反竊電智能監(jiān)控研究

石多梅 許多紅 張 蓓 張兵兵 胡 鑫

（甘肅同興智能科技發(fā)展有限責(zé)任公司，甘肅 武威 730050）

電力企業(yè)日常運(yùn)營過程中始終存在竊電風(fēng)險(xiǎn)，隨著電力系統(tǒng)復(fù)雜性提升，傳統(tǒng)使用人力開展反竊電智能監(jiān)控的方式不僅投入大，而且很難滿足監(jiān)控要求。因此，建立反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)成為開展反竊電智能監(jiān)控工作的重要方法。為此，電力企業(yè)需要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的建立加強(qiáng)研究，探索更符合自身需求的反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)。

1 電力企業(yè)反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用背景

由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性提升，以及社會(huì)用電要求增加，電力企業(yè)進(jìn)行反竊電智能監(jiān)控的難度和壓力都在增加。為了確保反竊電智能監(jiān)控效果，電力企業(yè)需要加強(qiáng)反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，構(gòu)建更加自動(dòng)化的反竊電智能監(jiān)控方式，滿足現(xiàn)階段的反竊電智能監(jiān)控需求。目前，電力企業(yè)在反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中，普遍存在信息比較零散、需要人工重新組合計(jì)算等問題，導(dǎo)致反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)的使用比較困難，難以取得期望的效果；由于系統(tǒng)開發(fā)程度比較低，因此很難對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)都提供有效的支持，所以存在深度管理效果比較薄弱的問題。在實(shí)際工作中，系統(tǒng)還普遍存在交互性體驗(yàn)弱的情況，例如可視化信息控制界面不足、監(jiān)控信息不全面等，導(dǎo)致電力企業(yè)在使用系統(tǒng)后并不能得到全面的數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的宏觀、整體掌控。

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電力企業(yè)借助先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建更為穩(wěn)健的反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有比較大的可能?？梢栽谠贫私⑼卣剐暂^強(qiáng)的系統(tǒng)，解決管理口徑不統(tǒng)一的問題，充分利用IT技術(shù)進(jìn)行深度管理，而且也能更有效地完成各方面數(shù)據(jù)的匯總，方便公司從總體上進(jìn)行宏觀決策和掌控。在交互技術(shù)水平提升的今天，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)可視化能力相比過去更強(qiáng)，各種可視化圖形界面都能滿足電力企業(yè)的要求，有利于企業(yè)使用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件資源，提供滿足電腦、移動(dòng)端擴(kuò)展需求的管理系統(tǒng)，提升反竊電智能監(jiān)控工作效率。無線遠(yuǎn)程防竊電抄表監(jiān)控系統(tǒng)每個(gè)計(jì)量點(diǎn)安裝具備防竊電報(bào)警功能的電表監(jiān)控儀，實(shí)時(shí)監(jiān)視用戶的運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流（包括零序）、有功功率及電量、無功功率及電量、功率因素、相位、相序等。并通過RS-485獲取計(jì)費(fèi)電能表的電能量數(shù)據(jù)（有功電能的峰、平、谷、逆總電量，電能需量，無功電能的總量），通過內(nèi)置的GPRS或CDMA 1x通信模塊，將該計(jì)量點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括凍結(jié)電量），每小時(shí)一次，自動(dòng)通過GPRS或CDMA 1x網(wǎng)絡(luò)向供電局服務(wù)器傳送。對(duì)于可疑計(jì)量點(diǎn)用電監(jiān)察人員可以發(fā)出指令進(jìn)行每1 min或5 min采集一次的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)電流、電壓、功率、電量等。對(duì)于計(jì)量表計(jì)的異常信息，如計(jì)量裝置或柜門開啟、電壓缺相或逆相序等，能自動(dòng)發(fā)送信息，供用電監(jiān)察人員分析，判斷是由檢修或竊電行為所致。

