīng)緯度坐標(biāo)存儲(chǔ)在基于光伏微能量的新型RFID標(biāo)簽系統(tǒng)中，RFID標(biāo)簽粘貼或者固定在電力設(shè)備上，將商用電子地圖的位置信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，在電子地圖上標(biāo)記對(duì)應(yīng)設(shè)備的經(jīng)緯度信息，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備位置信息的配置，如圖2所示。具有RFID閱讀功能的客戶(hù)端讀取電力設(shè)備上所固定的RFID標(biāo)簽，獲取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)定位。若電力設(shè)備發(fā)生移動(dòng)，則在RFID閱讀器獲取該設(shè)備上的RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)的經(jīng)緯度信息之后，在電子地圖上標(biāo)記出該設(shè)備原有的位置信息以及移動(dòng)路徑。該過(guò)程直接利用現(xiàn)有商用電子地圖的定位和跟蹤功能實(shí)現(xiàn)，流程如圖3所示。

圖2 基于RFID和GIS的電力設(shè)備定位跟蹤技術(shù)示意圖

圖3 基于RFID和GIS技術(shù)的電力設(shè)備跟蹤過(guò)程

2 電力巡檢系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 巡檢系統(tǒng)需求分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，電力巡檢系統(tǒng)需求包括基礎(chǔ)信息管理、業(yè)務(wù)信息管理、巡檢計(jì)劃管理、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)、系統(tǒng)管理、地圖設(shè)備定位查詢(xún)等。其中，基礎(chǔ)信息管理對(duì)區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備信息進(jìn)行記錄，并提供管理員權(quán)限，根據(jù)巡檢過(guò)程中的實(shí)際情況，更新設(shè)備信息，規(guī)劃巡檢線(xiàn)路；業(yè)務(wù)信息管理包括管理端下達(dá)的巡檢任務(wù)管理、巡檢員的巡檢記錄管理、巡檢員上傳的缺陷記錄跟蹤管理；巡檢計(jì)劃管理為有權(quán)限的用戶(hù)新建巡檢任務(wù)，指定巡檢線(xiàn)路和規(guī)定巡檢時(shí)間；統(tǒng)計(jì)查詢(xún)包括巡檢統(tǒng)計(jì)、缺陷統(tǒng)計(jì)，巡檢統(tǒng)計(jì)對(duì)巡檢次數(shù)、線(xiàn)路、時(shí)間等進(jìn)行記錄；系統(tǒng)管理包括用戶(hù)、角色、權(quán)限、菜單和日志查看等；地圖設(shè)備定位查詢(xún)基于查詢(xún)條件搜索查詢(xún)用戶(hù)設(shè)備及這一設(shè)備的全部詳細(xì)信息，并在地圖上顯示。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能模塊

電力巡檢系統(tǒng)采用C/S（客戶(hù)端/服務(wù)器端）的框架結(jié)構(gòu)，客戶(hù)端包括設(shè)備管理模塊、巡檢任務(wù)模塊、缺陷管理模塊、地圖查詢(xún)模塊，服務(wù)器端包括基礎(chǔ)信息模塊、業(yè)務(wù)信息模塊、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)模塊、系統(tǒng)管理模塊。服務(wù)器端采用通用SSH框架開(kāi)發(fā)，包括Model、Dao、Service和Action四層。移動(dòng)端采用Model View Controller（MVC）架構(gòu)，包括model、view和controller。model是實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，屬于整個(gè)應(yīng)用程序的主體，包含業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)需要發(fā)生變化，由相應(yīng)的model負(fù)責(zé)通知view；view是用戶(hù)所看到并與之進(jìn)行交互的圖形界面，其中顯示model提供的相關(guān)數(shù)據(jù)并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，它不實(shí)際參與業(yè)務(wù)處理，不改變model；controller負(fù)責(zé)邏輯處理、控制數(shù)據(jù)在圖形界面上的展示，向model發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)調(diào)用model來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)的處理。

