水電生產管理信息系統移動作業應用平臺的設計與實現

李建光，秦 飛，王欣欣，邱 陽 ，吳志峰

（1.國網新源控股有限公司，北京市 100761；2.北京許繼電氣有限公司，北京市 100085；3.湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南省長沙市 410213）

水電生產管理信息系統移動作業應用平臺的設計與實現

李建光1，秦 飛2，王欣欣2，邱 陽3，吳志峰3

（1.國網新源控股有限公司，北京市 100761；2.北京許繼電氣有限公司，北京市 100085；3.湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南省長沙市 410213）

水電資源作為可再生清潔資源，是我國能源的重要組成部分，隨著電力體制改革的逐步深化，水電企業面臨的內外環境正在發生深刻變化。水力發電所具有的符合國家能源政策、發電成本低的競爭優勢在當前局勢下，必然要求其提高管理水平和經營能力。現代水電企業的管理和生產一般分布在不同的地理區域。這種空間上的分散性大大增加了水電企業內部管控的復雜程度。因此，借助水電生產管理信息系統移動作業應用方法引入先進的管理思想和管理模式，已成為水電企業發展的迫切需要。本文主要目的在于提供水電生產管理信息系統移動作業應用平臺，以有效地保障業務流程的通暢性和數據的準確性，避免數據錄入的重復性，方便、快捷地實現工作內容的構建，有效規避了理解程度的差異，優化資源配置、重造移動作業應用管理模型，提升水電企業數據質量，提高現場工作人員效率，為決策層提供高度的輔助決策水平管理能力。

水電生產管理信息系統；移動互聯；一體化

0 引言

國網新源控股有限公司（以下簡稱“新源公司”）通過水電生產管理信息系統（以下簡稱“HPMS”）在資產管理、設備運維、檢修管理、技術監督和信息管理等方面取得了顯著的成就，但仍然存在很多亟待提升的地方，在業務層面需要切入高效、協同的移動作業支撐平臺，在管理層方面需要全方位、全過程的移動管理輔助手段，在決策層方面需要先進性智能化的移動決策支持工具。通過HPMS移動應用體系的研究和項目建設，能夠最大限度地了解在線設備資產狀態，從而達到有效地提升設備使用率和降低、減少設備的再投入的目的。

HPMS移動作業應用平臺遠景目標是：在現有HPMS建設成果的基礎上，進一步深化新源公司HPMS移動作業應用，推動HPMS的配套設施，實現移動互聯+業務擴展。移動作業應用平臺配合HPMS實現數據信息的及時采集傳遞、消除“信息孤島”的問題，建立和健全“大數據、大信息、精管理”的戰略信息化目標。

HPMS經歷了基礎搭建、業務推廣兩個階段，已經初步打造了設備精細化管理運維體系和深入建設了運維檢修一體化的管理體系。HPMS自上線以來，搭建了統一、集中的、精細化的生產管理體系和業務運行平臺，全面支持資產設備全生命周期管理、資產設備項目全生命周期管理、運維檢修一體化全流程閉環管理，對生產管理和運維檢修等核心業務體系提供了有效的支持，提升了各級運維檢修部門在設備資產管理、運維檢修管理、項目管理等方面的管理水平力度，對相關業務信息數據做到了統一掌控，強化了信息共享，提升了跨部門業務協同能力，達到了系統建設的業務目標。

深化應用階段，在繼續完善深化業務流程的基礎上，依托“移動互聯+”建設體系，搭建“移動兩票”、“移動缺陷”、“移動巡檢”、“移動技術監督”、“移動KPI”多個完整的業務應用模塊。在移動兩票部分，由最初的PC端錄入信息方式變成了PC端和移動端的數據錄入方式，實現了雙通道信息數據的采集，有效的提高現場工作人員的工作效率，提升了數據的準確度和獲取數據的便捷度；在移動缺陷部分，通過移動終端進行現場缺陷的發現，及時定位缺陷信息，為缺陷分析提供了時間基礎；在移動巡檢部分，建立起巡檢區域、巡檢路線、巡檢點3個方面實現的點、線、面的全方位巡檢和巡檢計劃、巡檢任務、巡檢記錄的全程一體化巡檢信息模塊，打通移動巡檢業務的全鏈條，實現精細化巡檢。在移動技術監督部分，通過與移動端的對接，建立技術監督實時管理體系，并將繼續深入應用，進一步優化信息采集、數據實時、共享應用等管理內容，使技術監督體系的支持工具更加完善；在移動KPI部分，應用數據倉庫和數據挖掘技術，及時整理統計業務數據，在移動終端進行數據可視化展現，為高層決策提供輔助作用。

