基于數(shù)智一體的電力設(shè)備管理系統(tǒng)研究

摘 要：隨著電力行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，電力設(shè)備的動(dòng)態(tài)服務(wù)管理訴求日益提升。本研究構(gòu)建的一體化數(shù)智系統(tǒng)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)為依托，提供了包括設(shè)備管理、異常通知、時(shí)序預(yù)測(cè)和報(bào)修審批等功能在內(nèi)的全過(guò)程管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)效能的提升、運(yùn)維成本的壓縮和設(shè)備的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；數(shù)智系統(tǒng)；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；全過(guò)程管理

一、研究背景

當(dāng)前，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的第四次工業(yè)革命，推動(dòng)了制造業(yè)轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。作為第四次工業(yè)革命的重要基石，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)著第四次工業(yè)革命的發(fā)展方向。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初始概念由美國(guó)通用電氣公司（GE）于2012年提出，其內(nèi)涵在于將人、機(jī)器、分析系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)融合在一起，借助數(shù)據(jù)、硬件、軟件和分析決策的交互過(guò)程，提升創(chuàng)新能力，優(yōu)化過(guò)程管理，提升生產(chǎn)效率，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)將工業(yè)設(shè)備、產(chǎn)品及服務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)數(shù)據(jù)的全面感知、自由流動(dòng)和智能分析，從而有效提升了企業(yè)運(yùn)營(yíng)績(jī)效，并推動(dòng)了業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)制造各環(huán)節(jié)的深度融合，極大地推動(dòng)了云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，其成果在以電力行業(yè)為代表的流程制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)論是電力設(shè)備的復(fù)雜化、大型化和連續(xù)化等新型特征，還是傳統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和服務(wù)管理平臺(tái)難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模的任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)分發(fā)壓力，都要求基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建以數(shù)智化為特征的設(shè)備管理一體化系統(tǒng)。

在電力設(shè)備的信息化管理系統(tǒng)建設(shè)方面，許多發(fā)達(dá)國(guó)家的工廠不僅具備成熟的設(shè)備管理系統(tǒng)，還擁有完整的技術(shù)框架和可迭代代碼的系統(tǒng)支撐。例如，美國(guó)的GE公司開(kāi)發(fā)了Predix維護(hù)管理平臺(tái)，將機(jī)器、數(shù)據(jù)、人員和其他資產(chǎn)連接起來(lái)，通過(guò)分布式計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警、故障診斷和運(yùn)維管理，提高了設(shè)備的可靠性和安全性，降低了設(shè)備運(yùn)維成本，進(jìn)而幫助企業(yè)提高生產(chǎn)率和運(yùn)營(yíng)效率。國(guó)內(nèi)許多大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都對(duì)電力設(shè)備的信息化管理進(jìn)行了相關(guān)研究，特別是在電力設(shè)備的狀態(tài)預(yù)警、故障診斷和分析預(yù)測(cè)等領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。例如，中國(guó)電力科學(xué)研究院提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)，包括電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能預(yù)警技術(shù)等，并基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)圍繞電力設(shè)備的在線故障診斷和預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院則提出了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、基于人工智能的電力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)和基于物聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并發(fā)展了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電力設(shè)備預(yù)測(cè)與健康評(píng)估方法。這些研究和應(yīng)用在推動(dòng)國(guó)內(nèi)電力設(shè)備管理的智能化與信息化方面發(fā)揮了重要作用。

二、技術(shù)背景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用推廣為建設(shè)集數(shù)字化、智能化為一體的服務(wù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備服務(wù)的全過(guò)程管理提供了技術(shù)可能。本研究主要采用云數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、 EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)、微信小程序開(kāi)發(fā)和MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)智能平臺(tái)構(gòu)建。以下是對(duì)相關(guān)技術(shù)的介紹：

（一）云數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)

云數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算資源的服務(wù)提供模式，它將計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源封裝成獨(dú)立的虛擬環(huán)境，進(jìn)而為用戶提供計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。根據(jù)其服務(wù)類型和應(yīng)用場(chǎng)景，可以分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）。本設(shè)計(jì)中使用的阿里云平臺(tái)，具有全球領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品業(yè)務(wù)線和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

