基于物聯網技術的配網線路巡檢系統研究與實現

邢毓卿++謝祝平++周炳華

摘 要：該文考慮到現如今電力行業配網線路及設備易受外界因素影響，促使線路上各元件老化、疲勞、損壞，對電力系統的安全運行構成威脅。同時配網設備的更新換代速度快，設備采購的設備型號不同、廠家不一，存在著兼容性問題，會影響搶修效率、延誤工作進度。配網直接面向用戶層，但故障停電、因惡劣天氣取消的停送電信息存在無法及時告知的情況，最終造成話務量多、咨詢工單多的情況發生。結合二維碼技術及移動通信技術為市電網公司達到電力系統“安全、經濟、多供、少損”的運行目標，提供解決方案。

關鍵詞：電力行業 物聯網技術 配網巡檢 主動服務

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0044-03

在電力網中重要起分配電能作用的網絡稱為配電網。配網按電壓等級分類，可以分為高壓配網（35-110kV）、中壓配網（6-10kV）、低壓配網（220/380V）。但在負載較大的特大型城市，220kV電網也有配電功能。電力系統中供電可靠性是供電企業的一項重要技術經濟指標，體現了電力生產技術水平、裝備水平和企業管理水平。而配網線路傳輸過程中的線路設備作為配電網中重要的組成部分，除要承受正常機械載荷和電力負荷的內部壓力外，還因有線路分布廣、高度低、桿上設備多等特點，易受雷擊、強風、洪水、樹竹、鳥害、車輛、外部施工等因素的侵害。上述因素會促使其中各元件老化、疲勞、損壞，如不及時發現和消除隱患則可能造成各種故障甚至事故，對電力系統的安全運行構成威脅。

與此同時，配網設備的更新換代速度快，電力企業下發的設備型號不同、廠家不一，存在一定的兼容性問題。因為外觀相似，設備安裝完畢后較難區分，設備新裝時兼容性問題不是很明顯，但不同廠家、型號的設備投入配網運行后，設備變更時兼容性矛盾就顯現。特別是故障搶修、設備輪換時，如果領取的材料、設備與現場不配套，無法實現安裝，影響搶修效率、延誤工作進度，對供電可靠性與優質服務都存在影響。

配網直接面向用戶層，是信息發布、提供咨詢的第一通道。當前計劃停電信息發布有登報、電視臺播報、粘貼停電信息等手段。這些途徑均無法實現用戶對信息的獲取要求，且耗費大量的人力、物力資源。而故障停電、因惡劣天氣取消停電等不可預知的停送電信息存在無法及時告知的情況。造成話務量多，咨詢工單多，對電網服務要求提出了不小的挑戰。

1 保證設備安全穩定的手段：巡視、檢修

線路巡視、檢修工作是有效保證配網線路及設備安全運轉的一項基礎工作，也是確保設備信息準確的一個途徑。通過巡視來掌握線路運行狀況及周圍環境的變化，發現設備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體檢修意見，以便及時消除缺陷、預防事故發生，或將故障限制在最小范圍。通過巡視來核對基礎資料，準確獲取基礎資料，為設備變更時設備選取提供參考依據。保證輸電配網線路安全穩定運行，縮短故障處理時間。

2 供電公司配網線路管理現狀分析

現如今，余杭區供電公司轄區內各供電所承擔管理的電力線路地域廣、線路長、設備多、人力資源短缺，如何提高巡檢效率、提高設備信息的準確率是迫切需要解決的問題。同時如何快速準確地掌握被巡檢線路的設備信息、缺陷情況，然后將巡查到的信息迅速準確地反饋回來，并及時作出正確的反應也是亟需解決的問題。

受轄區面積廣、用戶多、分布散等因素制約，登報、電視臺播報、粘貼停電信息都無法滿足停送電信息的及時發布，為保障優質服務，及時發布信息，減少話務量、減少咨詢工單成了如今迫切需要解決的問題。