1 需求分析

經多年的發展，已經成為國家電網公司的核心支柱產業單位之一，由2大業務板塊、24個分（子）公司組成的大規模產業公司。隨著業務規模的增長、業務單位的增加、業務領域與鏈條的延伸，“大數據、大信息、精管理”的基礎措施體系建設在不斷地深入推進。HPMS移動作業應用平臺實現終端用戶通過移動應用客戶端進行兩票數據、缺陷信息、巡檢數據和技術監督的錄入，打破傳統信息的錄入方式，建立起雙通道數據信息的錄入，為“大數據、大信息、精管理”體系的建立提供了有力的保障，為“云”服務的大數據處理奠定了堅實的基礎。

新源公司在生產管理方面應用信息化管理集成技術相對成熟，集中運作能力相對比較全面。先進的技術、成熟的經驗、完善的管理為“移動互聯+”新技術的應用奠定了基礎。隨著業務的深化應用和擴展，驅動著信息化技術手段的不斷向前發展，因此在業務管理和技術支撐服務方面逐漸顯現出以下的難題：

（1）數據采集單一，制約數據采集的便捷性。

（2）信息傳遞不及時，影響運維管理的要求。

（3）流程處理滯后，造成溝通時間成本增加。

（4）數據匯總的及時性，影響決策分析。

（5）工作效率低下，精細化管理受到影響。

為了配合完成HPMS的深化應用，適應HPMS移動應用“科技化、信息化、智慧化”的建設要求，全面支撐HPMS移動應用業務管理，實現“大數據、大管理、精管理”的戰略目標，推動HPMS移動深化應用再上一個新臺階，建設HPMS信息化管理一體化全方位信息化平臺，支撐HPMS一體化、精細化的管理模式，新源公司已經充分地認識到這一點，同時對此也做出相應的管理策略，提高信息傳遞性、保障流程處理的通暢性、提升數據采集和匯總的及時性等三性的重要性，并予以高度重視。在“大數據、大信息、精管理”戰略目標特色鮮明的前提下，推動移動應用信息化的建設，其必要性主要體現在以下幾個方面：

（1）提供便捷的數據采集終端。

（2）集中優化資源管控機制。

（3）提高實時決策輔助作用。

（4）改善精細化管理水平。

通過移動作業應用的建設，HPMS移動應用將打破傳統的工作制式，進入移動互聯時代，在信息應用的廣度和深度方面都將會有一個“質”的飛躍，為新源公司HPMS移動應用“科技化、信息化、智慧化”應用奠定了良好的基礎，為“大數據”的應用和“云”服務的發展提供了有力的保障。

2 設計與實現

結合HPMS管理要求，面向新源公司本部及下屬各級單位實現統一的、覆蓋全公司各級單位及相關部門管理設備的、核心功能完整穩定的“一級部署、兩級管理、多層應用”的移動作業應用平臺，促進新源公司設備精益化管理的提升，符合“大數據、大信息、精管理”的戰略發展目標，為信息化建設再上一個新臺階“增磚添瓦”，為新一代移動互聯信息技術的推廣應用“保駕護航”。

以公司化的管理模式為導向，新源公司本部牽頭，公司下屬各級單位配合的戰略發展思路為指導原則進行移動應用的集成實現。綜合移動兩票、移動缺陷、移動巡檢、技術監督、移動KPI等360度多維立體管理視角，推動HPMS的深化應用，引導HPMS移動應用的廣泛實施應用。