2 反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

2.1 視頻監(jiān)控管理功能

視頻監(jiān)控功能是反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能之一，能減輕工作人員壓力，并保持對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。由人員保持巡邏監(jiān)控并不現(xiàn)實(shí)，必須使用科技手段進(jìn)行變電站的監(jiān)控工作，發(fā)現(xiàn)工作中的問題后可以馬上做出反應(yīng)并解決。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力企業(yè)內(nèi)部有非常廣泛的應(yīng)用范圍，必須保證可以維持穩(wěn)定的監(jiān)控功能，一旦監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題導(dǎo)致工作人員不能正常操作，將會(huì)嚴(yán)重影響監(jiān)控工作。視頻監(jiān)控管理包括實(shí)時(shí)監(jiān)控管理、定時(shí)監(jiān)控管理、監(jiān)控范圍管理、監(jiān)控視頻管理、監(jiān)控屏設(shè)置管理。實(shí)時(shí)監(jiān)控管理是24h連續(xù)性管理方式，所有的視頻監(jiān)控內(nèi)容都要同步到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，方便人員查閱，并且自動(dòng)識(shí)別視頻中的異常情況，及時(shí)提供警告。視頻監(jiān)控管理功能運(yùn)行系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 視頻監(jiān)控管理功能運(yùn)行系統(tǒng)

2.2 監(jiān)控設(shè)備管理

監(jiān)控設(shè)備管理包括對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)信息的管理、所有設(shè)備的使用狀況管理、維修信息管理、設(shè)備綜合信息分析。通過該功能，電力企業(yè)的管理人員和維修人員可以知曉設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過查閱設(shè)備維修的歷史信息，能夠?qū)υO(shè)備功能和質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，分析設(shè)備的使用情況，制定設(shè)備的使用計(jì)劃。

2.3 監(jiān)控警告功能

反竊電智能監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行存在比較嚴(yán)重的問題，需要自動(dòng)發(fā)出警告信息，并根據(jù)系統(tǒng)的安全問題自動(dòng)進(jìn)行一系列調(diào)節(jié)工作，避免事故出現(xiàn)。通過該方法可以為電力企業(yè)提供更多的預(yù)警信息，方便工作人員在獲得信息后馬上開展工作，根據(jù)警告中的故障部位、等級(jí)、狀況制定解決方案，及時(shí)解決問題。相關(guān)人員也可以查閱警告日志，了解過去系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并進(jìn)行相關(guān)操作。

3 系統(tǒng)非功能性要求

3.1 經(jīng)濟(jì)可行性

對(duì)于企業(yè)而言，系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)效益決定系統(tǒng)是否會(huì)被投入使用，電力企業(yè)所建立的管理監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該能降低系統(tǒng)的管理資金投入，或者能提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，通過快速排除故障，減少運(yùn)行中的損失。很多電力企業(yè)都會(huì)投入大量資金進(jìn)行電力維護(hù)，在系統(tǒng)運(yùn)行后，應(yīng)保證系統(tǒng)能減少人力資源的投入，降低人工成本，也能減少電力系統(tǒng)運(yùn)行的隱患。單純采取視頻監(jiān)控或者監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都不能實(shí)現(xiàn)綜合效益，所以系統(tǒng)應(yīng)該融合不同的功能，滿足電力綜合監(jiān)控的要求。另一方面，對(duì)于不能投入過多資源的電力企業(yè)，系統(tǒng)建立過程中也要避免盲目使用價(jià)格昂貴的新技術(shù)和擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模，滿足真實(shí)的使用需要。

3.2 技術(shù)可行性

電力系統(tǒng)的監(jiān)控管理是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，需要正確選擇技術(shù)，并在投入運(yùn)營后依然對(duì)系統(tǒng)提供足夠的技術(shù)支持，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著圖像識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，視頻技術(shù)的使用已經(jīng)不是問題，該技術(shù)在電力領(lǐng)域也能獲得比較好的使用。對(duì)于電力企業(yè)而言，其他相關(guān)技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮技術(shù)的安全性、穩(wěn)定性和功能性，以及結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間選擇易于開發(fā)的技術(shù)。目前，常用Java語言進(jìn)行開發(fā)，可以快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，也能滿足對(duì)系統(tǒng)在穩(wěn)定性、安全性等方面的需求。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境可行性