（二）EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器

EMQX是基于MQTT協(xié)議的開(kāi)源分布式物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，能夠連接海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備并接入設(shè)備數(shù)據(jù)。EMQX服務(wù)器支持分布式、集群式的擴(kuò)展，能夠高效處理流入的信息和數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中使用的MQTT協(xié)議，主要通過(guò)TCP/IP協(xié)議提供有序且無(wú)損的雙向連接，采用發(fā)布訂閱的模式并提供服務(wù)質(zhì)量管理，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到了廣泛使用。

（三）時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)

時(shí)間序列（Time Series）是根據(jù)時(shí)間順序排列的同一現(xiàn)象在不同時(shí)間點(diǎn)上的連續(xù)觀察值，廣泛存在于能源工業(yè)領(lǐng)域。其中，差分自回歸移動(dòng)平均模型（ARIMA）模型適用于單變量平穩(wěn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)；針對(duì)非平穩(wěn)序列，極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）由于其出色的擬合能力和訓(xùn)練效率受到青睞。在本設(shè)計(jì)中，InfluxDB開(kāi)源時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)。

（四）微信小程序開(kāi)發(fā)

微信小程序開(kāi)發(fā)融合了前端技術(shù)與后端開(kāi)發(fā)，由于內(nèi)嵌在微信APP中，能夠通過(guò)調(diào)用配置中的合法域名下的接口完成程序功能，并與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)適配。本研究中的微信小程序開(kāi)發(fā)主要通過(guò)JavaScript實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理和與服務(wù)器的交互，并以JSON格式傳輸數(shù)據(jù)。

（五）MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

作為免費(fèi)開(kāi)源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，MySQL能夠支持Windows、Linux（Ubuntu）和MacOS等多種操作環(huán)境，被廣泛應(yīng)用于中小企業(yè)的Web開(kāi)發(fā)，具有易用性、擴(kuò)展性和靈活性等優(yōu)勢(shì)。從邏輯架構(gòu)上來(lái)看，MySQL分為連接層（連接處理和用戶鑒權(quán)等）、服務(wù)層（查詢解析和系統(tǒng)管理等）和引擎層（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和提取交互等）。

三、數(shù)智平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

本研究中的數(shù)智平臺(tái)是以電力設(shè)備為核心的智能服務(wù)平臺(tái)，旨在為工業(yè)企業(yè)提供高效、便捷、清晰的設(shè)備管理渠道。數(shù)智平臺(tái)應(yīng)具有以下核心功能：

（一）電力設(shè)備的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理

數(shù)智平臺(tái)的數(shù)據(jù)主要來(lái)源于EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通過(guò)MQTT協(xié)議將設(shè)備數(shù)據(jù)傳入工業(yè)設(shè)備智能平臺(tái)，后者需要能夠接收、解析MQTT協(xié)議數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至需要數(shù)據(jù)的功能模塊。工業(yè)設(shè)備智能平臺(tái)也需要將部分?jǐn)?shù)據(jù)封裝為MQTT協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送至EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，以完成設(shè)備信息的平臺(tái)監(jiān)測(cè)。除此之外，為了滿足用戶對(duì)設(shè)備、設(shè)備數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢和管理的需求，數(shù)智平臺(tái)需實(shí)現(xiàn)用戶、設(shè)備和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理功能。

（二）設(shè)備異常信息的策略報(bào)警

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電力設(shè)備異常進(jìn)行及時(shí)報(bào)警十分重要。在數(shù)智平臺(tái)中，企業(yè)用戶可以設(shè)定設(shè)備數(shù)據(jù)異常的條件和報(bào)警規(guī)則，由平臺(tái)根據(jù)接入設(shè)備的數(shù)據(jù)判定是否符合數(shù)據(jù)異常條件。若接入的設(shè)備數(shù)據(jù)為異常事件數(shù)據(jù)，或是設(shè)備數(shù)據(jù)滿足用戶事先設(shè)定的異常條件，平臺(tái)將生成報(bào)警信息；當(dāng)指定的報(bào)警信息產(chǎn)生時(shí)，平臺(tái)可以自動(dòng)通知設(shè)備維修商，或是對(duì)產(chǎn)生報(bào)警的設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作控制，從而降低設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）人工智能時(shí)序模型訓(xùn)練