HPMS移動作業平臺的設計原則：

（1）統一性原則：在保證HPMS原有數據管理模式的前提下，實現移動作用應用數據的再接入，即“多終端數據錄入，單一的數據歸集管理”。

（2）3A原則：符合任何時間（Anytime）、任何地點（Anywhere）、任何事情（Anything）的處理。

（3）開放原則：是平臺建設基本而關鍵的一步，主要體現在技術的實現上，數據接口采用標準化的協議，方便平臺的擴展與各類終端設備的對接。

（4）實用原則：不僅注重相關業務數據采集功能的完善，同時也進行了相關流程的優化，使HPMS相關業務更加完整和流暢。

（5）規范原則：規范原則主要體現在標準化和規范化的基礎上，不僅符合業務方面的標準，也要功能統一化、結構模塊化、數據格式標準化、代碼風格一致化、文檔資料規范化，還要采用國內外主流標準體系作為技術框架。

（6）可靠性原則：在成本可以接受的前提下，從平臺結構、網絡設計、技術服務等方面最大限度地減少故障的發生，同時提供相應的應急策略。

（7）可持續原則：結合國內外先進的計算機軟硬件技術、信息技術、網絡通信技術，立足于長遠發展，盡可能延長平臺生命周期，提供高規格的性價比，減少投資風險，保證投資安全。

（8）安全保密原則：嚴格遵循國家信息安全標準及國家電網信息安全標準，提供多層次、多渠道、全方位的保密措施，有效防止各種形式與途徑的非法侵入和機密信息的泄露，保證數據接入、存儲、傳輸等所有環節的安全。

結合HPMS移動應用總體設計原則及思路進行相應功能模塊的劃分，并參考國內外成熟的、先進的移動應用建設經驗，規劃設計出的移動作業應用平臺，以服務器端為主，以客戶端為輔相結合的設計模式。

HPMS移動作業應用平臺總體架構如圖1所示。

HPMS移動作業應用平臺由兩部分組成：服務器端+客戶端。其中，服務器端的主要職能是數據維護、賬號管理、運行監控、數據交換、授權管理、日志管理、設備管理、消息管理、安全防護等，主要完成服務器端配置數據庫的連接及“元”數據的維護、各類用戶賬號及安全驗證的管理、平臺整體操作的監控運營、請求操作與HPMS業務數據的交換、設置不同角色權限范圍下應用的使用、日常操作記錄的追溯、接入的移動應用設備的管理、各類消息信息的推送、安全防護策略的應用等服務；客戶端的主要職能是通過登錄訪問相關業務，進行相關業務數據的查看、增添、刪除、修改、查詢、審核等基本操作，為各類人群提供高效、便捷、簡單、靈活的工作方式。

圖1 總體架構圖Fig.1 The overall architecture diagram

2.1 業務架構

HPMS移動作業應用平臺采用“集中管理”的部署方式，建設“一級部署、兩級管理、多層應用”的現代化HPMS信息系統。利用數據倉庫和數據挖掘等先進技術，通過數據倉庫匯集HPMS關于兩票、缺陷、巡檢、技術監督的數據，通過數據挖掘進行數據的在線分析，增強科學決策的輔助作用。隨著“大集中管理”的HPMS管理方式的深化應用，消除HPMS與移動作業應用平臺“信息孤島”的問題，從而達到提高“精管理”的效力，提升各類人員的工作效率，降低數據的錯誤率，保證數據的精準度。

HPMS移動作業應用平臺業務架構如圖2所示。

圖2 業務架構圖Fig.2 Business architecture diagram

移動兩票分為移動工作票和移動操作票。移動工作票包括工作票編號、工作票名稱、工作票類型、工作負責人、工作時間、工作地點、工作內容、險點分析、安全措施及關聯的多媒體文件；移動操作票包括操作票編號、操作票名稱、操作票類型、操作人、操作時間、操作項、危險點分析及關聯的多媒體文件。移動兩票集中體現了一線工作人員的工作真實狀況，實時反映現狀問題及相關的解決措施，有效的預防設備危險的控制。通過移動應用客戶端實現兩票信息（包括票面內容及所關聯的危險點分析數據）的現場執行。