3 配網線路管理方式的研究

根據以上的問題，我局從實際管理需求出發，以GIS和PMS系統現有的線路定位、資料采集、缺陷流程等功能為依托，依據電網公司基層配網巡檢人員日常工作需要，結合現如今物聯網技術設計出的配網線路巡檢系統方案。以協助消除在日常工作中遇到的諸多問題，是對GIS、PMS等系統功能的補充與完善，以達到提升配網線路設備資料的準確性，提升工作效率，提升優質服務的目的。

通過物聯網技術能夠快速準確的定位被巡檢線路，通過無線網絡技術可實時獲取到該線路的詳細信息。工作人員可通過手持終端對現場發現的缺陷隱患情況進行實時記錄、對巡視設備信息進行實時修改，并上傳至服務器端。日常搶修人員可以通過手持終端對故障停電進行及時的停電信息發送，以便用戶第一時間掌握一些不可預知的停電信息。

3.1 研究內容原理簡述

該項目主要研發一套基于物聯網技術的配網線路巡檢系統。物聯網是建立于物與物、物與人之間的聯系。該系統通過裝置在桿號牌上的二維碼來定位獲取記錄桿上設備的詳細信息和缺陷隱患信息，是實現物與物、人與物之間聯系的一把鑰匙。

為了方便線路巡檢人員更加便捷地了解被巡檢線路的信息情況，采用二維碼的方式來存儲設備信息。巡檢人員通過手持端系統軟件掃描二維碼，可快速識別出被巡檢設備的關鍵字段信息，系統通過這些關鍵字段信息利用無線網絡傳輸信息、數據庫索引等方式，快速、準確地獲取到服務器端關于此設備的詳細信息，以及包含被巡檢設備的歷史缺陷隱患的信息。巡檢人員可以對設備信息進行現場核對、修改。與此同時，巡檢人員還可通過攝像頭拍照及文字記錄方式將發現的隱患缺陷情況通過無線網絡回傳至服務器端的配網線路巡檢系統平臺上。配網線路巡檢平臺則對電力線路的信息進行管理、分析及統計，為電力線路的安全運行情況提供可靠依據。

服務器端配網巡檢平臺上還可以將現場作業人員通過手持終端回傳回來的停、送電時間及時做出整理，并劃分出停電范圍，同時也是為方便電網用戶更加及時有效地了解到停送電信息。通過配網線路巡檢平臺，可對停電范圍內影響到的重要用戶進行短信告知。巡檢人員也可以通過手持終端發布停、送電信息。

為了實現缺陷的有序管理，提高線路檢修效率，減少重復停電，通過配網線路巡檢平臺，計劃停電范圍內的缺陷會自動提醒，巡檢人員可根據缺陷線路及時查看檢修過程中備品備件間中所需備品庫存情況，同時對缺少的備品，系統能夠及時進行提醒。便于在停電時同步快速開展消缺工作，最終達到提升電網整體服務質量的作用。配網巡檢系統結構圖如圖1。

3.2 研究內容的理論或者實踐依據

配網線路巡檢系統是一個集物聯網二維碼技術、移動互聯終端技術于一體的綜合性應用平臺系統，不僅具備傳統Web應用面向工作人員在PC端操作系統的需求，更結合移動互聯網、手持智能設備和基于二維碼的設備定位技術實現了面向戶外工作人員現場作業的需求。

配網線路巡檢系統在系統信息化建設實踐中，既吸收了傳統開發技術的精髓，確保項目實施理論方向的正確性，又結合當前物聯網和移動互聯網技術的發展潮流，實現了項目開發的技術實踐的創新性。

3.2.1 基于傳統Web應用三層架構的創新改進

配網線路巡檢系統在功能上首先是一個基于傳統三層架構的Web應用，包括表現層UI、業務邏輯層BLL、數據訪問層DAL，如圖2。

傳統三層結構分別服務于用戶界面、系統功能實現和數據的增刪改查。鑒于配網線路巡檢系統既用于PC端用戶又用于移動端用戶，既要滿足局域網內應用，又要適配移動互聯網應用，故針對傳統三層架構進行一定的創新性改進，以滿足項目的需求，如圖3。

