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移動(dòng)終端的電力設(shè)備智能巡檢論文
電力設(shè)備巡檢是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要工作，巡檢的質(zhì)量和效率又與巡檢模式密切相關(guān)。分析了電力設(shè)備巡檢工作的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，介紹一種基于移動(dòng)終端的電力設(shè)備智能科技巡檢系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了無(wú)線通信、二維碼掃描、GPS定位以及Web Service等前沿技術(shù)，并通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)在提高電力設(shè)備巡檢工作的效率、質(zhì)量以及電力企業(yè)的管理水平的同時(shí)，有效地?cái)U(kuò)大了智能巡檢的普及性，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。
0 引言
電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系著人們生活乃至國(guó)家和社會(huì)的穩(wěn)定，每一次故障都可能給社會(huì)和人民帶來(lái)無(wú)法估量的損失[1]。電力巡檢作為一項(xiàng)維護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)工作，能夠有效保證設(shè)備的安全性、提高設(shè)備可靠率、降低設(shè)備的故障率。巡檢工作是為了及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況和周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的缺陷和安全隱患并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。
目前電力企業(yè)的電力設(shè)備種類多、數(shù)量大、分布范圍廣。由于缺乏移動(dòng)終端的支持，在傳統(tǒng)的巡檢工作中，巡檢人員一般采用手工書面記錄的方式進(jìn)行信息記錄，這使得巡檢工作受制于環(huán)境氣候條件、人員素質(zhì)、責(zé)任心等因素[2]，且存在著工作量巨大，巡檢效率較低，紙質(zhì)的巡檢記錄不易于保存等弊端。除此之外，電力企業(yè)在開(kāi)展電力設(shè)備巡檢工作時(shí)，也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)巡檢人員工作不準(zhǔn)時(shí)、不全面、不到位的情況，使得管理人員難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地了解巡檢狀況，及時(shí)做出合理的決策。
1 電力巡檢現(xiàn)狀分析
近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及巡檢工作需求增多，出現(xiàn)了一系列基于GPS(Global Positioning System)技術(shù)和RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)的電力設(shè)備巡檢系統(tǒng)，巡檢人員利用移動(dòng)計(jì)算設(shè)備PDA(Personal Digital Assistant)讀取電力設(shè)備上的電子標(biāo)簽以獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，再將巡檢數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絇C端的后臺(tái)管理系統(tǒng)[3]。這類系統(tǒng)與人工紙質(zhì)巡檢方式相比，工作效率有了很大的提高，但由于所需投入經(jīng)費(fèi)較高等原因，并沒(méi)有得到真正的普及。
因此目前國(guó)內(nèi)的電力設(shè)備巡檢軟件仍然具十分廣闊的探索開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的空間，主要體現(xiàn)在兩方面。第一方面，在基于RFID的巡檢系統(tǒng)中，必須配有電子標(biāo)簽以及相應(yīng)的PDA才可以開(kāi)展巡檢工作，且采用PDA巡檢存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量有限、無(wú)法自動(dòng)獲取巡檢任務(wù)、人機(jī)交互界面功能過(guò)于單調(diào)等缺陷[4]。
由于PDA造價(jià)比較昂貴，多數(shù)電力企業(yè)因缺乏相應(yīng)資金支持而仍舊采用的傳統(tǒng)巡檢模式，或是PDA數(shù)量不足而使得巡檢工作的開(kāi)展受到限制，因此電力設(shè)備的智能巡檢并沒(méi)有得到普及[5]。第二方面，智能手機(jī)、平板電腦以及手表等一系列移動(dòng)智能終端普及率越來(lái)越高，將智能移動(dòng)終端帶入到電力設(shè)備巡檢工作中不僅能大大提高巡檢工作的效率，更能擴(kuò)大智能巡檢在各電力企業(yè)中的普及率和覆蓋率，從而保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。
綜上所述，新一代的智能巡檢系統(tǒng)在降低使用成本的同時(shí)，更應(yīng)該充分地結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等前沿技術(shù)讓系統(tǒng)能在基于Android/IOS等主流操作系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端上運(yùn)行。
2 系統(tǒng)概述
