生物技術(shù)智慧化管理系統(tǒng)設(shè)計方案

摘" 要：基于生物技術(shù)的智慧化管理系統(tǒng)，是匯集生物識別、智能分析、智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)和移動通信等技術(shù)，以國家電網(wǎng)安全規(guī)范和電力系統(tǒng)管理規(guī)定以及自動化設(shè)計規(guī)程為依據(jù)，對電力公司生產(chǎn)作業(yè)全過程監(jiān)控管理且自動化、智能化較強的綜合管理系統(tǒng)，可滿足電力公司安全運維要求，實現(xiàn)安全措施有效落實，提高企業(yè)安全生產(chǎn)事故防范能力。立足電力公司實際，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)特點和安全管理要求，該文提出具有針對性的生物技術(shù)智慧化管理系統(tǒng)設(shè)計方案，以期為電力企業(yè)智慧化建設(shè)和信息化發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；智慧化管理系統(tǒng)；總體架構(gòu)；業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)；設(shè)計方案

中圖分類號：TP311.52" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）17-0129-04

Abstract： The intelligent management system based on biotechnology integrates the technologies of biometrics， intelligent analysis， intelligent sensing， Internet of things and mobile communication， and is based on the national power grid security standards， power system management regulations and automatic design regulations. The integrated management system， which is automatic and intelligent for the whole process of production and operation of power companies， can meet the requirements of safe operation and maintenance of power companies， so as to realize the effective implementation of safety measures and improve the ability of enterprises to prevent accidents in production safety. Based on the reality of power companies， as well as the production characteristics and safety management requirements of enterprises， this paper puts forward a targeted design scheme of biotechnology intelligent management system， in order to provide reference for the intelligent construction and information development of power enterprises.

Keywords： biotechnology; intelligent management system; overall architecture; business system construction; design scheme

現(xiàn)代科技支持下，電力企業(yè)的智能化發(fā)展建設(shè)是必然趨勢，發(fā)電公司發(fā)展中機組生產(chǎn)現(xiàn)場條件復(fù)雜，需加強安全管理。將先進(jìn)理念和新型管理技術(shù)手段整合在一起，構(gòu)建一體化信息平臺建設(shè)項目，可發(fā)揮生物識別技術(shù)功能，快速掌握現(xiàn)場情況，在此基礎(chǔ)上對發(fā)電機組現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)字化、信息化和集成化管理，借助智能平臺對生產(chǎn)中所用資源進(jìn)行優(yōu)化配置，對各類工具設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，切實提高了企業(yè)生產(chǎn)運行的規(guī)范化、科學(xué)化水平，保障發(fā)電公司生產(chǎn)過程安全高效。

1" 生物技術(shù)智慧化管理系統(tǒng)架構(gòu)

1.1" 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于生物識別技術(shù)的智慧化管理系統(tǒng)主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。感知層屬于基礎(chǔ)層，由智能感應(yīng)裝置、移動終端等設(shè)備組成；網(wǎng)絡(luò)層是主要通信層，支持以太網(wǎng)、5G技術(shù)和ZigBee，將感知層設(shè)備狀態(tài)及感應(yīng)到的信息傳輸?shù)狡脚_層，可實現(xiàn)即時交流和在線感知；平臺層是以云技術(shù)為支撐，由基礎(chǔ)服務(wù)、平臺服務(wù)和軟件服務(wù)層組成，屬于智慧化管理系統(tǒng)中的核心技術(shù)層；應(yīng)用層則是通過Web和App對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控和生產(chǎn)過程管理，整合多種技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動[1]。該系統(tǒng)構(gòu)架圖如圖1所示。

1.2" 軟件系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.1" 感知層

系統(tǒng)感知層主要包括感知移動設(shè)備和感知層鎖具，常用的移動感知層設(shè)備主要為手持終端（手機、平板）和電腦鑰匙等，主要通過藍(lán)牙相連，利用移動終端對現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備進(jìn)行管理操作，分析地線、鎖具的具體情況，實現(xiàn)智能巡檢。手持移動終端在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支持下可以與平臺層進(jìn)行通信交互，而且通過Web、App還能掌握設(shè)備運行操作過程的具體情況，便于合理管控[2]。感知層鎖具主要有防誤鎖具和門鎖，前者是對臨時接地點實現(xiàn)閉鎖，后者則應(yīng)用于電力生產(chǎn)期間所用各種設(shè)備和生活設(shè)施設(shè)備，門鎖類型比較多，通常會根據(jù)應(yīng)用范圍和隔離設(shè)備類型進(jìn)行針對性選擇。