基于物聯(lián)網(wǎng)的電力巡檢系統(tǒng)Android客戶(hù)端系統(tǒng)根據(jù)上述架構(gòu)主要?jiǎng)澐譃槿髮樱罕憩F(xiàn)層、控制層和業(yè)務(wù)層，如圖4所示。其中，表現(xiàn)層用于用戶(hù)進(jìn)行GUI交互和相關(guān)的數(shù)據(jù)編輯驗(yàn)證，表現(xiàn)層使用XML語(yǔ)言完成UI的設(shè)計(jì)布局，依據(jù)Android UI設(shè)計(jì)原則，將Java語(yǔ)言布局與XMI布局融合在一起完成圖形界面的整體設(shè)計(jì)?？刂茖又饕嫦驑I(yè)務(wù)應(yīng)用，即巡檢相關(guān)業(yè)務(wù)，為表現(xiàn)層提供內(nèi)部實(shí)際操作。業(yè)務(wù)層中則包含了設(shè)備管理、巡檢任務(wù)、缺陷管理、地圖查詢(xún)等部分信息的讀取和保存。

目前，公司生產(chǎn)的大口徑離心球墨鑄管、真空消失模管件、離心鋼管和雙金屬?gòu)?fù)合管、鋼塑復(fù)合管、覆膜管等產(chǎn)品填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)際技術(shù)和產(chǎn)品空白，并開(kāi)發(fā)出了國(guó)際第三代供水管道產(chǎn)品。公司還獲得“第八屆中國(guó)專(zhuān)利金獎(jiǎng)”、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、省長(zhǎng)特別獎(jiǎng)等30多項(xiàng)省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)。持續(xù)不斷創(chuàng)新，使企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品始終引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

圖4 基于物聯(lián)網(wǎng)的電力巡檢客戶(hù)端MVC模式圖

2.3 服務(wù)器端功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)

服務(wù)器端基礎(chǔ)信息模塊包括區(qū)域信息管理、設(shè)備管理、線(xiàn)路管理和傳感規(guī)則等。在區(qū)域、設(shè)備和線(xiàn)路管理過(guò)程中，利用RFID技術(shù)和GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備和線(xiàn)路的地圖定位，結(jié)合地圖信息可以獲得設(shè)備和線(xiàn)路所在的區(qū)域信息。

服務(wù)器端業(yè)務(wù)信息模塊包括巡檢計(jì)劃、巡檢任務(wù)、巡檢記錄、漏檢設(shè)備等。巡檢計(jì)劃和巡檢任務(wù)通過(guò)服務(wù)器端統(tǒng)一管理，在巡檢記錄過(guò)程中，巡檢員每完成一次巡檢任務(wù)，將通過(guò)RFID閱讀器閱讀一次設(shè)備的RFID標(biāo)簽，基于藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)RFID信息和服務(wù)器與客戶(hù)端之間的信息交換，即記錄巡檢情況。

服務(wù)器端統(tǒng)計(jì)查詢(xún)模塊包括巡檢統(tǒng)計(jì)、缺陷統(tǒng)計(jì)、地圖找設(shè)備、傳感數(shù)據(jù)分析、告警信息等。在地圖找設(shè)備的過(guò)程中，通過(guò)讀取RFID的設(shè)備位置信息和GIS地圖實(shí)現(xiàn)設(shè)備的查找。

服務(wù)器端系統(tǒng)管理模塊包括組織機(jī)構(gòu)、部門(mén)管理和用戶(hù)管理功能。組織機(jī)構(gòu)實(shí)際是最高級(jí)別的單位或組織，屬于整個(gè)系統(tǒng)的最高層，部門(mén)是在組織機(jī)構(gòu)管理的次級(jí)組織，用戶(hù)管理則對(duì)應(yīng)到個(gè)人，每個(gè)用戶(hù)應(yīng)從屬于某一部門(mén)，所有部門(mén)都從屬于組織機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)管理模塊中，三者關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行共同管理，為管理員分配不同的權(quán)限，對(duì)這三者進(jìn)行編輯和增刪操作。同時(shí)對(duì)于用戶(hù)個(gè)人的登錄或者管理員對(duì)系統(tǒng)的修改行為進(jìn)行記錄以供查詢(xún)。

2.4 客戶(hù)端功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)

客戶(hù)端設(shè)備管理模塊包括與設(shè)備相關(guān)的兩大部分功能：移動(dòng)端系統(tǒng)中進(jìn)行新設(shè)備注冊(cè)，查詢(xún)?cè)O(shè)備的全部信息。新設(shè)備注冊(cè)需要先確定設(shè)備的類(lèi)型，系統(tǒng)再向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，獲取該類(lèi)型相應(yīng)不可更改的基本信息和由用戶(hù)確定的自定義信息，其中基本信息內(nèi)容包含五個(gè)部分，即設(shè)備名稱(chēng)、編碼、RFID、類(lèi)別、位置信息，自定義信息能夠上傳該設(shè)備的圖像資料，由管理員或相應(yīng)的用戶(hù)進(jìn)行編輯與相關(guān)維護(hù)工作。