基于移動(dòng)終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)分為移動(dòng)端和后臺(tái)管理端兩部分。其中，移動(dòng)端采用M/S(Mobile/Server)移動(dòng)技術(shù)架構(gòu)，后臺(tái)的管理系統(tǒng)采用B/S(Browser/Server)分層架構(gòu)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮到應(yīng)用的便利性和可擴(kuò)展性。采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，充分利用當(dāng)前移動(dòng)終端設(shè)備具有良好的便攜性與普及性等特點(diǎn)，結(jié)合二維碼掃描技術(shù)、GPS定位等技術(shù)等，構(gòu)建了新型的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)軟件架構(gòu)智能巡檢體系，圖1為本移動(dòng)巡檢系統(tǒng)的技術(shù)路線圖。
巡檢工作開(kāi)展前，先要完成巡檢系統(tǒng)的前期部署：由管理員對(duì)企業(yè)所屬區(qū)域中的所有電力設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，并生成相應(yīng)的二維碼貼在設(shè)備上，最后向數(shù)據(jù)庫(kù)中錄入所有設(shè)備的編號(hào)、地理位置等參數(shù)。
管理員可查看所有設(shè)備的參數(shù)資料、故障情況并針對(duì)實(shí)際需求制定巡檢計(jì)劃，利用后臺(tái)管理端將計(jì)劃發(fā)布，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)向擔(dān)任本次巡檢任務(wù)的巡檢人員發(fā)送飛信提醒。圖2為數(shù)據(jù)流圖。
巡檢人員收到通知后登入到巡檢系統(tǒng)移動(dòng)端，查看巡檢任務(wù)并按要求開(kāi)展巡檢工作。本系統(tǒng)利用MD5算法對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以確保系統(tǒng)安全性。巡檢系統(tǒng)會(huì)對(duì)巡檢過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)有設(shè)備出現(xiàn)故障，管理員可在后臺(tái)管理端查看具體情況并向維修部門發(fā)出故障維修通知。巡檢過(guò)程中獲取的電力設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)椒⻊?wù)器，管理員可以通過(guò)巡檢系統(tǒng)的后臺(tái)管理端實(shí)時(shí)、精確、全方位地了解企業(yè)的電力設(shè)備狀況，及時(shí)做出合理的決策。
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 數(shù)據(jù)采集
巡檢人員到達(dá)待檢設(shè)備后，利用移動(dòng)終端上攝像頭掃描設(shè)備上的二維碼，獲取該二維碼所包含的設(shè)備/編號(hào)信息。
二維碼作為一種全新的信息儲(chǔ)存、傳遞和識(shí)別技術(shù)迅速地融入到社會(huì)生活當(dāng)中[6]。與傳統(tǒng)的一維條碼相比，二維碼在信息容量、編碼范圍、譯碼可靠性等諸多方面都有較大提升。 除此之外，低廉的成本及簡(jiǎn)易的制作過(guò)程也使得二維碼的應(yīng)用得以涵蓋諸多領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，二維碼掃描技術(shù)起到了關(guān)鍵性作用。對(duì)比于前文提到的射頻技術(shù)(RFID)所伴隨產(chǎn)生的昂貴費(fèi)用，本系統(tǒng)采用的二維碼掃描技術(shù)，快捷方便，經(jīng)濟(jì)成本低廉。
掃描二維碼時(shí)移動(dòng)終端利用Google提供的地圖應(yīng)用接口、XML(Extensible Markup Language)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)GPS定位功能[7]對(duì)移動(dòng)終端所在位置進(jìn)行定位，從而獲取巡檢人員所在地點(diǎn)的經(jīng)緯度信息。最后將設(shè)備編號(hào)、經(jīng)緯度信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中原始錄入的信息進(jìn)行比對(duì)，只有比對(duì)成功才能進(jìn)行巡檢數(shù)據(jù)信息的輸入，從而確保了整個(gè)巡檢工作的可靠性，圖3為巡檢數(shù)據(jù)采集流程圖。
巡檢數(shù)據(jù)信息主要有：設(shè)備編號(hào)及參數(shù)、設(shè)備位置、瓷件、電氣連接件、音響、本體及基礎(chǔ)等。其中設(shè)備編號(hào)及參數(shù)由二維碼信息自動(dòng)生成，設(shè)備位置信息由GPS定位系統(tǒng)自動(dòng)生成，其他數(shù)據(jù)為員工自主填寫。
3.2 數(shù)據(jù)傳輸與處理
本系統(tǒng)的后臺(tái)管理端采用B/S層架構(gòu)，分別為：用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，如圖4所示。系統(tǒng)利用Web Service獲取巡檢相關(guān)信息，Web Service是一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，像是一個(gè)“黑盒子”，它所提供的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口能夠被智能移動(dòng)終端、PC端等各種不同類型的平臺(tái)訪問(wèn)。因此，只要符合Web Service的接口定義，不管來(lái)自何種平臺(tái)，基于何種編程語(yǔ)言的數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求，都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互[8]。移動(dòng)端采用M/S架構(gòu)，通過(guò)第三方提供的SDK(Software Development Kit)來(lái)調(diào)用Web Service，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)以XML格式在移動(dòng)終端與服務(wù)器之間的傳輸。