移動缺陷包括缺陷編號、缺陷描述、缺陷等級、缺陷設備、發現人、發現時間及定位缺陷位置描述的圖片，第一時間將現場發現缺陷提交到HPMS，為后續消缺工作贏得了時間。

移動巡檢分為巡檢點、巡檢區域、巡檢路線、巡檢計劃、巡檢任務、巡檢記錄，構建360度全方位的三維立體巡檢模式。其中，所述移動巡檢點的信息包括巡檢點編號、巡檢點名稱、巡檢內容、巡檢位置、資產設備等基本信息內容和巡檢類型、巡檢標準、巡檢值列表等關聯信息以及所建立的巡檢區域、子巡檢點的關系；所述巡檢區域的信息包括巡檢區域編號、巡檢區域名稱、條形碼等基本信息內容和所包含的巡檢點信息；所述巡檢路線的信息包括巡檢路線編號、巡檢路線名稱等基本信息內容和巡檢點、巡檢點區域等關聯信息以及所建立的巡檢人員的關系；所述巡檢任務的信息包括巡檢任務編號、巡檢任務名稱、巡檢人員、計劃開始時間、計劃結束時間等基本信息內容和所建立的巡檢任務明細等關系；所述巡檢計劃的信息包括巡檢計劃編號、巡檢計劃名稱、任務狀態、計劃周期等基本信息內容和計劃明細、有效時間、巡檢人員、關聯信息等；所述巡檢記錄的信息包括巡檢記錄編號、巡檢記錄名稱、實際開始時間、實際結束時間、實際巡檢人員等基本信息內容和巡檢點、巡檢區域等關聯信息；移動技術監督信息包括電能質量、電氣設備性能、化學、電測、金屬、熱工、節能與環境保護、保護與控制系統、自動化、信息通信、水機、水工共計12個專業的試驗數據信息。

各個專業又包括各自專業維度對應的信息數據采集設備和目標數據等基礎信息數據；移動KPI包括移動兩票數據的在線統計分析、移動缺陷單的在線統計分析、水電生產指標（常規水電發電量、抽水蓄能發電量、機組啟停記錄）的信息數據。

2.2 應用架構

HPMS移動作業應用平臺根據新源公司本部、下屬單位及各部門各類人群服務的需求，建立起各自的應用體系。不僅包含了移動兩票、移動缺陷的職能，也包含了移動巡檢的職能，還包含了移動技術監督、移動KPI的職能。為公司本部與下屬單位、下屬單位與各級部門、各級部門與各類人群建立起連接的“紐帶”；為單獨的個體（公司本部、下屬單位、各級部門、各類人群）與數據架設起“橋梁”。在“紐帶”和“橋梁”的作用下，HPMS移動作業應用平臺形成了“綱”與“目”的體系結構。在“綱”與“目”的體系結構下，推動著HPMS移動化應用。為“大數據、大信息、精管理”核心戰略目標的實施落地，提供了業務管理的保障體系作用。

HPMS移動作業應用平臺應用架構如圖3所示。

圖3 應用架構圖Fig.3 Application architecture diagram

HPMS移動作業應用平臺主要面向新源公司本部以及轄下各級單位的領導層及一線人員等3類人群提供相應的服務。一線人員主要關注移動兩票的現場執行、移動缺陷的上報、移動巡檢、技術監督數據采集等方面的相關內容；各級單位的領導層關注的是移動兩票的審核、移動巡檢的監督等審核監督；高層領導關注的KPI儀表與決策依據。

對一線人員而言，通過移動兩票實現遠離PC的情況下可以實時準確地查看和執行工作票和操作票等相關內容，減少溝通成本，提高工作效率；通過移動缺陷實現缺陷信息的上報；通過移動巡檢實現巡檢區域、巡檢路線、巡檢點、巡檢計劃、巡檢任務、巡檢記錄的一站式的查詢、填寫和執行，方便快捷地完成相關工作內容；通過移動技術監督實時地填寫相關試驗數據，從根本上治理了以下問題：

