基于電氣標(biāo)準(zhǔn)模型的移動(dòng)端配網(wǎng)圖數(shù)一體化建模工具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張旭東，陳星明

（南京南瑞信息通信科技有限公司，南京 210000）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、智能設(shè)備不斷普及，手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品已經(jīng)成為人們生活和工作的必需品。國(guó)家電網(wǎng)設(shè)備部、運(yùn)檢部、互聯(lián)網(wǎng)部當(dāng)前重點(diǎn)工作任務(wù)是加快治理配網(wǎng)數(shù)據(jù)，因此，配網(wǎng)中低壓設(shè)備數(shù)據(jù)建設(shè)和治理成為了重點(diǎn)工作內(nèi)容之一。

國(guó)家電網(wǎng)數(shù)字化班組以業(yè)務(wù)在線化、作業(yè)移動(dòng)化、信息透明化、支撐智能化為方向聚焦基層班組員工常態(tài)業(yè)務(wù)、核心業(yè)務(wù)。堅(jiān)持中臺(tái)戰(zhàn)略，遵循“促共享，強(qiáng)應(yīng)用”的工作路線，貫通專(zhuān)業(yè)信息系統(tǒng)，深化移動(dòng)終端應(yīng)用，強(qiáng)化智能分析支撐，挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值，開(kāi)展基于移動(dòng)應(yīng)用的數(shù)字化班組建設(shè)，支撐公司設(shè)備管理、營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全面提升基層班組及員工數(shù)字化水平，實(shí)現(xiàn)班組減負(fù)和提質(zhì)增效，切實(shí)打通班組應(yīng)用的“最后一公里”。數(shù)字化班組堅(jiān)持以班組需求為導(dǎo)向，從效率、質(zhì)量、安全等維度，持續(xù)深化移動(dòng)終端應(yīng)用功能整合，推進(jìn)班組移動(dòng)業(yè)務(wù)APP適應(yīng)性改造，進(jìn)一步提升實(shí)用性、便捷性和可操作性。

數(shù)字化班組通過(guò)走訪基層及移動(dòng)化應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)調(diào)研，決定開(kāi)展圖模維護(hù)工具的移動(dòng)化作業(yè)建設(shè)。同時(shí)，在國(guó)家電網(wǎng)PMS2.5系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的配網(wǎng)PC客戶端建模工具已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的移動(dòng)作業(yè)需求，存在諸多問(wèn)題。比如：①對(duì)于配網(wǎng)設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)的維護(hù)只能依賴(lài)原始導(dǎo)入數(shù)據(jù)，且僅限于PC客戶端人工操作，初始數(shù)據(jù)來(lái)源也依賴(lài)人工錄入，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性存在較大的誤差；②設(shè)備的圖形數(shù)據(jù)需要專(zhuān)職人員根據(jù)紙質(zhì)圖紙?jiān)赑C端進(jìn)行手動(dòng)繪制，無(wú)法與現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的實(shí)際設(shè)備圖形做對(duì)比，若專(zhuān)職人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖形錯(cuò)誤，并不能及時(shí)維護(hù)；③設(shè)備地理坐標(biāo)信息及圖片信息無(wú)法精準(zhǔn)獲取，同樣只能專(zhuān)職人員手動(dòng)維護(hù)，設(shè)備坐標(biāo)的準(zhǔn)確度無(wú)法保證，等等。

1 配網(wǎng)圖數(shù)一體化建模現(xiàn)狀

配網(wǎng)中低壓設(shè)備建模包含以下設(shè)備類(lèi)型：線路、桿塔、站房（配電室、箱式變電站、環(huán)網(wǎng)柜、開(kāi)關(guān)站、電纜分支箱）、柱上設(shè)備（柱上變壓器、柱上斷路器、柱上隔離開(kāi)關(guān)、柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)、柱上跌落式熔斷器）、電纜終端、電纜段等。每種設(shè)備類(lèi)型拓?fù)溥B接關(guān)系存在先后順序約束規(guī)則，例如：線路下只能跟隨桿塔、站房、電纜等設(shè)備，而不能擁有柱上設(shè)備；電纜終端后只能連接故障指示器、桿塔和站房等。除了拓?fù)潢P(guān)系存在約束規(guī)則，設(shè)備與設(shè)備之間的連接也有特定的約束規(guī)則，例如：桿塔與桿塔間用檔距段相連；桿塔與柱上設(shè)備之間用連接線相連；桿塔與站房之間又根據(jù)不同的站房類(lèi)型情況變得復(fù)雜，如：桿塔與環(huán)網(wǎng)柜之間用電纜相連，而桿塔與開(kāi)關(guān)站之間則用超連接線相連等。這些約束規(guī)則增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)難度，所以，在資源有限的移動(dòng)端建模難度不言而喻。

