移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺

杜強(qiáng) 劉凱 吳強(qiáng) 張利群 宋士賢 仲浩

(國網(wǎng)山東省電力公司,山東濟(jì)南 250001)

移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺

杜強(qiáng) 劉凱 吳強(qiáng) 張利群 宋士賢 仲浩

(國網(wǎng)山東省電力公司,山東濟(jì)南 250001)

移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺,主要是對斷路器、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、絕緣子串、組合電器、低壓電器、二次回路等電器設(shè)備,通過紅外熱像技術(shù),借助于移動作業(yè)平臺,將采集的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)實(shí)時傳入生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)。本文簡要介紹了該系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)原則和解決的關(guān)鍵問題。

移動作業(yè) 紅外熱像

1 概述

隨著現(xiàn)代紅外技術(shù)的不斷成熟和日臻完善,紅外診斷技術(shù)使用,已成為電力行業(yè)狀態(tài)檢驗(yàn)的有效手段。電力系統(tǒng)的設(shè)備,都與熱有著密不可分的聯(lián)系,從安全經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行設(shè)備熱狀態(tài)的在線監(jiān)測,是至關(guān)重要的。紅外非接觸測溫技術(shù)正好滿足了電力生產(chǎn)設(shè)備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流運(yùn)行狀態(tài)下的測溫要求。由于紅外診斷技術(shù)在準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障、有效降低維修費(fèi)用和保障安全可靠供電方面往往有著立桿見影的功效,所以它在電力系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用。紅外診斷技術(shù)也成為了電氣設(shè)備可靠性分析、故障預(yù)測和改革維修制度的有力工具。

PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)經(jīng)過幾年的建設(shè),基本覆蓋了覆蓋輸、變、配等專業(yè)的臺賬、缺陷、運(yùn)行、檢修、兩票等基礎(chǔ)功能,大修技改、狀態(tài)檢修、配網(wǎng)工程、輸電GIS等業(yè)務(wù)功能模塊。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程全程管控,生產(chǎn)業(yè)務(wù)全面覆蓋,生產(chǎn)人員全員應(yīng)用,系統(tǒng)應(yīng)用水平得到全面提升,通過了國網(wǎng)實(shí)用化評價驗(yàn)收。但是PMS系統(tǒng)作為一套覆蓋電力生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的管理系統(tǒng),在電力工作現(xiàn)場卻無法發(fā)揮作用,現(xiàn)場工作的工作記錄、缺陷、工作票填寫內(nèi)容等都需要記錄后回辦公室再補(bǔ)充至PMS系統(tǒng),不但工作實(shí)時性無法保證,也加大了工作量,最關(guān)鍵的,工作現(xiàn)場的第一手?jǐn)?shù)據(jù)無法準(zhǔn)確、實(shí)時的傳送至管理層。移動作業(yè)系統(tǒng)的就要就是為了把PMS的工作現(xiàn)場從辦公室延伸至電力工作現(xiàn)場,工作任務(wù)分派、工作票執(zhí)行等工作信息實(shí)時的發(fā)送到現(xiàn)場工作人員手中,并將工作狀態(tài)、完成情況及現(xiàn)場工作環(huán)境情況實(shí)時傳送至管理人員手中,以便管理人員及時作出任務(wù)調(diào)整及工作安培,徹底改變了目前分工、工作、匯報(bào)、再分工的工作機(jī)制,做到管理人員與工作現(xiàn)場的緊密結(jié)合,節(jié)省大量的溝通時間進(jìn)一步提高工作效率。特別是紅外測溫的開展,移動作業(yè)的應(yīng)用非常重要,因?yàn)榧t外測溫的設(shè)備范圍、測量數(shù)據(jù)量非常大,如果依賴人員從紅外熱像設(shè)備讀取數(shù)據(jù),手動的輸入生產(chǎn)管理系統(tǒng),工作量非常大,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時性都能保障。

圖1

圖2

只有通過移動作業(yè)這個“橋梁”,打通紅外熱像儀與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的通道。通過自動化技術(shù),將紅外測溫?cái)?shù)據(jù),實(shí)時的傳入生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng),滿足各管理需要,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性及時性,同時也大大節(jié)省用戶工作量,提升了工作效率、提高了工作質(zhì)量。