系統(tǒng)需要穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境才能投入使用，以及滿足相關(guān)穩(wěn)定性要求，所以需要進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)，除了正確使用軟件技術(shù)，也要做好對(duì)硬件環(huán)境的構(gòu)建，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、功能齊全的需要。比如，需要保證系統(tǒng)的處理器具有足夠的運(yùn)算能力，硬盤空間可滿足長時(shí)間使用需求，內(nèi)存空間能滿足同時(shí)處理大量數(shù)據(jù)的需要。一般需要利用圖形、表格等方式分析對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際需求，然后對(duì)不同模塊進(jìn)行UML建模，明確系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。另外，可以參考其他理論研究結(jié)果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過整合一些先進(jìn)案例，確定系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。

4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)該設(shè)計(jì)原則

4.1.1 保證系統(tǒng)的可靠性

電力系統(tǒng)的反竊電智能監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)必須具備足夠的可靠性，能長時(shí)間維持正常、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。比如，能夠?qū)ψ冸娬舅械墓收线M(jìn)行監(jiān)控并記錄，保證電力工作的正常進(jìn)行。針對(duì)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理需求，確定系統(tǒng)所使用的軟硬件規(guī)格，避免數(shù)據(jù)處理負(fù)荷過高導(dǎo)致系統(tǒng)難以正常運(yùn)行，保證快速發(fā)現(xiàn)隱患并發(fā)出警報(bào)，及時(shí)進(jìn)行故障的搶修工作。

4.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用性

實(shí)用性在于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的功能可以滿足電力企業(yè)的監(jiān)控需求，避免系統(tǒng)中存在過多無用功能，或者有些重要的功能使用過于煩瑣影響系統(tǒng)的使用效率。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須從電力企業(yè)監(jiān)控的整體使用需求角度考慮，而不是單純專注于對(duì)某一項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)。甚至在組織功能時(shí)，也要根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行，使UX設(shè)計(jì)能滿足用戶的實(shí)際操作習(xí)慣，方便用戶快速上手，并高效完成各項(xiàng)管理工作。

4.1.3 系統(tǒng)的開放性和擴(kuò)展性

電力企業(yè)的監(jiān)控需求會(huì)隨著技術(shù)變動(dòng)變化，需要監(jiān)控系統(tǒng)做出功能上的改變，同時(shí)系統(tǒng)也需要針對(duì)模塊不斷升級(jí)，提升系統(tǒng)的性能，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮開放性和拓展性的需求。在設(shè)計(jì)過程中，可以使用更開放的技術(shù)，提供足夠的系統(tǒng)接口，滿足和不同系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)、更新軟件的要求。在設(shè)計(jì)之初，也需要考慮功能變更的需要，所以必須使用低耦合的設(shè)計(jì)方式，確保系統(tǒng)具備足夠的擴(kuò)展?jié)摿?，滿足未來功能完善的需求。

4.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2.1 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫

為了能高效完成數(shù)據(jù)的管理，迅速切換各類監(jiān)控功能，并降低系統(tǒng)日常的運(yùn)營維護(hù)成本，監(jiān)控系統(tǒng)的不同功能模塊都要使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。針對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、竊電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，規(guī)定數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)指標(biāo)和歷史指標(biāo)，方便未來開展管理工作。

4.2.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一信息庫之后，數(shù)據(jù)具有更高的應(yīng)用效率，為方便監(jiān)控，可以使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以及完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。通過建立智能化的全景監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)電力設(shè)備的配置、性能、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)提供警告信息，所有的信息解析、數(shù)據(jù)泛化都采用統(tǒng)一的格式在數(shù)據(jù)庫中儲(chǔ)存，系統(tǒng)平臺(tái)可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口將配置發(fā)送到系統(tǒng)平臺(tái)。

4.3 系統(tǒng)各項(xiàng)功能設(shè)計(jì)

4.3.1 視頻功能設(shè)計(jì)