改進后的三層架構從宏觀上看，仍由表現層、業務邏輯層、數據訪問層三層構成；從微觀上看，表現層被拆分為了移動端UI和PC端UI。而業務邏輯層為了適配兩類表現層通過統一的基于Json的UI數據訪問接口提供上層UI的展示數據，并提供部分針對移動端的數據API。這種改進方式既是架構上的創新，也是架構自然演進的必然趨勢。

3.2.2 系統開發中多語言結合編程快速迭代

經過改造的系統架構，從技術實現上來說是分為三個獨立的子項目實施的，包括：移動端UI子項目、PC端UI子項目、服務端子項目。

三個子項目由于需求的相對獨立性和技術實現的差異性，為了便于快速迭代實現，在定義好業務邏輯層的數據接口的情況下，通過三種對應的編程語言進行實現，即 JavaScript、PHP、Java。

在移動端UI子項目中，JavaScript結合移動HTML5的移動設備界面開發優勢，如同開發Web頁面一樣，快速實現HTML5用戶界面的繪制，并通過JavaScript完成相關的交互功能。

在PC端UI子項目中，借助PHP腳本語言快捷、高效的特性，在Web動態頁面的開發效率上具備其他編程語言所無法比擬的速度。

在服務端子項目中，Java語言天生就是企業級應用系統開發的不二之選。其系統運行穩定、吞吐量大，作為兩類表示層的堅實后端，提供穩定高效的業務邏輯功能，并以Json數據接口的形式提供表示層調用、無縫對接。

配網線路巡檢系統以敏捷開發管理方式，拆分多個子系統并行開發，結合多種編程語言的特性實現了快速迭代的開發模式。

3.2.3 二維碼技術優化搜索過程

配網線路巡檢的現場作業無不涉及各種設備的查驗，通常在信息系統中對設備的定位是通過關鍵字段搜索、并人工在列表中查找來完成的。這樣的方式在現場作業往往顯得十分低效，不能夠滿足現場工作人員的用戶體驗，還降低了工作效率。

然而二維碼技術作為一種安全高效的信息編碼技術，在配網線路巡檢系統的物聯網應用環境下，主要利用其存儲的信息進行設備定位，其信息具備明確的指向性，優化系統的搜索過程，直接給出當前與二維碼綁定設備的信息，無需人工翻頁、查找。

采用二維碼技術進行設備標識定位，直觀高效，結合移動終端設備，即掃即查。

3.2.4 移動智能設備提高作業效率

配網線路巡檢往往涉及大量的現場作業操作，通過傳統PC電子辦公的方式，在惡劣的辦公環境下，既不方便、也不穩定。隨著移動互聯網和大量智能終端設備的發展，尤其是Android系統在移動應用上的發展，極大的促進了移動作業的可能。

現場作業的工作人員如今已經可以淘汰書寫板和紙筆的作業記錄模式，直接使用移動Android設備，結合手持應用系統，通過攝像頭掃描二維碼讀取設備信息，查驗設備后及時通過移動互聯網上傳巡檢記錄，大大提高作業效率。

4 結論

采用該項目的研究成果，可以使工作人員實現資料查找、資料修改、資料實時上傳、統計報表等自動生成，徹底避免數據重復統計，數據準確性低等問題。與此同時能夠實現停、送電信息的主動、及時發布，減少值班室話務量與咨詢工單。配網線路巡檢過程中發現的缺陷、隱患等與計劃停電有序結合，避免因缺陷重復停電的可能，提高供電可靠率。而且同余杭供電公司現有的備品備件智能倉庫連接，可對故障搶修所需的備品物資進行實時查詢，以便做出快速應對，進而提高線路搶修效率，縮短停電時間。研究成果基于物聯網技術，一方面可隨時隨地快速準確獲取并修改線路詳細信息與記錄缺陷情況，達到物物相連。另一方面可最大限度的減少硬件設備投資，減少項目投資成本。項目成果的推廣可使經濟效益更加明顯，對配電網線路的管理模式將產生巨大的創新。

參考文獻

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