圖3

2 總體設(shè)計(jì)思路及原則

本系統(tǒng)平臺參考了電力系統(tǒng)安全接入管理規(guī)范、紅外熱像技術(shù)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)要求、移動作業(yè)平臺等相關(guān)技術(shù)規(guī)范,采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),滿足紅外熱像測溫要求,安全及信息接入規(guī)范。系統(tǒng)包括紅外熱像、移動作業(yè)、設(shè)備識別、安全接入四部分內(nèi)容,各個部分相對獨(dú)立,每部分可以自成系統(tǒng),均可視作“移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺”的子系統(tǒng)。系統(tǒng)平臺所涉及的系統(tǒng)配置方案、技術(shù)性能指標(biāo)、通訊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等完全滿足相關(guān)規(guī)范,保證平臺監(jiān)控、管理功能的實(shí)現(xiàn),并滿足設(shè)備擴(kuò)容及系統(tǒng)功能擴(kuò)展的要求。

2.1 高安全性原則

在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全是非常重要的,如何將外網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)網(wǎng),如何保證移動終端的數(shù)據(jù)不流失等等。保證數(shù)據(jù)安全的措施、方法及技術(shù)手段都有充分考慮。同時平臺故障的隔離和排除提供快捷的技術(shù)手段。平臺的重要單元或單元的重要部件應(yīng)為冗余配置,保證整個系統(tǒng)功能的可用性不受單個故障的影響。

系統(tǒng)平臺所選的硬件設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在國際移動終端、熱像儀硬件領(lǐng)域占主流的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,所有設(shè)備具有可靠的質(zhì)量保證和完善的售后服務(wù)保證。各廠家的軟、硬件產(chǎn)品應(yīng)遵循共同的國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),以保證不同產(chǎn)品組合一起能可靠地協(xié)調(diào)工作,具有方便可靠的備份與恢復(fù)整體解決方案。

2.2 可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)平臺須具有很好的軟、硬件擴(kuò)充能力,包括可接入不同的紅外熱像儀、增加新軟件功能和系統(tǒng)容量可擴(kuò)充(包括可接入的設(shè)備數(shù)量、臺賬信息等),不應(yīng)該有設(shè)計(jì)容量上的限制,從而能使系統(tǒng)可以整體設(shè)計(jì)、分步建設(shè)投運(yùn)、逐步擴(kuò)充、逐步升級,以滿足實(shí)際情況不斷發(fā)展的要求。

具備開放性、構(gòu)件化的系統(tǒng)架構(gòu)平臺,以利于在架構(gòu)之上,進(jìn)行開發(fā)和實(shí)施,便于維護(hù)人員和軟件人員進(jìn)行維護(hù)和二次開發(fā)。

2.3 可追溯性原則

系統(tǒng)平臺具備完整的設(shè)備參數(shù)記錄、測量記錄等數(shù)據(jù)的存儲功能,一旦出現(xiàn)問題可以迅速追溯原因。要求系統(tǒng)不但能正確在線實(shí)時傳輸測量數(shù)據(jù),同時也可以支持離線導(dǎo)入等相關(guān)要求。

2.4 易操作性原則

系統(tǒng)平臺人機(jī)界面操作簡單明了,易于掌握,反映迅速。采用分布式的模塊化設(shè)計(jì),確保單一模塊故障不會影響模塊正常運(yùn)行,維修方便。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 平臺基本功能

本系統(tǒng)平臺主要功能是對斷路器、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、絕緣子串、組合電器、低壓電器、二次回路等電器設(shè)備進(jìn)行紅外測溫?cái)?shù)據(jù),通過設(shè)備識別模塊來解決測量數(shù)據(jù)與設(shè)備臺賬建立關(guān)聯(lián)關(guān)系,通過移動終端實(shí)時與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。移動終端與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的通信必須滿足電網(wǎng)安全接入管理要求。

3.2 總體功能架構(gòu)

從功能角度移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺的整體功能架構(gòu)分為兩層,移動作業(yè)主站與移動作業(yè)設(shè)備。

移動作業(yè)主站以移動作業(yè)平臺為核心,生產(chǎn)管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)支持,承擔(dān)人員權(quán)限管理、任務(wù)管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)抽取及保存等管理功能。

移動終端由多種工業(yè)智能手持設(shè)備、紅外熱像儀構(gòu)成,承擔(dān)任務(wù)解析與執(zhí)行、工作記錄、數(shù)據(jù)加密、設(shè)備識別、紅外熱像采集等業(yè)務(wù)功能,結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.3 功能模塊

3.3.1 移動作業(yè)主站主要功能

(1)任務(wù)發(fā)布與監(jiān)督管理。在移動作業(yè)主站中選擇一系列的紅外測溫工作任務(wù),如:變電巡視、線路巡視、站房巡視等工作等,指定工作設(shè)備、工作人員,生成待處理任務(wù)。

工作相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)、銘牌信息、相關(guān)設(shè)備的工作情況均自動打包下載至移動作業(yè)終端。

