基于“狀態機”模型的掃碼操作掌上系統設計

張子悅 沈潤 馬群 王曉輝

摘 要：本文提出一種適用于運維作業的掃碼操作掌上系統，內嵌基于“狀態機”模型的圖-庫-規則-操作票自動生成系統，利用二維碼編解碼技術，實現運維作業由人防到技防的轉變，有效避免了誤操作事故的發生，為人身、電網、設備安全可靠運行提供了有力的保障。

關鍵詞：變電運維;掌上系統;操作票;二維碼

變電站是安全、資產、技術密集集中的單位，操作中發生誤拉合開關、帶負荷拉刀閘等情況會對人身及社會經濟造成不可挽回的影響。傳統的操作票多由人工手寫，為了準確無誤地編寫操作票，工作人員需要擁有豐富的電力系統知識和運行經驗，增加了操作票的書寫難度。電網、變電站系統向著智能化的方向發展，傳統的倒閘操作存在著人為因素多、流程不可控、管理不便等問題，難以確保任務執行時的規范性。[1]隨著變電智能化程度不斷提高以及移動終端的高速發展，為了實現運維工作減員增效，提高運維人員個人承載力成為重中之重，為此本文提出一種提高操作規范化水平的掃碼操作掌上系統。

1 系統功能

掃碼操作掌上系統，主要利用二維碼技術和基于“狀態機”模型的圖-庫-規則-操作票自動生成系統，根據操作任務智能生成操作票，關鍵操作步驟前對設備唯一二維碼進行掃描確認，并實現操作視頻記錄，在跳項、漏項、走錯間隔等錯誤前對管理人員和操作人員發出短信報警提醒，有效避免誤操作行為。該系統將操作用具整合，推進人防到智能防范的轉變，實現過程管控。[2][3]

該系統有效解決變電運維工作中：

1）操作前準備：掃碼操作掌上系統具備多種傳統工具的功能，改變了傳統操作時需要攜帶錄音筆、票夾、紙質操作票、簽字筆等多種工具的現狀;

2）操作中：操作人員按照掃碼操作掌上系統上操作項目逐項掃碼操作，能夠顯著規范運維人員操作規范性，保證操作安全;

3）事故及異常處理：基于狀態機的自動生成操作票系統可以快速響應事故異常，提高事故異常處理效率;

4）數據分析：將值班員操作記錄直接保存數據庫，提供各類統計界面，方便工作量統計與績效考核，同時還可以作為值班員倒閘操作行為、習慣分析的依據;

5）無紙化辦公：節省打印成本。

2 實現方式

2.1 操作票自動生成

掌上系統內嵌基于“狀態機”模型的圖——庫——規則——操作票自動生成系統，本系統是變電站模型構造、面向對象程序設計方法和數據庫管理系統融合的結晶，系統結構圖如下圖所示。

操作票自動生成系統結構圖

本文通過采用“狀態機”模型，構建基于各電壓等級設備的運行狀態的數組，從而描述電力系統一次運行方式。其中，每一個狀態代表一種運行方式，通過狀態之間的切換，模擬運行方式的切換，從狀態機倒推觸發條件，結合規則庫和子程序，通過智能分析，將操作步驟分解為提前設置好的子函數，并自動生成操作票。[4]

2.2 變電站內重要設備二維碼編解碼技術

對于倒閘操作過程中需要重點關注的設備，制作并粘貼成本低、易制作、持久耐用且高密度編碼、信息容量大、容錯能力強的矩陣二維碼標識牌;APP編程實現對QR Code、Code 49、Code16K、Code one 等常用碼制二維碼的解碼功能，將解碼后的二維碼信息與當前操作步驟對比判斷。[5]

本文APP二維碼解碼程序設計：

（1）優化Zxing庫;

（2）利用Captureactivity文件回調寬、高以及字符串三個參數;

（3）跳轉到 CaptureActivity;

（4）通過 cameraManager.openDriver（surfaceHolder），對相機進行初始化，及硬件配置;

（5）通過對 CaptureActivityHandler 的創建，實現解碼類 MultiFormatReader 的配置，畫面的預覽實現，每一幀畫面的數據請求，傳遞，解碼邏輯實現;

（6）最后根據這一幀畫面數據掃碼結果 是成功還是失敗發送，來決定是繼續請求下一幀的畫面信息還是處理掃碼成功的結果。

3 總結

本文提出的基于“狀態機”模型的掃碼操作掌上系統，使用方便，實用性強、易學習，適用于各個年齡層次的工作人員，系統實現了倒閘操作無差錯，由人防到技防的基本實現，能輔助監督操作規范程度，及時提醒操作人員的錯誤步驟，有效避免了誤操作事故的發生，為人身、電網、設備安全可靠運行提供了有力的保障。同時數據庫存儲、服務器升級、人工智能、APP設計等行業的技術革新將會進一步優化系統的相關性能，將會進一步降低該系統的生產及運維成本提高產品利潤率，該系統具備一定的市場競爭力和廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]高三山，孟文.一種基于Q-學習的智能操作票推理方法[J].中國科技論文，2018，2（13）：126-130.

[2]曾利.基于專家系統的智能操作票系統的研究[D].西南交通大學，2017.

[3]潘佳鋒，朱和劍，高捷，等.防誤操作平臺在智能操作票系統中的研究及應用[J].電力系統保護與控制，2018，20（46）：158-163.

[4]董元帥，程健，彭彬，陳欣.基于間隔模型的圖—庫—規則—操作票自動生成方法[J].電力系統自動化，2015，3（39）：84-89.

[5]于洪峰.條碼在生產周轉過程中的應用研究[J].電腦編程技巧與維護，2016（21）：83-85.