1.2.2" 平臺層

1）基礎(chǔ)設(shè)備服務(wù)IaaS。平臺層主要以云服務(wù)為設(shè)計理念，通過IaaS基礎(chǔ)設(shè)備服務(wù)層、PaaS平臺服務(wù)和SaaS應(yīng)用服務(wù)，對生產(chǎn)現(xiàn)場的硬件設(shè)備進(jìn)行管理，通過大數(shù)據(jù)計算、分析提供針對性服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)備服務(wù)層建設(shè)中所用軟硬件設(shè)備，需要滿足灰度發(fā)布要求，便于系統(tǒng)電穩(wěn)定性管控，一般在初始灰度階段就可以及時發(fā)現(xiàn)問題并相應(yīng)調(diào)整。容器化部署是基礎(chǔ)設(shè)備服務(wù)層中應(yīng)用程序設(shè)置時的重要內(nèi)容，由于系統(tǒng)運行時會創(chuàng)建多個容器，每個容器中有其對應(yīng)的應(yīng)用實例，運用容器技術(shù)進(jìn)行容器化部署，可在不同環(huán)境條件下測試相關(guān)程序并部署到生產(chǎn)環(huán)境中，整體上具有可靠性、可移植性、可拓展性和安全性特點。

2）平臺服務(wù)PaaS。平臺服務(wù)層可劃分成前端展現(xiàn)、API網(wǎng)關(guān)、業(yè)務(wù)服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲和運行環(huán)境等多個基礎(chǔ)服務(wù)模塊，不同模塊相互獨立，對于處理好的數(shù)據(jù)信息，可通過多種類型客戶端呈現(xiàn)。平臺服務(wù)組件由服務(wù)管理中心監(jiān)控管理，根據(jù)不同請求進(jìn)行動態(tài)控制與管理，在API網(wǎng)關(guān)的支持下，統(tǒng)一對外提供服務(wù)。該服務(wù)層的數(shù)據(jù)存儲主要通過分布式數(shù)據(jù)庫和對象存儲方式，前者可滿足多種類型控制系統(tǒng)管理要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和分布式控制；后者是將數(shù)據(jù)讀寫和元數(shù)據(jù)相分離，利用對象存儲設(shè)備構(gòu)建專門存儲系統(tǒng)，設(shè)備運行期間的智能化程度高，可對設(shè)備數(shù)據(jù)分布情況進(jìn)行自動管理[3]。對象存儲示意圖如圖2所示。分布式對象存儲方式降低了單點故障問題的發(fā)生率，存儲數(shù)據(jù)可實現(xiàn)高效、安全利用。

3）應(yīng)用服務(wù)SaaS。應(yīng)用服務(wù)SaaS基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)統(tǒng)一提供外部訪問接入，其中物聯(lián)服務(wù)為該服務(wù)系統(tǒng)中的核心服務(wù)，通過容器化部署可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息協(xié)同管理與分析，及時發(fā)現(xiàn)故障問題并發(fā)出警報。在物聯(lián)服務(wù)支持下，平臺設(shè)備可通過MQTT over SSL這一連接方式與物聯(lián)服務(wù)密切聯(lián)系，從而構(gòu)建可靠通信路徑，保障信息數(shù)據(jù)安全。通過物聯(lián)子系統(tǒng)建設(shè)，方便了設(shè)備管理和現(xiàn)場機組狀態(tài)監(jiān)控管理，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析統(tǒng)計裝置設(shè)備中的數(shù)據(jù)參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)實需要進(jìn)行優(yōu)化配置，還將設(shè)備實時信息傳遞到安全管控平臺，實現(xiàn)裝置和系統(tǒng)聯(lián)動，為信息交互、大屏顯示、地線管理、巡檢管理和智能門鎖等應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)造良好條件[4]。

1.2.3" 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要由Web系統(tǒng)、App系統(tǒng)組成，在進(jìn)行相關(guān)架構(gòu)設(shè)計時，從提高用戶體驗的角度出發(fā)，整合了Vue+iView+Vue Router+Vuex等技術(shù)，可提高網(wǎng)頁加載速率。同時也設(shè)置了MQTT物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、SVG矢量圖形展示功能，使用者通過Web端能夠及時了解現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，展示狀態(tài)信息，并利用RESTful API與后臺對接，可保證前后端獨立運行，也實現(xiàn)了有效交互。App端主要在ReactNative技術(shù)的支持下為使用者提供服務(wù)，該系統(tǒng)界面功能齊全、操作體驗良好，可快速進(jìn)行消息推送、即時通信和信息識別等，運行期間的人性化程度高。應(yīng)用層App系統(tǒng)也設(shè)置了熱更新功能，能夠快速修復(fù)軟件漏洞，根據(jù)資源文件差異情況進(jìn)行針對性分析，無需重新下載App。