對(duì)于配網(wǎng)中低壓設(shè)備維護(hù)主要包括圖形拓?fù)潢P(guān)系維護(hù)和資源資產(chǎn)臺(tái)賬維護(hù)。拓?fù)潢P(guān)系具體是指配網(wǎng)設(shè)備之間的連接、從屬、對(duì)應(yīng)等關(guān)系信息，而拓?fù)潢P(guān)系的操作包含設(shè)備退役、設(shè)備新增、設(shè)備更新、設(shè)備切改等。設(shè)備退役是將選擇的設(shè)備進(jìn)行刪除，然后重新建立剩余設(shè)備間新的圖形拓?fù)潢P(guān)系；設(shè)備新增操作同理；而對(duì)于設(shè)備更新則需要進(jìn)行設(shè)備退役和設(shè)備新增兩步操作來(lái)完成；設(shè)備切改則是選擇某個(gè)特定設(shè)備，將此設(shè)備之后的所有設(shè)備添加到另一條線路上并刪除原來(lái)線路上設(shè)備。設(shè)備臺(tái)賬信息記錄著設(shè)備的所有信息，包括生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家、投用日期、材質(zhì)等基本資源信息，也包括設(shè)備所屬線路、維護(hù)班組、電壓等級(jí)等核心資源信息。

現(xiàn)有的配網(wǎng)PC客戶端設(shè)備建模工具主要是以圖元拖拽、劃線連接等操作方式為主。PC客戶端具體操作流程如下：①專(zhuān)職人員拿到工程師設(shè)計(jì)圖紙的紙質(zhì)稿；②按照?qǐng)D紙要求根據(jù)設(shè)備類(lèi)型逐一拖拽圖元至畫(huà)布并連接圖元；③待所有圖元繪制完畢后點(diǎn)擊一鍵成圖按鈕進(jìn)行圖形拓?fù)潢P(guān)系的校驗(yàn)，檢查是否存在連接規(guī)則不匹配或者存在孤立圖元等問(wèn)題；④在圖形拓?fù)潢P(guān)系校驗(yàn)通過(guò)后，專(zhuān)職人員還要逐一手工維護(hù)每種設(shè)備類(lèi)型的資源資產(chǎn)臺(tái)賬信息；⑤所有設(shè)備類(lèi)型臺(tái)賬維護(hù)完成后，再進(jìn)行臺(tái)賬數(shù)據(jù)校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的基本屬性都已得到維護(hù)；⑥所有數(shù)據(jù)校驗(yàn)通過(guò)后才可以提交圖形和臺(tái)賬數(shù)據(jù)，最終完成一張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙的建模過(guò)程。上述的數(shù)據(jù)校驗(yàn)僅限于數(shù)據(jù)類(lèi)型的校驗(yàn)，而無(wú)法提供對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的校驗(yàn)，若校驗(yàn)不通過(guò)，則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)保存操作，此外PC端建模過(guò)程與現(xiàn)場(chǎng)施工完全分開(kāi)，也無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圖模數(shù)據(jù)核對(duì)。圖1是PC客戶端建模操作界面，右側(cè)區(qū)域是電氣標(biāo)準(zhǔn)模型圖元庫(kù)，左側(cè)區(qū)域是畫(huà)板，圖2是拓?fù)潢P(guān)系及臺(tái)賬信息校驗(yàn)界面。

圖1 PC客戶端操作界面

圖2 數(shù)據(jù)校驗(yàn)

這種復(fù)雜邏輯業(yè)務(wù)系統(tǒng)，由于PC客戶端有較大的屏幕展示和較強(qiáng)的處理器性能，從設(shè)計(jì)上和用戶使用性上來(lái)說(shuō)具有一定的優(yōu)勢(shì)，但數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性都是建立在專(zhuān)職人員手工繪制的基礎(chǔ)上，所以仍存在不少問(wèn)題，例如：①PC客戶端建模過(guò)程與現(xiàn)場(chǎng)施工完全分開(kāi)，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)圖模數(shù)據(jù)核對(duì)，數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)校驗(yàn)；②拖拽圖元式建模對(duì)作業(yè)環(huán)境有一定要求，只能在有專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)的辦公室，而且需要逐一拖拽，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率較低；③人工繪圖對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性無(wú)法保證，誤差較大；④對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的更換，很難進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，數(shù)據(jù)閉環(huán)管理較難；⑤設(shè)備的空間信息無(wú)法得到實(shí)時(shí)的采集，僅限于專(zhuān)職人員手工維護(hù)；⑥無(wú)法對(duì)設(shè)備照片進(jìn)行實(shí)時(shí)采集上報(bào)。