（1）信息收集、數據處理以手工為主，工作繁瑣，工作量大，而且很多重復工作，效率低下；

（2）信息反饋不及時，有時試驗結束后2個月電站還沒收到試驗報告，實時性不好；

（3）試驗數據無法實現共享和應用，實現不了網絡數據分析和狀態評價的功能，公司系統內各電站設備運行狀況也缺少橫向比較分析。

對各級單位的領導層而言，通過移動兩票的審核手動簽名機制實現責任的原始追溯，有效地避免工作環節責任的劃分；通過移動缺陷的消息推送來實現缺陷信息內容的審核提醒，由被動發現審核任務變為自動發現審核任務，極大地提高工作效率；通過移動巡檢有效地監督一線工作人員工作的安排，及時發現問題、解決問題、知識歸集；通過移動技術監督可以有效地審核和管控試驗數據的及時性和準確性。

對高層領導而言，通過儀表KPI以圖形可視化的形式及時地獲取相關數據信息，清晰、直觀、方便地為高效的決策提供良好的輔助作用。

綜上，HPMS移動作業應用平臺的建設對改善業務結構體系起著舉足輕重的作用，不僅為業務目標提供了理論基礎，也為業務實現提供了有力保障，更加及時、方便、快捷地為新源公司各類人群服務。另外，HPMS移動作業應用平臺的建設也符合實際業務操作。在實際操作上簡單靈活，快捷方便地錄入相關信息，達到輕便的目的，實現“拇指操作”的工作方式。

2.3 數據架構

HPMS移動作業應用平臺依托HPMS數據結構體系，因此涉及的相關業務數據屬于SG-186工程項目SG-ERP中歸納的12個數據主題域中的3個主題域。根據HPMS移動作業應用平臺業務性質區分，可以將其數據細化出臺賬、“兩票”、生產運維、項目管理等4個主題域。

2.4 技術架構

HPMS移動作業應用平臺服務器端采用的是4層技術架構模式，即：數據層、邏輯層、功能層、展示層。根據新源公司相關管理規定、標準及相關技術要求，采用J2EE架構體系、SOA信息通信技術作為核心研發技術。客戶端采用Hybrid App的開發模式，將成熟的移動應用技術IOS及ANDROID作為技術平臺，同時融合了先進的HTML5技術，更加快捷、高效地完成HPMS移動應用。

HPMS移動作業應用平臺技術架構如圖4所示：

圖4 技術架構圖Fig.4 Technical architecture diagram

（1）數據層：采用關系型數據庫+非結構化文件方式，存儲二維結構數據和文本、圖片視頻、語音等多媒體“大數據”文件。

（2）邏輯層：采用業務數據模型實現業務數據邏輯的整合。通過業務數據模型的建立，實現數據接入、分析等系列的操作邏輯。

（3）功能層：采用基礎核心+業務操作機制實現“一次開發部署，多級應用”的整體設計理念，與HPMS進行數據交互，為體系的科學、有效的建立、應用提供了有力的保障。

（4）展示層：多終端設備信息展示，界面友好，符合大眾人群的操作使用習慣。

2.5 安全架構

HPMS移動作業應用平臺遵循國家電網公司相關安全規范和安全策略，結合新源公司安全管理規范要求及網絡安全管理標準，移動作業應用平臺整體部署方式服務器端部署在企業內網，通過防火墻攔截非法侵入，通過通信專線來建立內網與外網的互聯。本部公司、外地下屬產業單位移動客戶端通過4G網絡或內部WIFI環境進行訪問，確保每個環節都有可靠的安全保護，可全方位保護系統安全，終端接入、網絡傳輸、存儲等各個環節均有安全機制保障。

HPMS移動作業應用平臺網絡架構如圖5所示：

3 平臺特色

HPMS移動作業應用平臺的分為兩個部分組件：后臺服務器端和移動應用客戶端。其中，服務器端采用的是J2EE架構體系和主流數據庫相結合的方式，以及SOA信息通信技術作為核心研發技術，同時融合了先進的HTML5技術，為移動應用服務提供了良好的技術支撐；移動應用客戶端主要采用原生態的開發模式，即OBJECT-C開發相關的IOS系統的應用，JAVA開發相關的ANDROID系統的應用，同時我們也結合HTML5技術進行“一次開發，多次應用”的開發模式，其重要目的是適用于搭載IOS和ANDROID操作系統的手機、平板等移動終端設備，因此，在技術方面具有先進性、成熟性、開放性、擴展性、友好性和可維護性的特點：