視頻功能設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于可以提供視頻信息方便工作人員隨時(shí)利用視頻信息獲取和查詢電力設(shè)備的工作狀況，除了前文提到的各類功能，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也要具有監(jiān)控設(shè)置功能和設(shè)備管理功能，方便對(duì)變電相關(guān)區(qū)域和監(jiān)控信息和視頻進(jìn)行管理，利用設(shè)置功能滿足電力企業(yè)的定制化需求，提升監(jiān)控條理的清晰度。視頻監(jiān)控管理功能中，需要用戶先點(diǎn)擊屏幕中的按鈕觸發(fā)，然后進(jìn)入視頻監(jiān)控管理頁面，對(duì)不同的位置選擇操作方式和監(jiān)控方式，或者根據(jù)需要自行定制監(jiān)控方式和監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。在處理這些監(jiān)控方式時(shí)，要向數(shù)據(jù)庫發(fā)送請(qǐng)求，數(shù)據(jù)庫接收到數(shù)據(jù)之后會(huì)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后將操作結(jié)果返回到視頻監(jiān)控管理界面。

4.3.2 監(jiān)控設(shè)備管理

監(jiān)控設(shè)備管理系統(tǒng)可以滿足工作人員管理監(jiān)控設(shè)備的要求，根據(jù)自身實(shí)際需要定制設(shè)備的工作方式和檢查監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。為此，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)專門的主界面、設(shè)備管理頁面方便管理，管理人員可以根據(jù)監(jiān)控設(shè)備的類型開展管理工作，系統(tǒng)會(huì)將各種操作存入數(shù)據(jù)庫。用戶需要通過登錄的方法進(jìn)入到系統(tǒng)的主界面，系統(tǒng)用戶對(duì)可以驗(yàn)證用戶的錄入信息，確定人員信息無誤之后才可以進(jìn)入系統(tǒng)。然后通過菜單選取進(jìn)入到設(shè)備的管理頁面，工作人員根據(jù)設(shè)備的類別選擇將要進(jìn)行管理的設(shè)備，查閱設(shè)備的工作狀態(tài)、設(shè)備工作日志、設(shè)備維修日志。在智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，可以引進(jìn)智能技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別和判斷監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障，提供設(shè)備的調(diào)整方法。

4.3.3 監(jiān)控警告設(shè)計(jì)

在監(jiān)控警告功能中，警告可以提供設(shè)備信息、設(shè)備參數(shù)，企業(yè)可以根據(jù)需要制定警告標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)置警告功能和警告類別。獲得警告后，可以查閱警告信息。警告功能的運(yùn)行邏輯、用戶進(jìn)入頁面的登錄方式和其他方式基本一致，在用戶進(jìn)入界面后，可以獲得符合自身權(quán)限、職位的警告信息，以及根據(jù)用戶權(quán)限允許進(jìn)行警告功能設(shè)定。所有的警告信息、用戶操作信息都會(huì)同步到數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)的底層邏輯運(yùn)行過程中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶提交的監(jiān)控操作請(qǐng)求調(diào)用方法，然后在方法調(diào)用過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并將交互后的結(jié)果返回可視化界面。

4.3.4 統(tǒng)計(jì)報(bào)表設(shè)計(jì)

統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)能夠統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行狀況、監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況、設(shè)備運(yùn)行日志、警告信息匯總，用戶可以查看不同類型的統(tǒng)計(jì)信息。用戶使用統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能時(shí)，先登錄主系統(tǒng)頁面，選擇統(tǒng)計(jì)報(bào)表頁面，然后選擇統(tǒng)計(jì)報(bào)表種類，完成上述操作后會(huì)從數(shù)據(jù)庫調(diào)用統(tǒng)計(jì)報(bào)表，向用戶界面返回信息，

5 結(jié)語

電力企業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)需要充分應(yīng)用信息技術(shù)，構(gòu)建可以完成視頻監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等功能的全景監(jiān)控系統(tǒng)，通過云端在網(wǎng)上完成部署，滿足PC端、移動(dòng)端的使用功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)需要融合智能化功能，可以自動(dòng)完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，向工作人員提供警告，分析系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保證電力企業(yè)可以迅速采取行動(dòng)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。