數(shù)智平臺(tái)通過(guò)接入EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，獲得了大量設(shè)備數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大部分帶有時(shí)間標(biāo)簽，并且可以作為人工智能模型的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，用于訓(xùn)練多種人工智能模型。在眾多人工智能場(chǎng)景中，工業(yè)企業(yè)用戶尤為關(guān)注對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)功能，以便更好地監(jiān)管設(shè)備。因此，平臺(tái)需要具備訓(xùn)練多種人工智能模型的能力，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)擁有對(duì)設(shè)備未來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序預(yù)測(cè)的功能。

（四）設(shè)備服務(wù)的申報(bào)審批

除了通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)方式外，用戶還可以通過(guò)掃碼登記設(shè)備資產(chǎn)信息，在線創(chuàng)建服務(wù)工單，填寫故障描述、上傳設(shè)備資料與用戶聯(lián)系人信息等信息，后臺(tái)審批人員在PC端通過(guò)數(shù)智平臺(tái)進(jìn)行派單審批后，第一時(shí)間推送給工人進(jìn)行線下服務(wù)。此外，小程序還具備進(jìn)度查詢、發(fā)票管理等功能，旨在為用戶提供自助申報(bào)服務(wù)和便捷的全過(guò)程管理渠道。

四、數(shù)智平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

在阿里云服務(wù)器與EMQX平臺(tái)部署的基礎(chǔ)上，數(shù)智平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)主要包括基于EMQX平臺(tái)的設(shè)備管理和運(yùn)行監(jiān)測(cè)、基于人工智能的ARIMA和ELM時(shí)序模型訓(xùn)練、微信小程序自主報(bào)修與桌面流程審批的智能申報(bào)審批，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理、運(yùn)行監(jiān)測(cè)、時(shí)序預(yù)測(cè)和審批聯(lián)動(dòng)。

（一）設(shè)備管理服務(wù)：設(shè)備信息、設(shè)備列表與設(shè)備數(shù)據(jù)

數(shù)智平臺(tái)的設(shè)備管理服務(wù)主要包含用戶信息管理、設(shè)備列表管理和設(shè)備數(shù)據(jù)管理三項(xiàng)子功能，這些功能主要依托于EMQX平臺(tái)的管理模塊。

首先，數(shù)智平臺(tái)的設(shè)備管理功能以設(shè)備接入和權(quán)限設(shè)置為基礎(chǔ)。用戶注冊(cè)登錄后，可在設(shè)備管理處進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)，將設(shè)備的詳細(xì)信息錄入設(shè)備列表，然后通過(guò)添加按鈕調(diào)用后臺(tái)服務(wù)進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)。EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器利用注冊(cè)的設(shè)備身份用戶名和密碼上傳數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至工業(yè)設(shè)備智能平臺(tái)。用戶可以使用設(shè)備ID和密碼通過(guò)MQTT協(xié)議連接到EMQX服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)插件emqx_auth_username進(jìn)行身份驗(yàn)證，如認(rèn)證成功，設(shè)備將被允許連接到MQTT服務(wù)器并發(fā)布或訂閱消息。

其次，設(shè)備列表管理模塊的主要功能是對(duì)電力設(shè)備列表進(jìn)行分組管理與設(shè)備移除。此項(xiàng)功能中，可根據(jù)設(shè)備類型或用戶需求進(jìn)行靈活分組。通過(guò)將設(shè)備按類型分組，管理員可以更方便地對(duì)相同類型的設(shè)備進(jìn)行批量管理和配置，快速應(yīng)對(duì)特定類型設(shè)備的參數(shù)設(shè)置調(diào)整、設(shè)備信息更新等需求。此外，還可以根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯將設(shè)備劃分為不同的組別，進(jìn)而使得管理員能夠根據(jù)自己的工作流程和管理策略來(lái)組織設(shè)備，從而更好地管理和監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)。