（1）先進性：先進的開發模式為平臺的應用的迭代帶來了便利；先進的應用模式為HPMS生態體系創造了生機；先進的產品技術實現移動作業的在線應用，及時準確的傳遞信息數據。

（2）成熟性：實現HPMS業務單一數據的交換，也實現圖片、音頻、視頻等多媒體信息的采集和歸檔。

（3）開放性和擴展性：業務的“微”應用拆分、多終端設備和多維度數據交互、業務服務的定制和擴展。

（4）友好性和可維護性：界面直觀易用、標準體系方便調用、流程機制清晰透明、強大的數據可視化等為HPMS移動作業應用提供了基礎。

（5）完整和安全性：完善的日志管理、數據更新審核、審計等多種手段防止系統數據被竊取和篡改。

4 結束語

經過HPMS信息化管理經驗的不斷沉淀和積累，使企業的業務流程更加標準化、規范化。為盤活資產、優化資源配置提供了有力保障，為設備資產的合理化運維提供了有力依據，為企業管理層領導提供了決策分析的管控能力。HPMS移動作業應用平臺采用移動互聯、大數據、“云”服務相結合的創新模式，提供管理和技術支撐平臺，實現數據共享，推進應用集成，促進流程優化，展示統一內容。在推進生產管理信息化建設步伐的過程中，更加科學、合理地從多維度對“優質資良、服務優質、業績優秀”進行了詮釋；在打造“智慧電廠”的過程中時，有機地建設HPMS的“綠色大生態”生產管理信息系統。

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The Design and Implementation for HPMS（Hydropower Production Management Information System）Mobile application platform

LI Jianguang1，QIN Fei2，WANG Xinxin2，QIU Yang3，WU Zhifeng3
（1.State grid Xin Yuan company Ltd.，Beijing 100761，China；2.XJ Electric Co.，Ltd.，Beijing 100085，China ；3.Hunan Heimifeng pumped storage power Co.Ltd.，Changsha，410213，China）

Hydropower resources，as renewable resources，is an important part of China’s energy.With the deepening of the reform of the electric power system，the internal and external environment of hydropower enterprises is undergoing profound changes.Hydroelectric power plant has the advantages of the national energy policy，the low cost of power generation and the competition advantage in the current situation，and it is necessary to improve the management level and management ability.The management and production of modern hydropower enterprises are generally distributed in different geographical regions.The dispersion of this space greatly increases the complexity of the internal control and management of hydropower enterprises.Therefore，with the introduction of advanced management ideas and management mode，the application method of the management information system of hydropower production management has become an urgent need for the development of hydropower enterprises.The main purpose of this paper is provide hydroelectric power production management information system of mobile operation application platform，to effectively protect the business process the patency of the data consistency and accuracy，which avoid the repeatability of the data entry，convenient and quick work of construction，effectively avoid the understanding of the degree of difference，optimize the allocation of resources，recreate mobile application of activity-based management model，promote the hydropower enterprise data quality，improve the efficiency of field staff，provide the height of the auxiliary decision-making level management capacity for decision-making.

HPMS（hydropower production management information system）；mobile internet；integration

TV-9 文獻標識碼：A 學科代碼：570.6010 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.007

2015-09-25

李建光（1978—），男，本科，高級工程師，主要研究方向：水電站二次專業管理。E-mail：jianguang-li@sgxy.sgcc.com.cn

秦 飛（1984—），男，本科，工程師，主要研究方向：電力信息化。E-mail：fei.qin@139.com

王欣欣（1984—），女，本科，高級工程師，主要研究方向：電力信息化。E-mail：wangxinxin999@126.com

邱陽（1986—），男，碩士，工程師，主要研究方向：電氣工程與自動化、檢測技術與自動化裝置。E-mail：15726314@qq.com

吳志峰（1982—），男，本科，工程師，主要研究方向：水電站設備運行管理。E-mail：zhifeng-wu@sgxy.sgcc.com.cn