客戶(hù)端巡檢任務(wù)通過(guò)服務(wù)端發(fā)送，由客戶(hù)端進(jìn)行接收。客戶(hù)端在收取到巡檢任務(wù)推送后，選擇并確認(rèn)某一條巡檢任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行，按照該任務(wù)中規(guī)定的巡檢路線(xiàn)進(jìn)行巡檢，并同步填寫(xiě)巡檢記錄，巡檢記錄內(nèi)容包括三個(gè)部分：外觀、有無(wú)破損、功能有無(wú)缺陷。

客戶(hù)端缺陷管理模塊在巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)缺陷設(shè)備時(shí)，巡檢員同步填寫(xiě)缺陷記錄表，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，系統(tǒng)會(huì)持續(xù)關(guān)注所記錄的設(shè)備，無(wú)論移動(dòng)端或是服務(wù)端都具有該功能。在下一次巡檢時(shí)，巡檢人員確認(rèn)缺陷維修處理情況并在終端進(jìn)行確認(rèn)。

客戶(hù)端地圖查詢(xún)模塊用于確定巡檢員所在位置的詳細(xì)信息，可以在地圖上查詢(xún)周邊的全部設(shè)備，可以分類(lèi)查詢(xún)并標(biāo)注顯示，在地圖詳細(xì)查詢(xún)頁(yè)面顯示設(shè)備全部信息。

2.5 通信接口設(shè)計(jì)

表1 典型通信接口

用戶(hù)在登錄系統(tǒng)后，通過(guò)操作，點(diǎn)擊區(qū)域信息圖標(biāo)時(shí)，移動(dòng)端向服務(wù)端發(fā)出對(duì)該區(qū)域設(shè)備類(lèi)別及各類(lèi)別數(shù)目的查詢(xún)請(qǐng)求。若服務(wù)器能成功查詢(xún)到結(jié)果，則將對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)符設(shè)置為true，并向移動(dòng)端返回所請(qǐng)求查詢(xún)的結(jié)果；若無(wú)法成功查詢(xún)到，則將對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)符設(shè)置為false，不向移動(dòng)端返回任何數(shù)值。

3 電力巡檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與用例

3.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具及硬件設(shè)備

電力巡檢客戶(hù)端及其服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)選擇IntelliJ IDEA、Java SDK、Android SDK、Java語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)環(huán)境配置為i7-4790CPU@3.0 GHz、Win10、64位操作系統(tǒng)。用到的硬件包括RFID閱讀器和光伏微能量RFID標(biāo)簽，如圖5所示。

圖5 測(cè)試用新設(shè)備

3.2 客戶(hù)端主要功能

客戶(hù)端包括設(shè)備管理模塊、巡檢任務(wù)模塊、缺陷管理模塊、地圖查詢(xún)模塊，受限于篇幅，本節(jié)重點(diǎn)介紹巡檢任務(wù)模塊和地圖查詢(xún)模塊。