最后，設(shè)備數(shù)據(jù)管理模塊的主要作用是為用戶提供數(shù)據(jù)查詢操作，主要包括設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)查詢以及設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢功能，支持對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出并存儲(chǔ)在本地。用戶通過(guò)設(shè)備列表管理頁(yè)面對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢與歷史數(shù)據(jù)查詢操作，設(shè)備歷史數(shù)據(jù)包含了設(shè)備接入平臺(tái)后的所有數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)頁(yè)面進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，支持導(dǎo)出格式為JSON的文件保存在本地。一旦設(shè)備成功注冊(cè)和接入系統(tǒng)，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理操作。設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)將被系統(tǒng)接收和存儲(chǔ)起來(lái)，以供后續(xù)的管理操作使用。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中生成的即時(shí)信息，包括傳感器數(shù)據(jù)、狀態(tài)更新等。歷史數(shù)據(jù)則是設(shè)備過(guò)去所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄，可以是以時(shí)間序列方式存儲(chǔ)的設(shè)備數(shù)據(jù)。設(shè)備數(shù)據(jù)管理操作可以涵蓋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析、可視化等多個(gè)方面，以滿足用戶對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的不同需求。

（二）運(yùn)行監(jiān)測(cè)服務(wù)：策略配置和通知報(bào)警

首先，策略配置模塊的主要功能是對(duì)報(bào)警通知?jiǎng)幼鞯脑O(shè)備數(shù)據(jù)條件進(jìn)行設(shè)置、啟動(dòng)和停止。用戶可以增加、刪除、修改、查看相應(yīng)的策略配置。在啟動(dòng)設(shè)備后策略配置會(huì)調(diào)用規(guī)則引擎模塊自動(dòng)生成該策略對(duì)應(yīng)的規(guī)則知識(shí)，從而在設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊中能夠自動(dòng)調(diào)用該規(guī)則對(duì)上傳至平臺(tái)的設(shè)備屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。操作完成后，策略狀態(tài)將更新并保存至MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，由策略模塊將攜帶策略信息的事務(wù)消息發(fā)送至規(guī)則引擎模塊。規(guī)則引擎模塊根據(jù)策略生成或刪除規(guī)則知識(shí)，并更新至MySQL報(bào)警知識(shí)庫(kù)表中。具體流程包括策略設(shè)置、策略刪除、策略啟停和策略返還。

其次，報(bào)警模塊負(fù)責(zé)生成報(bào)警信息并通知用戶，報(bào)警模塊擁有對(duì)報(bào)警規(guī)則的增加、刪除、查找、修改等基礎(chǔ)功能。平臺(tái)中產(chǎn)生報(bào)警的來(lái)源有兩種，分別為命中策略配置產(chǎn)生的報(bào)警以及設(shè)備上傳的報(bào)警事件，報(bào)警規(guī)則建立后可以綁定策略配置或設(shè)備上傳的報(bào)警事件。報(bào)警規(guī)則啟動(dòng)后，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)形成該報(bào)警規(guī)則的報(bào)警信息。具體功能包括定義增刪、查詢處理和訂閱增刪。

最后，通知與動(dòng)作模塊主要用于生成報(bào)警的通知信息，并確保將通知信息發(fā)送給報(bào)警訂閱的用戶。報(bào)警訂閱用戶在產(chǎn)生報(bào)警信息時(shí)可以通過(guò)微信、短信、郵件等指定方式收到通知消息。此外，通知與動(dòng)作模塊還擁有設(shè)備動(dòng)作控制功能。設(shè)備模塊中可以將設(shè)備控制封裝為定時(shí)、定期的任務(wù)。對(duì)于用戶即刻控制設(shè)備的需求，動(dòng)作與通知模塊擁有即時(shí)對(duì)設(shè)備控制的功能。手動(dòng)控制設(shè)備動(dòng)作功能會(huì)下發(fā)設(shè)備控制動(dòng)作參數(shù)，根據(jù)動(dòng)作控制的參數(shù)生成動(dòng)作控制消息，發(fā)送至EMQX數(shù)據(jù)適配與轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)，并由數(shù)據(jù)適配模塊發(fā)送至EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。具體流程包括信息解析、方式選擇和通知發(fā)送。