2" 生物技術(shù)智慧化管理的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

2.1" 智慧化管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行流程

生物技術(shù)智慧化管理系統(tǒng)設(shè)計中，要清晰系統(tǒng)運行流程，確定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)方向，為其后續(xù)功能發(fā)揮和規(guī)范運行奠定基礎(chǔ)。智慧化管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程如圖3所示。

2.2" 智能門鎖管控系統(tǒng)建設(shè)

智能門鎖管理，主要利用移動終端App軟件與電腦鑰匙連接，直接通過App進(jìn)行門鎖管理，實現(xiàn)智能鎖控，門鎖狀態(tài)會上傳到智慧化管理系統(tǒng)中，上報信息會觸發(fā)視頻聯(lián)動網(wǎng)關(guān)，利用生物識別技術(shù)進(jìn)行身份驗證，提高管控安全。智能鎖控會在App上對工作人員進(jìn)行操作授權(quán)，通過多角色授權(quán)方便現(xiàn)場巡檢管理；鎖控任務(wù)則是對指定人員進(jìn)行可操作性時間段授權(quán)，授權(quán)人員通過移動終端連接電腦鑰匙解鎖，從而完成現(xiàn)場門鎖和盤柜門鎖操作管理。智慧化管理系統(tǒng)運行中會對巡檢范圍內(nèi)的門鎖進(jìn)行自動授權(quán)，也可對某區(qū)域進(jìn)行臨時授權(quán)，方便管理；智能終端管理具備指定開鎖管理、隨機開鎖管理功能，且支持開鎖記錄查詢、設(shè)備數(shù)據(jù)管理和鎖具的智能化管理，將鎖具狀態(tài)實時顯示出來，為管理者提供詳細(xì)的操作記錄；生物識別智能鎖作為該系統(tǒng)中的重要組成，在鎖具狀態(tài)監(jiān)測、解鎖操作、無線通信方面起到明顯作用，會對操作者的身份進(jìn)行驗證識別，防盜能力、智能化程度和機械可靠性較高，可實現(xiàn)門鎖的智能化管控[5]。

2.3" 設(shè)備巡檢管理

對現(xiàn)場機組設(shè)備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測分析，聯(lián)系巡檢歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)變化趨勢，結(jié)合巡檢APP和終端設(shè)備儀器檢測數(shù)據(jù)，對比分析設(shè)備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常故障，并傳遞給平臺層便于自動化調(diào)控與管理。巡檢業(yè)務(wù)流程圖如圖4所示。設(shè)備巡檢主要涉及區(qū)域管理、線路管理、標(biāo)準(zhǔn)管理和任務(wù)管理，提前制定巡檢計劃，清晰各項巡檢內(nèi)容和要求，而后下發(fā)巡檢任務(wù)，使任務(wù)內(nèi)容有效落到實處；通過APP可及時查詢巡檢任務(wù)的完成情況和執(zhí)行進(jìn)度，還可布設(shè)巡檢點追蹤人員位置，第一時間掌握巡檢路線，若存在任務(wù)完成不及時的問題，則會向管理人員發(fā)送告警信息；巡檢人員通過掃碼方式記錄點位，而檢測參數(shù)會及時上傳并記錄，便于中心系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)異常；對于異常設(shè)備可通過拍照、錄音或者拍攝視頻的方式回傳現(xiàn)場信息，方便后續(xù)查詢使用；確定巡檢區(qū)域后，系統(tǒng)會自動分配人員門鎖解鎖權(quán)限，通過移動終端連接電腦要解鎖；移動APP與紅外熱成像測溫儀搭配使用可檢測設(shè)備溫度，并及時記錄和上傳溫度信息。

2.4" 地線管理管控系統(tǒng)

該系統(tǒng)如圖5所示，由地線柜、地線管理器主機、地線檢測閉鎖機構(gòu)、智能地線頭和智能地線樁等組成，主要使用智能身份識別技術(shù)，精確管理每一組臨時接地線的身份及信息。臨時地線與現(xiàn)場接地樁具備身份識別功能，地線領(lǐng)用需使用人申請后，經(jīng)過對應(yīng)負(fù)責(zé)人審批后可解鎖領(lǐng)取對應(yīng)地線，并可對地線操作實時跟蹤和在線監(jiān)測。該系統(tǒng)中運用ZigBee無線通信技術(shù)，將臨時接地線的應(yīng)用位置和使用狀態(tài)發(fā)送給主機系統(tǒng)，進(jìn)行實時監(jiān)測[6]。其中，地線管理器主機為查詢和解閉鎖地線的設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)信息與平臺通信，系統(tǒng)平臺根據(jù)地線狀態(tài)下發(fā)專門指令。智能地線柜用于規(guī)范管理地線，地線頭和地線樁都安裝了識別碼片，檢測閉鎖機構(gòu)可通過身份識別操作地線鎖閉，地線管理中使用了RFID智能身份識別技術(shù)，可快速識別和驗證臨時地線信息，從而進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管控。