3.2 .1 巡檢任務(wù)模塊

巡檢任務(wù)模塊包括接收巡檢任務(wù)和設(shè)備巡檢兩大功能。

工作人員接收巡檢任務(wù)有通知欄任務(wù)推送和用戶(hù)登錄客戶(hù)端查詢(xún)兩種方式。用戶(hù)未查看應(yīng)用界面的情況下，系統(tǒng)可以將信息發(fā)送到通知欄，提醒用戶(hù)有待執(zhí)行的任務(wù)，該方式具有及時(shí)、直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)思路為：創(chuàng)建一個(gè)通知欄的Builder構(gòu)造類(lèi)，定義通知欄的Action并設(shè)置通知欄點(diǎn)擊事件，為用戶(hù)推送通知。用戶(hù)登錄移動(dòng)客戶(hù)端后，可以對(duì)待巡檢的任務(wù)進(jìn)行查詢(xún)，讀取用戶(hù)的ID，并生成特定的查詢(xún)格式，在HTTP協(xié)議的支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢任務(wù)的查詢(xún)，并向用戶(hù)反饋查詢(xún)結(jié)果。用戶(hù)在查詢(xún)?nèi)蝿?wù)時(shí)，可以根據(jù)特定條件進(jìn)行篩選，例如巡檢設(shè)備的類(lèi)型、巡檢開(kāi)始或結(jié)束時(shí)間、任務(wù)編號(hào)以及巡檢記錄的結(jié)果等。任務(wù)編號(hào)模塊中只包含文本，輸入時(shí)使用EditText控件，將輸入的文本傳送到服務(wù)器端，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)文本內(nèi)容進(jìn)行模糊查詢(xún)；時(shí)間控件DatePickerDialog負(fù)責(zé)管理巡檢開(kāi)始時(shí)間和巡檢結(jié)束時(shí)間的查詢(xún)。巡檢結(jié)果設(shè)置三個(gè)狀態(tài)，分別是待分配、執(zhí)行中、已完成；巡檢類(lèi)型可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整更新，將按巡檢類(lèi)型查找的請(qǐng)求發(fā)送出去，服務(wù)器接收請(qǐng)求并反饋相應(yīng)的值更新選項(xiàng)。按照巡檢結(jié)果或巡檢類(lèi)型進(jìn)行查找時(shí)，需要通過(guò)自定義Spinner控件實(shí)現(xiàn)。接收巡檢任務(wù)界面如圖6（a）所示。

巡檢任務(wù)模塊的設(shè)備巡檢功能是在用戶(hù)登錄客戶(hù)端后，可以點(diǎn)擊待執(zhí)行的任務(wù)，該項(xiàng)任務(wù)的ID儲(chǔ)存在待辦列表中，點(diǎn)擊后，任務(wù)ID通過(guò)待辦Activity傳送并跳轉(zhuǎn)到巡檢頁(yè)面，點(diǎn)擊需要查看的任務(wù)記錄，就可以查看連接在指定線(xiàn)路上的設(shè)備信息，如圖6（b）所示。不同的巡檢任務(wù)可能包含同一設(shè)備，用戶(hù)對(duì)需要巡檢的設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)擊查看時(shí)，該設(shè)備在此次巡檢任務(wù)中分配到的ID會(huì)傳送到服務(wù)器端，從服務(wù)器返回的數(shù)值中包含了巡檢設(shè)備的信息，該信息會(huì)顯示在巡檢頁(yè)面上。為了集中管理設(shè)備信息，所有巡檢項(xiàng)目的維護(hù)都由服務(wù)器端完成，用戶(hù)要做的是點(diǎn)擊記錄向服務(wù)器發(fā)送巡檢項(xiàng)目和類(lèi)型請(qǐng)求。

圖6 巡檢任務(wù)界面

3.2 .2 地圖查詢(xún)模塊

地圖查詢(xún)模塊可以讓管理人員隨時(shí)掌握巡檢員的位置，用戶(hù)登錄后，擁有查看區(qū)域所在位置、區(qū)域名稱(chēng)以及分布于區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備信息（設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備數(shù)量等）的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)了高度可視化管理，如圖7所示。

圖7 地圖查詢(xún)界面

點(diǎn)擊區(qū)域可在地圖上出現(xiàn)全部設(shè)備的位置信息，每種設(shè)備分配一個(gè)專(zhuān)屬的顏色，并注明設(shè)備名稱(chēng)。地圖引導(dǎo)工作人員進(jìn)行設(shè)備巡檢是系統(tǒng)的重要功能，工作人員巡檢時(shí)攜帶移動(dòng)端，并打開(kāi)地圖界面，通過(guò)藍(lán)牙接收設(shè)備上的RFID標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)，地圖會(huì)自動(dòng)將該設(shè)備標(biāo)示出來(lái)，并跳轉(zhuǎn)到該設(shè)備的巡檢頁(yè)面。實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：在配置文件AndroidManifest.xml中聲明目標(biāo)SDK版本，獲取內(nèi)置SD卡的讀寫(xiě)權(quán)限，允許程序檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，允許程序訪(fǎng)問(wèn)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)并收集信息，允許程序讀寫(xiě)移動(dòng)設(shè)備狀態(tài)和用戶(hù)個(gè)人信息等，并獲取百度地圖的開(kāi)發(fā)秘鑰。