2 配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化設(shè)計(jì)

2.1 配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化設(shè)計(jì)方案

對(duì)于上述諸多問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一款移動(dòng)端配網(wǎng)圖數(shù)一體化建模工具。移動(dòng)端優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)，不受地理環(huán)境、工作條件等影響，方便用戶隨身攜帶。專(zhuān)職人員可以隨時(shí)開(kāi)展戶外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，在移動(dòng)端就可以全部完成整個(gè)建模流程及設(shè)備臺(tái)賬維護(hù)。該工具支持對(duì)配網(wǎng)設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)退役、新增、更新和切改及設(shè)備臺(tái)賬信息現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，最終通過(guò)國(guó)網(wǎng)專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)保存至移動(dòng)作業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

根據(jù)前一節(jié)分析，設(shè)備圖形拓?fù)渚哂邢群箜樞蜿P(guān)系和連接關(guān)系，所以在移動(dòng)端建模選擇采用層次樹(shù)模式結(jié)合移動(dòng)端數(shù)據(jù)庫(kù)緩存實(shí)現(xiàn)。層次樹(shù)規(guī)定了設(shè)備之間的先后順序關(guān)系，數(shù)據(jù)庫(kù)緩存存儲(chǔ)了設(shè)備間的連接關(guān)系，二者結(jié)合便可以限定一張完整的圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，層次樹(shù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。移動(dòng)端數(shù)據(jù)庫(kù)緩存選擇使用Android系統(tǒng)自帶的嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)緩存方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好的偏遠(yuǎn)地區(qū)，設(shè)備數(shù)據(jù)的采集可以采用緩存模式，先將采集到的數(shù)據(jù)緩存到SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中，待網(wǎng)絡(luò)條件允許后再進(jìn)行數(shù)據(jù)提交。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)部分核心屬性如圖4所示。其中equipmentContainer字段表示當(dāng)前設(shè)備的連接點(diǎn)，connectivityNodes字段表示當(dāng)前設(shè)備的前后連接關(guān)系。

圖3 層次樹(shù)結(jié)構(gòu)

圖4 SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)部分核心屬性

對(duì)于層次樹(shù)的層次關(guān)系，需要在服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中編寫(xiě)特定的腳本來(lái)規(guī)定主干節(jié)點(diǎn)上具體有哪些設(shè)備，然后根據(jù)主干節(jié)點(diǎn)逐層遞歸查詢(xún)下屬子節(jié)點(diǎn)。通過(guò)用戶選擇的不同節(jié)點(diǎn)類(lèi)型來(lái)限定不同的約束規(guī)則，頁(yè)面底部彈出不同的交互界面。例如選擇線路節(jié)點(diǎn)時(shí)，頁(yè)面底部彈框新增設(shè)備按鈕只會(huì)存在桿塔、站房、電纜等設(shè)備選項(xiàng)，而兩種設(shè)備間的連接線會(huì)根據(jù)選擇的兩種設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)全，并將兩設(shè)備相連，對(duì)于相同設(shè)備類(lèi)型的設(shè)備支持批量新增，并支持移動(dòng)端實(shí)時(shí)預(yù)覽新的拓?fù)潢P(guān)系。隨著國(guó)家電網(wǎng)實(shí)物資產(chǎn)標(biāo)簽化的深入進(jìn)行，現(xiàn)在對(duì)于設(shè)備臺(tái)賬的維護(hù)可以通過(guò)移動(dòng)端掃描設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)二維碼來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)對(duì)比及采集，更方便了設(shè)備資源資產(chǎn)信息維護(hù)，對(duì)于相同設(shè)備類(lèi)型的設(shè)備也支持批量臺(tái)賬維護(hù)。對(duì)于設(shè)備坐標(biāo)位置信息，使用高德地圖定位服務(wù)實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的坐標(biāo)信息并更新入數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于設(shè)備圖像的采集，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備相機(jī)拍照功能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍照，并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。待采集的饋線或臺(tái)區(qū)采錄完成后，最終可以對(duì)所采饋線或臺(tái)區(qū)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。

綜上所述，整個(gè)配網(wǎng)圖數(shù)一體化工具涵蓋圖形拓?fù)潢P(guān)系維護(hù)及同步、數(shù)據(jù)采集治理、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和綜合查詢(xún)統(tǒng)計(jì)等功能，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 一體化工具功能結(jié)構(gòu)