2.5" 工具設(shè)備管控系統(tǒng)

工器具管控系統(tǒng)具有身份標(biāo)識、資產(chǎn)盤點、智能查詢、自動提示、狀態(tài)顯示、業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)、工器具臺賬和溫濕度管理功能，是業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中的重要內(nèi)容。發(fā)電公司生產(chǎn)現(xiàn)場所有安全工器具都有其專門身份ID，利用超高頻傳感器能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的工具進(jìn)行身份識別，可減輕人員清點壓力。智能身份識別技術(shù)的應(yīng)用為入庫登記自動管理提供技術(shù)支持，便于安全工具的精準(zhǔn)管控；該系統(tǒng)在生物識別技術(shù)的支持下，能夠?qū)て骶吖裰械钠骶哌M(jìn)行在線監(jiān)測與盤點，具有日期檢驗功能，臨期、過期工器具會自動識別并告警提示；系統(tǒng)會根據(jù)智能檢測信息檢索查詢工器具的各類信息，并直觀展示不同工器具的狀態(tài)、生命周期和存取使用情況，還可與其他模塊數(shù)據(jù)共享，便于工器具的系統(tǒng)化、信息化、電子化管理。

2.6" 智能報表系統(tǒng)

智能報表系統(tǒng)是對智慧化管理系統(tǒng)檢測、收集到的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，為監(jiān)測中心提供可靠、全面數(shù)據(jù)，實現(xiàn)報表展現(xiàn)、權(quán)限管理和數(shù)據(jù)處理。該系統(tǒng)在具體設(shè)計和業(yè)務(wù)建設(shè)過程中，應(yīng)從高效、便捷的角度出發(fā)，強化報表展現(xiàn)能力，根據(jù)現(xiàn)實需求靈活生成，為使用者提供綜合性強的數(shù)據(jù)報表，方便用戶了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況，實現(xiàn)集成、統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)的自定義程度較強，使用者能夠根據(jù)自身需求對報表模板進(jìn)行靈活配置，自行選擇項目名稱、時間周期、分析對象和計算公式等，能夠快速生成多種類型報表，生成后可支持報表數(shù)據(jù)查詢、可視化在線編輯和報表發(fā)布。

綜上所述，利用生物識別技術(shù)對發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場和生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控管理，借助智能傳感設(shè)備及時、全面了解現(xiàn)場作業(yè)情況，并通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)叫畔⒒芾砥脚_，根據(jù)具體情況快速做出反應(yīng)，實現(xiàn)運維管控、操作全過程管控和系統(tǒng)聯(lián)動等，安全管理措施較為完善，會按照提前設(shè)置的指令強制性執(zhí)行，保障生產(chǎn)作業(yè)安全，降低對工作人員安全造成的威脅，有效控制安全生產(chǎn)事故發(fā)生。在設(shè)計生物技術(shù)智慧化管理系統(tǒng)時，應(yīng)保證方案內(nèi)容切實可行、實用性強，聯(lián)系企業(yè)實際科學(xué)設(shè)計，確保在應(yīng)用中可充分發(fā)揮該系統(tǒng)的功能作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范迪.基于泛互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)智慧型自動運營管理系統(tǒng)[J].信息與電腦（理論版），2023，35（7）：35-37.

[2] 馮圣.智慧化工程項目管理系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].冶金自動化，2022，46（S1）：303-306.

[3] 胡艷君，溫強，朱曉妹，等.智慧城市背景下產(chǎn)業(yè)智慧化管理系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市，2022（2）：152-155.

[4] 石李兵，劉俊，劉興貴，等.5G+智慧電力安全服務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)用及前景展望[J].農(nóng)村電氣化，2021（10）：36-38.

[5] 王鑫.基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室智慧化管理系統(tǒng)研究[J].電子測試，2021（17）：86-87，128.

[6] 許曉春，陳子勇.基于態(tài)勢感知的中波發(fā)射臺智慧化運維管理系統(tǒng)設(shè)計[J].廣播與電視技術(shù)，2021，48（7）：101-104.