（三）人工智能服務(wù)：時(shí)序預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練

人工智能服務(wù)旨在利用傳入工業(yè)設(shè)備智能平臺(tái)中的大量設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練。由于電力設(shè)備的數(shù)智平臺(tái)擁有大量設(shè)備的時(shí)序數(shù)據(jù)，因此可以建立關(guān)于電力設(shè)備的時(shí)序數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)任務(wù)，用于展示未來(lái)時(shí)間段中指定設(shè)備的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，即數(shù)智平臺(tái)擁有預(yù)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)的功能，方便用戶把握設(shè)備數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)。具體流程包括信息采集、數(shù)據(jù)清洗、模型訓(xùn)練和優(yōu)化部署。

（四）智能申報(bào)審批：小程序自主報(bào)修與桌面流程審批

智能申報(bào)審批系統(tǒng)由阿里云服務(wù)器、EMQX平臺(tái)、微信小程序和Windows桌面程序組成多平臺(tái)系統(tǒng)。阿里云服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和圖片，并向EMPQ平臺(tái)提供數(shù)據(jù)連接；EMQX平臺(tái)負(fù)責(zé)設(shè)備信息管理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、時(shí)序模型訓(xùn)練和各項(xiàng)信息表存儲(chǔ)等功能；微信小程序供電力設(shè)備用戶報(bào)修人員使用，提供報(bào)修及其流程查詢服務(wù)；Windows桌面程序由電力設(shè)備企業(yè)管理人員使用，可進(jìn)行設(shè)備報(bào)修管理、計(jì)量管理和維修發(fā)票管理。本部分主要對(duì)服務(wù)器部署、微信小程序功能和Windows桌面功能進(jìn)行闡述。

首先，在服務(wù)器部署方面，采用云服務(wù)器部署和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)聯(lián)動(dòng)阿里云兩大方式。一方面，阿里云服務(wù)器ECS部署了Apache服務(wù)，使用PHP7.4.10、MySQL5.7.31和Python3.5.3，其中，PHP腳本提供云服務(wù)器與微信小程序的程序接口，實(shí)現(xiàn)讀取設(shè)備信息、維修編號(hào)和維修時(shí)間的功能；同時(shí)，云服務(wù)器部署了MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，建立設(shè)備維修信息表、發(fā)票信息表、設(shè)備信息表和設(shè)備計(jì)量信息表，以提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。另一方面，阿里云服務(wù)器通過(guò)調(diào)用EMQX提供的API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、發(fā)送和同步，就設(shè)備管理、警告通知和時(shí)序模型等MySQL庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享。數(shù)據(jù)同步過(guò)程中，消息隊(duì)列服務(wù)作為數(shù)據(jù)交換中間件，阿里云服務(wù)器通過(guò)消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量同步，并支持分布式部署和容錯(cuò)處理。

其次，微信小程序主要通過(guò)連接阿里云服務(wù)器，基于JavaScript實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理和與服務(wù)器的交互，以JSON格式傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備報(bào)修流程電子化功能。具體流程為生成維修編號(hào)、進(jìn)行設(shè)備信息共享、故障信息填報(bào)、確認(rèn)發(fā)送、進(jìn)度查詢。

最后，Windows桌面程序主要基于C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。相較于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)常用的B/ S結(jié)構(gòu)，由于電力設(shè)備維修管理工作崗位較為固定，且內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)需求度較低，C#編程語(yǔ)言具有原碼開(kāi)放、 跨平臺(tái)場(chǎng)景和面向?qū)ο蟮葍?yōu)勢(shì)，便于接入其他硬件，為增加票據(jù)和合同記錄的高拍儀、二維碼掃碼槍、各種質(zhì)控設(shè)備和自研設(shè)備的接入提供了可能。Windows桌面程序主要處理企業(yè)設(shè)備報(bào)修的維修信息、維修工程師的業(yè)務(wù)信息查詢和設(shè)備檔案管理（包括計(jì)量管理和維修發(fā)票管理），具體功能為信息讀取、生成模板、發(fā)票管理。