對于已經(jīng)下發(fā)的工作任務(wù),在生產(chǎn)管理系統(tǒng)端可以從工作完成情況、設(shè)備使用情況兩個方面監(jiān)督當(dāng)前工作的完成情況。工作任務(wù)方面,可以查看當(dāng)前人員實(shí)時回傳的測溫記錄、進(jìn)行過的查詢信息,設(shè)備使用方面,可以通過GIS平臺查看設(shè)備運(yùn)行軌跡及當(dāng)前位置。通過兩方面在總體上把握各個工作組的工作情況。

(2)歷史工作查詢。每次移動任務(wù)下發(fā)后,原始下發(fā)數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)、回填工作數(shù)據(jù)、工作位置、工作人員信息等都會以歷史版本的形態(tài)保留,存檔時間通過移動作業(yè)平臺配置系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整?？筛鶕?jù)工作班組、人員,時間段,電力設(shè)備幾個角度單獨(dú)或組合查詢歷史工作任務(wù)。

(3)終端設(shè)備管理。在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中,建設(shè)相應(yīng)的移動作業(yè)設(shè)備管理模塊,針對各個設(shè)備當(dāng)前的設(shè)備工作情況,工作任務(wù)情況,設(shè)備、人員的配備情況等進(jìn)行逐一監(jiān)控,并可以遠(yuǎn)程針對某臺設(shè)備進(jìn)行任務(wù)終止、數(shù)據(jù)鎖定、數(shù)據(jù)清除等一系列的數(shù)據(jù)安全保護(hù)工作。

3.3.2 移動終端主要功能

(1)任務(wù)接收與執(zhí)行。在移動作業(yè)終端接收到主站下發(fā)的任務(wù)后,根據(jù)指定工作設(shè)備,根據(jù)紅外測溫管理要求,開始進(jìn)行紅外測溫工作。如果測量過程中發(fā)現(xiàn)異常,通過缺陷管理模塊,填報(bào)相關(guān)缺陷記錄。

(2)到位監(jiān)督管理。根據(jù)移動終端的GPS功能,可以對終端到達(dá)的位置進(jìn)行軌跡回放,定位召喚。對紅外測溫工作任務(wù)管理,達(dá)到了很好的監(jiān)控管理手段。

(3)設(shè)備信息及歷史查詢。在移動終端可以對工作任務(wù)范圍內(nèi)的設(shè)備的臺賬信息、工作任務(wù)信息、測溫記錄等信息進(jìn)行查詢。

3.3.3 設(shè)備識別

通過紅外線識別條形碼技術(shù),將現(xiàn)場的設(shè)備編碼與生產(chǎn)管理關(guān)系的編碼建立對應(yīng)關(guān)系。在紅外識別條形碼獲取到設(shè)備的條碼之后,終端服務(wù)模塊通過訪問數(shù)據(jù)接口得到現(xiàn)場設(shè)備編碼,然后在終端數(shù)據(jù)庫檢索生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)備編碼,找到生產(chǎn)管理系統(tǒng)對應(yīng)的設(shè)備編碼。設(shè)備識別為紅外熱像測量記錄做好設(shè)備信息對應(yīng)關(guān)系。

3.3.4 紅外熱像

通過紅外熱像技術(shù),測量設(shè)備溫度,借助設(shè)備識別功能將測量記錄與生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過移動終端,將測量數(shù)據(jù)實(shí)時傳入生產(chǎn)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了從測量記錄獲取、設(shè)備識別、數(shù)據(jù)傳輸自動化服務(wù),并且保證了數(shù)據(jù)獲取的及時性、完整性、正確性。并且大大提高了工作效率。紅外熱像圖如圖2。

3.4 技術(shù)架構(gòu)

3.4.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)層是整個體系最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)部分,主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)引擎。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫即主站數(shù)據(jù)庫,是存放生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、移動作業(yè)數(shù)據(jù)、平臺數(shù)據(jù)等各種的綜合數(shù)據(jù)庫。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)引擎即建立在主站數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫引擎服務(wù),數(shù)據(jù)引擎和數(shù)據(jù)庫共同構(gòu)建了展現(xiàn)給服務(wù)層、應(yīng)用層等的數(shù)據(jù)倉庫。

3.4.2 應(yīng)用服務(wù)提供

應(yīng)用服務(wù)層有四個方面內(nèi)容:

生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)最基礎(chǔ)的應(yīng)用服務(wù),主要的業(yè)務(wù)、圖形和數(shù)據(jù)處理的服務(wù)。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)與其他電力系統(tǒng)的接口服務(wù),為其他系統(tǒng)提供電力生產(chǎn)最基礎(chǔ)的臺帳、圖形和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);另外,接口服務(wù)還為移動終端和移動子站提供與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的接入服務(wù)。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)移動作業(yè)服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)與移動作業(yè)平臺系統(tǒng)(PI3000Mobile平臺系統(tǒng))進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的服務(wù),為移動作業(yè)終端和移動子站進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)入庫、設(shè)備注冊、設(shè)備校驗(yàn)、登錄校驗(yàn)等系統(tǒng)校驗(yàn)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理的服務(wù)。

移動作業(yè)平臺服務(wù)(PI3000Mobile平臺系統(tǒng)),是為移動子站、移動作業(yè)終端提供平臺應(yīng)用服務(wù)的,主要負(fù)責(zé)為移動子站、移動終端提供任務(wù)數(shù)據(jù)包分發(fā)、與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)級任務(wù)包管理、與安全接入平臺聯(lián)通等服務(wù)。

3.4.3 通信網(wǎng)絡(luò)層

安全接入平臺,是隔離電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的主要屏障,保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

APN,是移動子站和移動終端的無線接入點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信服務(wù),是對移動子站、移動終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的管理服務(wù)。

3.4.4 安全接入平臺

國家電網(wǎng)安全接入平臺系統(tǒng)主要由安全接入終端層、安全通道層、安全接入平臺層、業(yè)務(wù)訪問層等構(gòu)成,提供移動終端安全認(rèn)證接入、訪問控制、安全數(shù)據(jù)交換與業(yè)務(wù)訪問等基本功能。

其中安全接入終端層表示了各種移動終端如便攜式筆記本、手機(jī)、PDA等以及部署于終端上的安全軟、硬件模塊、移動應(yīng)用軟件模塊等。

安全通道層表示由GPRS/CDMA/3G等無線網(wǎng)絡(luò)承載,并經(jīng)過移動終端和接入平臺間建立加密隧道后形成的安全傳輸通道。

安全接入平臺層是系統(tǒng)的核心和主體,主要由安全接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、安全交換服務(wù)系統(tǒng)、身份認(rèn)證系統(tǒng)、集中監(jiān)管系統(tǒng)等組成,完成移動終端從認(rèn)證接入、訪問控制、數(shù)據(jù)交換、業(yè)務(wù)訪問、集中監(jiān)控、安全審計(jì)等重要功能。通過總部、網(wǎng)省公司、地市公司的三級安全接入平臺級聯(lián),可實(shí)現(xiàn)上下級集中統(tǒng)一配置管理、各種信息的實(shí)時交換、終端及設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控等。

3.4.5 移動終端(見圖3)

主要包括以下幾個方面:

設(shè)備狀態(tài)采集接入,是指移動終端將智能采集終端的數(shù)據(jù)接入,并提供給業(yè)務(wù)運(yùn)行模塊進(jìn)行查看。

GPS導(dǎo)航定位,移動終端可開啟GPS裝置進(jìn)行定位導(dǎo)航,并可輔助業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行設(shè)備確認(rèn)。

業(yè)務(wù)運(yùn)行模塊,主要進(jìn)行業(yè)務(wù)作業(yè)。

移動作業(yè)應(yīng)用,是移動終端業(yè)務(wù)運(yùn)行的主體平臺框架,通過其與移動子站或應(yīng)用服務(wù)層聯(lián)通。

自動采集,紅外熱像獲取設(shè)備溫度信息。手工錄入,缺陷記錄。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)平臺應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)備測溫記錄與生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)時自動化關(guān)聯(lián),解決從測量記錄獲取、設(shè)備識別、數(shù)據(jù)傳輸自動化服務(wù),并且保證了數(shù)據(jù)獲取的及時性、完整性、正確性,大大提高了工作效率。通過移動終端的GPS功能,可以紅外測溫工作任務(wù)進(jìn)行跟蹤或軌跡回放,達(dá)到了很好的監(jiān)控管理手段。

[1]關(guān)于部署安全接入平臺的信息運(yùn)行〔2011〕213號.

[2]Q／GDW 468-2010紅外測溫儀、紅外熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范.

[3]國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)移動作業(yè)應(yīng)用功能需求規(guī)范.

[4]國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)與移動終端集成規(guī)范.

[5]中國移動通信集團(tuán)公司《中國移動通信本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書》.

[6]GB/T13702-92計(jì)算機(jī)軟件分類與代碼.

This article briefly describes the design of the management system and the key developments.

integrated monitoring;data collection;distribution

杜強(qiáng)(1961—),女,山東濟(jì)南人,研究生,高級工程師,主要從事電力系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)管理工作。