系統(tǒng)充分利用Web Service的開(kāi)放性、跨平臺(tái)性等特點(diǎn)，結(jié)合HTTP和SOAP協(xié)議、XML數(shù)據(jù)解析技術(shù)[9]等，實(shí)現(xiàn)從移動(dòng)終端到服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，圍繞巡檢工作的計(jì)劃制定、設(shè)備正/異常狀況記錄、巡檢過(guò)程監(jiān)控和巡檢數(shù)據(jù)處理等業(yè)務(wù)功能，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。
巡檢系統(tǒng)后臺(tái)管理端由系統(tǒng)管理、巡檢管理、設(shè)備管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、員工反饋以及幫助文檔六個(gè)模塊組成。主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容如下。①系統(tǒng)管理：對(duì)所有巡檢人員及管理員進(jìn)行權(quán)限的分配、信息的更新與維護(hù)，便于工作的安排和巡檢計(jì)劃的落實(shí)。②巡檢管理：由管理員根據(jù)實(shí)際情況制定出合理的巡檢計(jì)劃，及時(shí)通知巡檢工作人員并對(duì)巡檢過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。③設(shè)備管理：記錄企業(yè)內(nèi)所有電力設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)、故障狀況、巡檢記錄信息等數(shù)據(jù)。④統(tǒng)計(jì)報(bào)表：服務(wù)器利用已有的數(shù)據(jù)信息生成多樣化報(bào)表，使管理員能夠更直觀、更全面地掌握電力設(shè)備的狀況。⑤員工反饋：巡檢人員將在巡檢工作中遇到的特殊事件或是對(duì)于巡檢工作的建議等及時(shí)反饋給系統(tǒng)管理員。⑥幫助文檔：提供所有設(shè)備的巡檢信息和參考數(shù)據(jù)，巡檢人員可根據(jù)幫助文檔中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行巡檢，保證巡檢信息的準(zhǔn)確性。
3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控
系統(tǒng)后臺(tái)管理端利用Web Service+Java Script技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控頁(yè)面與服務(wù)器進(jìn)行無(wú)刷新的數(shù)據(jù)交換[10]，從而在監(jiān)控頁(yè)面內(nèi)動(dòng)態(tài)地對(duì)設(shè)備故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)刷新，使得管理員能及時(shí)掌握所有設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況，若有電力設(shè)備出現(xiàn)故障可在第一時(shí)間保修。
在巡檢工作中，巡檢人員可根據(jù)設(shè)備的故障情況上傳“設(shè)備故障等級(jí)”信息，分別為“正�！薄ⅰ耙患�(jí)”、“二級(jí)”、“三級(jí)”，故障級(jí)別越高，表示設(shè)備的故障越嚴(yán)重。在監(jiān)控頁(yè)面里每個(gè)設(shè)備的不同故障等級(jí)都會(huì)用不同顏色來(lái)表示，“正�！睘榫G色，“一級(jí)”為黃色，“二級(jí)”褐色，“三級(jí)”則為紅色，若設(shè)備“未檢測(cè)”則顯示灰色。當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備故障并上傳相應(yīng)故障等級(jí)時(shí)，后臺(tái)管理端的“實(shí)時(shí)監(jiān)控”頁(yè)面中相應(yīng)設(shè)備的顏色將會(huì)改變，這使管理員能夠總覽所有設(shè)備的故障狀況，及時(shí)采取應(yīng)急措施。若巡檢員漏檢，可向該員工的移動(dòng)終端發(fā)送飛信進(jìn)行提醒。
4 結(jié)束語(yǔ)
基于移動(dòng)終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)充分利用了智能終端普及率高的優(yōu)勢(shì)，支持搭載Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)、平板電腦等智能移動(dòng)終端，具有成本低、覆蓋廣、操作簡(jiǎn)便、界面交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)、二維碼掃描技術(shù)、GPS定位技術(shù)以及Web Service等前沿技術(shù)，并通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，搭建了一種新型的智能巡檢平臺(tái)，使電力巡檢工作更加專業(yè)化、智能化。與傳統(tǒng)的人工巡檢相比，本系統(tǒng)有效地提升了電力設(shè)備巡檢的工作效率和電力企業(yè)的管理水平，“實(shí)時(shí)監(jiān)控”功能可保證巡檢工作質(zhì)量，使得管理員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地了解設(shè)備狀況，從而制定最佳的保養(yǎng)和維修方案。相比與RFID技術(shù)，本系統(tǒng)采用的二維碼掃描技術(shù)在控制經(jīng)濟(jì)成本、業(yè)務(wù)復(fù)雜度、應(yīng)用擴(kuò)展性等諸多方面都有明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于智能巡檢工作的普及有著重大的意義。
總的來(lái)說(shuō)，本文所介紹的基于移動(dòng)終端的電力設(shè)備智能巡檢系統(tǒng)提高了電力設(shè)備巡檢工作的效率、質(zhì)量以及電力企業(yè)的管理水平，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)紙化智能巡檢”新模式，這對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義。該系統(tǒng)有良好的應(yīng)用前景。
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