五、結(jié)論與展望

隨著工業(yè)企業(yè)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，越來(lái)越多的企業(yè)將工業(yè)設(shè)備通過(guò)傳感器把數(shù)據(jù)上傳至如EMQX的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。然而，存儲(chǔ)在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)沒(méi)有得到有效利用，無(wú)法發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大價(jià)值。為此，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了面向電力設(shè)備的一體化數(shù)智系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于獲取EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器中的設(shè)備數(shù)據(jù)，通過(guò)阿里云服務(wù)平臺(tái)和EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的高效互通與利用，并通過(guò)時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型為企業(yè)的管理水平和業(yè)務(wù)效益提升貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)，此外，基于微信的小程序開(kāi)發(fā)也保證了以用戶為中心的申請(qǐng)報(bào)修能夠得到高效審批處理。

總而言之，數(shù)智系統(tǒng)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)為依托，集成了云數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、EMQX物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、時(shí)間序列模型預(yù)測(cè)和微信小程序開(kāi)發(fā)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備的全過(guò)程智能化管理，提供了設(shè)備統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、異常信息策略報(bào)警、人工智能時(shí)序模型訓(xùn)練和設(shè)備服務(wù)申報(bào)審批等功能，不僅有效提升了服務(wù)管理效率，降低了設(shè)備運(yùn)維成本，還保證了相關(guān)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

展望未來(lái)，為進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)功能，面向電力設(shè)備的數(shù)智一體化系統(tǒng)仍有許多優(yōu)化空間。具體而言，可以考慮包括多種物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器接入、項(xiàng)目部署輕量化整改、微服務(wù)數(shù)據(jù)安全提示和時(shí)間預(yù)測(cè)模型優(yōu)化等在內(nèi)的提升工作。這些改進(jìn)將有助于系統(tǒng)在未來(lái)更好地滿足用戶需求，提升整體的性能與可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]陸國(guó)君，金勤芳，張慧麗.基于MQTT網(wǎng)關(guān)連接PLC與阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9（12）：58-60+63.

[2]幸大樹(shù)，佘文魁，顧思明等.基于 Emqxbroker架構(gòu)的物聯(lián)平臺(tái)設(shè)備數(shù)據(jù)安全研究[J].科技資訊，2021，19（12）：54-57.

[3]MindSphere：基于云的開(kāi)放式IoT操作系統(tǒng)[J].智能制造，2019（07）：24-27.

[4]李瀟睿，班曉娟，袁兆麟等.工業(yè)場(chǎng)景下基于深度學(xué)習(xí)的時(shí)序預(yù)測(cè)方法及應(yīng)用[J].工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2022，44（04）：757-766.

[5] Calheiros R N， Masoumi E， Ranjan R， et al. Workload Prediction Using ARIMA Model and Its Impact on Cloud Applications’ QoS[J]. IEEE Transactions on Cloud Computing， 2015， 3（4）：449-458.

（劉強(qiáng)強(qiáng)系浙江嘉恒科創(chuàng)有限公司副總經(jīng)理、高級(jí)工程師；侯瑞系華北電力大學(xué)蘇州研究院副研究員）

Research on Power Equipment Management System Based on Digital and Intelligent Integration

Liu Qiangqiang Hou Rui

Abstract： With the further development of the power industry， the demand for dynamic service management of power equipment is increasing. The integrated digital and intelligent system constructed in this study， relying on industrial Internet-related technologies， provides full-process management services including equipment management， abnormal notification， time series prediction， and repair approval， achieving improved service efficiency， reduced operation and maintenance costs， and safe operation of equipment.

Keywords： Power Equipment； Digital and Intelligent System； Industrial Internet； Full-process Management.