將該系統(tǒng)用于某區(qū)域的設(shè)備管理，可以查看區(qū)域所在位置、區(qū)域名稱(chēng)以及分布于區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備信息（設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備數(shù)量等）。自定義一個(gè)SendSearch，將用戶(hù)所屬部門(mén)的ID報(bào)告給服務(wù)器，服務(wù)器會(huì)返回?cái)?shù)值，對(duì)返回值進(jìn)行解碼，得到設(shè)備的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)，再使用MunityPoint方法在地圖上標(biāo)記出小區(qū)的位置，可以根據(jù)用戶(hù)習(xí)慣自定義標(biāo)記。其中小區(qū)圖標(biāo)的布局通過(guò)LinearLayout顯示，在頂端顯示區(qū)域名字，在區(qū)域設(shè)備種類(lèi)名稱(chēng)旁邊標(biāo)注該種設(shè)備的數(shù)量，以TableLayout劃分行列顯示。點(diǎn)擊區(qū)域圖標(biāo)，服務(wù)器即可收到區(qū)域ID，服務(wù)器通過(guò)SearchMunityInfo接口向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送請(qǐng)求，得到許可后用戶(hù)可以查看設(shè)備的數(shù)量、種類(lèi)和屬性。移動(dòng)端收到返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò)處理實(shí)現(xiàn)XML動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)操作。用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊區(qū)域圖標(biāo)查看區(qū)域內(nèi)全部設(shè)備的功能。打開(kāi)系統(tǒng)的事件監(jiān)聽(tīng)功能，用戶(hù)點(diǎn)擊區(qū)域圖標(biāo)，后臺(tái)將之前顯示的內(nèi)容刪除，通過(guò)aMap.moveCamera（CameraUpdateFactory.changeLatLng）將區(qū)域在地圖的中心點(diǎn)處顯示出來(lái)，接著調(diào)整縮放級(jí)別。從服務(wù)器調(diào)用SearchMunityDevice接口，獲取該區(qū)域全部設(shè)備的ID、地理位置、名稱(chēng)等相關(guān)信息，通過(guò)解析返回值在地圖上標(biāo)記出設(shè)備，根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的圖標(biāo)，利用if語(yǔ)句進(jìn)行判斷分類(lèi)，每種設(shè)備對(duì)應(yīng)一種圖標(biāo)樣式。

3.3 服務(wù)器端主要功能

服務(wù)器端包括基礎(chǔ)信息模塊、業(yè)務(wù)信息模塊、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)模塊、系統(tǒng)管理模塊，本節(jié)重點(diǎn)介紹業(yè)務(wù)信息模塊。

業(yè)務(wù)信息功能包含巡檢的計(jì)劃、任務(wù)、記錄和漏檢設(shè)備等方面的管理，如圖8所示。

圖8 業(yè)務(wù)信息界面

巡檢計(jì)劃是由管理部門(mén)根據(jù)實(shí)際目標(biāo)預(yù)先制訂，用戶(hù)對(duì)巡檢計(jì)劃制訂的參與，主要表現(xiàn)在對(duì)巡檢任務(wù)的增減、啟用與停止方面，用戶(hù)需要新增巡檢計(jì)劃時(shí)，首先需要驗(yàn)證用戶(hù)的登錄狀態(tài)是否正常，用戶(hù)是否已經(jīng)登錄或者由于長(zhǎng)時(shí)間未操作已經(jīng)退出，若屬于正常登錄，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出設(shè)置表單，用戶(hù)需要重新對(duì)巡檢計(jì)劃的物理信息如名稱(chēng)、線(xiàn)路和周期等進(jìn)行重新設(shè)定后提交到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

巡檢任務(wù)管理中，由人機(jī)交互界面對(duì)巡檢任務(wù)進(jìn)行構(gòu)建，在系統(tǒng)的人機(jī)交互界面中，用戶(hù)需要完成對(duì)系統(tǒng)生成新任務(wù)的信息填寫(xiě)，包含了任務(wù)的全新編號(hào)和該巡檢任務(wù)的類(lèi)型與周期等信息。巡檢記錄管理對(duì)系統(tǒng)的每一巡檢操作進(jìn)行記錄保存，方便后臺(tái)工作人員查看，同時(shí)，巡檢日志也有助于系統(tǒng)的維護(hù)與正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始巡檢任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成并創(chuàng)建一個(gè)巡檢文件，并保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)巡檢任務(wù)執(zhí)行完成后，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)自動(dòng)保存。用戶(hù)也可以通過(guò)管理系統(tǒng)對(duì)所有的巡檢記錄完成審核操作，可以進(jìn)行通過(guò)或駁回操作。系統(tǒng)會(huì)對(duì)所有記錄的狀態(tài)進(jìn)行記錄，主要表現(xiàn)在當(dāng)有未被審核的記錄時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將其儲(chǔ)存狀態(tài)暫時(shí)顯示為0，如果用戶(hù)在查詢(xún)?cè)撚涗浐髮?duì)其進(jìn)行了初步審核，并選擇了通過(guò)或駁回選項(xiàng)，則該項(xiàng)記錄的儲(chǔ)存狀態(tài)將會(huì)改變?yōu)?。