2.2 配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模流程

配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模工具是通過(guò)智能移動(dòng)終端完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采錄、圖形拓?fù)渚S護(hù)等操作。工具利用Android內(nèi)嵌的小型數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite結(jié)合層次樹(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形的拓?fù)溥B接關(guān)系，同時(shí)使用高德地圖完成設(shè)備坐標(biāo)采集。該工具首先需要在移動(dòng)端創(chuàng)建維護(hù)變更申請(qǐng)單，并關(guān)聯(lián)所需維護(hù)的饋線與臺(tái)區(qū)，對(duì)于完全新增的饋線或臺(tái)區(qū)，需要從0到1創(chuàng)建整條線路和設(shè)備，而對(duì)于存量數(shù)據(jù)，需要先拉取圖形拓?fù)潢P(guān)系，并存入移動(dòng)端本地SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)緩存中，再通過(guò)移動(dòng)端頁(yè)面操作來(lái)更新維護(hù)設(shè)備與設(shè)備之間的連接關(guān)系及臺(tái)賬信息，最終將現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)好的數(shù)據(jù)發(fā)送到電網(wǎng)資源中臺(tái)，完成電網(wǎng)設(shè)備圖數(shù)一體化建模任務(wù)，其具體實(shí)施流程如圖6所示。

圖6 圖數(shù)一體化流程圖

2.3 配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模工具效果

配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模工具設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)基于Android操作系統(tǒng)，并針對(duì)Android6以上系統(tǒng)做了較好的兼容適配，具有較好的用戶體驗(yàn)和交互效果。

核心操作步驟及頁(yè)面如下：首先，根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建任務(wù)變更申請(qǐng)單（圖7），并關(guān)聯(lián)將要采集的饋線和臺(tái)區(qū)名稱(chēng)（圖8），確定采集對(duì)象后，便可進(jìn)入采錄范圍列表頁(yè)面（圖9），在該頁(yè)面中選擇相應(yīng)的饋線或臺(tái)區(qū)會(huì)拉取層次樹(shù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的饋線和臺(tái)區(qū)層次樹(shù)操作頁(yè)面（圖10），在該頁(yè)面可以選擇層次樹(shù)上的設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行新增、退役及臺(tái)賬維護(hù)操作，點(diǎn)擊不同的設(shè)備類(lèi)型底部彈框界面不完全相同（如圖11），在該層次樹(shù)頁(yè)面右上角存在四個(gè)按鈕，從上到下的作用分別是：①實(shí)時(shí)查看圖形拓?fù)鋱D形（圖12）；②查看當(dāng)前節(jié)點(diǎn)詳細(xì)名稱(chēng)，并以Toast方式彈出；③對(duì)層次樹(shù)進(jìn)行折疊和展開(kāi)操作；④點(diǎn)擊提交按鈕即可進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)及圖形拓?fù)涞闹匦律?，并可以?shí)時(shí)查看圖形拓?fù)?，再展示圖形拓?fù)湫Ч?yè)面（圖12），可以放大、縮小頁(yè)面并選擇相應(yīng)的設(shè)備圖元進(jìn)入臺(tái)賬維護(hù)頁(yè)面（圖13），在該頁(yè)面允許對(duì)設(shè)備的資源資產(chǎn)信息進(jìn)行維護(hù)，提供了實(shí)物ID掃碼、地理坐標(biāo)采集（圖14）、圖片采集及批量維護(hù)等功能。

圖7 變更申請(qǐng)單

圖8 選擇饋線/臺(tái)區(qū)

圖9 采錄范圍列表

圖10 層次樹(shù)

圖11 層次樹(shù)操作

圖12 圖形預(yù)覽

圖13 臺(tái)賬維護(hù)

圖14 地理信息定位

3 結(jié)語(yǔ)

本文首先通過(guò)對(duì)配網(wǎng)PC客戶端圖模維護(hù)工具進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其在實(shí)際使用場(chǎng)景及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面存在諸多缺點(diǎn)，工作效率較低、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度差且無(wú)法形成閉環(huán)管理，專(zhuān)職人員工作不能保證所有數(shù)據(jù)全程無(wú)錯(cuò)誤錄入與執(zhí)行，較大的工作量給其造成一定工作壓力。基于此，本文設(shè)計(jì)一款配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模工具，該工具基于層次樹(shù)并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)緩存方式，解決了圖形復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系問(wèn)題。配網(wǎng)移動(dòng)端圖數(shù)一體化建模工具的落地改進(jìn)了配網(wǎng)傳統(tǒng)PC客戶端圖形建模方式和數(shù)據(jù)維護(hù)模式，提高了數(shù)據(jù)的正確性和數(shù)據(jù)源的可靠性，改變了傳統(tǒng)的人工手錄模式。在時(shí)間有限的情況下，專(zhuān)職人員大大增加了饋線及臺(tái)區(qū)的數(shù)據(jù)采集量，節(jié)省了成本和時(shí)間，為國(guó)網(wǎng)PMS2.5系統(tǒng)的移動(dòng)化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有一定的里程碑意義。