漏檢設(shè)備管理中判斷是否存在漏檢的方法是檢查在創(chuàng)建該巡檢任務(wù)時(shí)對(duì)應(yīng)的巡檢記錄，當(dāng)用戶(hù)進(jìn)行巡檢任務(wù)后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)巡檢結(jié)果與設(shè)定的巡檢任務(wù)一一對(duì)應(yīng)比較，如果存在漏檢的情況，漏檢設(shè)備的巡檢結(jié)果將會(huì)被記錄為Null，用戶(hù)即可根據(jù)這項(xiàng)機(jī)制快速?gòu)娜唠s的數(shù)據(jù)中找到漏檢的設(shè)備及其ID，并將其記錄在巡檢記錄表中。在數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶(hù)也可以通過(guò)查詢(xún)操作查詢(xún)存在漏檢情況的巡檢任務(wù)的任務(wù)編號(hào)及其他基本信息，如巡檢類(lèi)型、線(xiàn)路等。

3.4 案例驗(yàn)證

將所開(kāi)發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)的電力巡檢系統(tǒng)應(yīng)用于某小區(qū)，并通過(guò)模擬線(xiàn)路缺陷的方式來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)用性。根據(jù)客戶(hù)端缺陷管理界面可知，在該小區(qū)附近的導(dǎo)線(xiàn)上出現(xiàn)異物，如圖9（a）所示，發(fā)現(xiàn)之后系統(tǒng)自動(dòng)生成巡檢任務(wù)，預(yù)設(shè)巡檢時(shí)間為2019-05-04T08：47：21，如圖9（b）所示。巡檢員在接收巡檢界面中接收巡檢任務(wù)，設(shè)置巡檢開(kāi)始時(shí)間為2019-05-04T09：18：23，之后巡檢員進(jìn)行巡檢并處理異物，在2019-05-04T10：01：53完成缺陷的處理，并在系統(tǒng)中進(jìn)行提交，如圖9（c）所示。巡檢員完成提交之后缺陷處理界面自動(dòng)更新，如圖9（d）所示。

圖9 案例缺陷處理流程

上述巡檢過(guò)程從發(fā)現(xiàn)缺陷的08：47至處理完缺陷的10：01，共耗時(shí)74 min，而傳統(tǒng)的基于人工巡檢、電話(huà)通知等方式的線(xiàn)路消缺在處理導(dǎo)線(xiàn)異物缺陷時(shí)平均耗時(shí)約為6 h?；谖锫?lián)網(wǎng)的電力巡檢系統(tǒng)將巡檢效率提高了6倍左右，且整個(gè)缺陷發(fā)現(xiàn)和處理過(guò)程可以實(shí)時(shí)記錄缺陷信息、處理情況、漏檢信息等，并與中心服務(wù)器同步，從而實(shí)現(xiàn)巡檢和檢修全過(guò)程的記錄和管理，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備巡檢具有重要意義，可以有效支撐電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。

4 結(jié)論

（1）本文介紹了一套基于Android平臺(tái)的電力巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大了傳感器和RFID的應(yīng)用范圍，使之更加智能化，并根據(jù)需求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的客戶(hù)端，后臺(tái)管理系統(tǒng)和安全、高效、快速的通信接口，提高了信息的傳輸速率，使管理人員能夠及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。

（2）在地理信息系統(tǒng)硬件及軟件的支持下，利用電子地圖作為載體，將設(shè)備的位置信息導(dǎo)入地圖，可以直觀反映出設(shè)備的位置信息及相關(guān)屬性，再結(jié)合藍(lán)牙進(jìn)行客戶(hù)端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，形成了一個(gè)完整的電力巡檢后臺(tái)管理系統(tǒng)。