基于實物ID的電力精益化管控系統設計

孫曉君 韓超

摘 要：電網資產的統一身份編碼，可以實現規范電網資產數據管理，提升電網安全運行，對促進資產全過程精益化管控具有重要的意義。本文從硬件和軟件的角度，構建基于實物ID的電力精益化管控系統。在硬件方面，對電力物資中的各類實物ID進行統一身份編碼;在軟件方面，從整體架構、功能模塊等方面對精益化管控系統進行設計。結果表明，基于實物ID的電力精益化管控系統規范了電網資產的數據管理，提升了電力企業之間的信息交互，實現了電網設備的監督、定位與故障預警。

關鍵詞：實物ID;精益化管控;預警;定位

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）04-0162-04

Abstract：The unified identity code of power grid assets can standardize the data management of power grid assets， improve the safe operation of power grid， and is of great significance to promote the lean management and control of the whole process of assets. This paper builds a lean power management system based on physical ID from the perspective of hardware and software. In terms of hardware， a unified identity code is performed on various physical IDs in power supplies; in terms of software， a lean management and control system is designed from the aspects of overall architecture and functional modules. The results show that the electric power lean management and control system based on physical ID standardizes the data management of power grid assets， improves the information exchange between power enterprises， and realizes the supervision， positioning and fault warning of power grid equipment.

Key words：physical ID; power lean management and control; early warning; positioning

電網的核心資產之一是輸變電設備，當輸變電設備出現故障時，會造成電網事故，加大電網的安全隱患風險，使電力供應緊張。據統計數據可知，近年來，因為輸變電設備故障而造成的電網事故占所有電網事故的50%。由此可見，輸變電設備的安全安裝、運行和維護對電網正常運行十分重要。另外，由于電力企業重組，發電企業和電網企業各自擔負起安全責任，增加了相互協調的難度，進而使電網的穩定運行難度增加。為確保電網安全穩定運行，電網公司一種統一編碼方式，通過實物ID賦予電力設備獨一無二“身份證”，從而打通了不同電力企業之間的信息交互屏障，實現電網全流程信息共享，進而實現電力精細化管理。目前，現有的電力精益化管控模式存在幾個突出的問題，一是審查過程效率低，二是發現問題追溯難。基于以上電力精益化管控問題，本文提出應用實物ID技術，對電力設備進行編碼，然后打造現場巡檢數據、運行數據、帶電檢測數據技術監督精益化管控平臺，實現了電網全過程的監督預警、統計分析、意見反饋等精益化管控。

1 系統整體架構設計

1.1 系統建設思路

電力精益化管控系統通過實物ID和安全接入平臺，可以實現對巡檢數據、設備運行數據、臺帳數據等數據的統一管理，并通過實時分析數據構建自動預警，達到規范業務平臺的目的。具體思路如圖1所示。

由圖1可知，電力精益化管控系統主要分為3個部分，分別是輸電線路數據采集、數據訪問層、業務應用。其中，輸電線路數據的采集主要依托物聯網技術實現信息的收集、傳遞和通訊，并結合實物ID與安全接入平臺實現了數據共享;數據訪問層是連接輸電線路數據采集和業務應用的中間層，通過將輸電線路采集到的數據轉化為Java對象供給業務應用層。同時也可實現將Java對象轉化為數據并存入數據庫中;數據訪問層可應用實物ID對部門和信息平臺進行分離，但其所有的操作，包括查詢結果解析、參數設置等，都必須在DAO類內完成。業務應用是處理信息和人機交互的重要平臺，通過業務應用可實現數據的采集、數據自動歸集、數據查詢、專項監督和統計分析、報告管理等功能的應用，實現了業務的高水平管理能力。

1.2 系統整體技術架構

本文選用SG-UAP開發平臺作為基礎軟件平臺支撐電力精益化管控系統運行。SG-UAP開發平臺是國家電網公司最新開發，集應用開發和運行管理為一體的管理平臺。該開發平臺具有技術統一、性能高校以及架構柔性的特點，可以為企業級信息系統基礎框架提供安全可靠的服務，同時也可支撐業務系統從設計到開發測試再到發布和運行的整個過程。在電力精益化管控系統開發過程中，SG-UAP平臺為系統開發提供了多種開發組件、插件等服務，加快了項目的開發過程。具體技術架構為：

通過分層架構設計，可以實現展現層、服務信息交換層、業務邏輯層、持久層等多個功能層次的信息交互，并將數據依次進行輸入、傳輸、服務請派和執行等操作。其具體分層結構如圖2所示。

圖2中展現層主要是瀏覽器所展示的內容，包括移動應用業務功能視圖、平臺展現框架、移動應用公共展現組件等頁面;服務交互層主要是連接展現層和業務邏輯層的中間層，通過服務接入點實現通信客戶端和運行服務端的連接;業務邏輯層是提供公共服務的平臺，主要包括移動應用業務邏輯組件、移動應用公共邏輯組件和平臺標準邏輯組件;持久層的主要功能是使數據持久化，以提高數據的訪問能力。

2 系統硬件端ID溯源

由于電網資產的安裝、運行環境不同，加之其本身物理特性的不同，因此在使用實物ID對其進行唯一身份標識時，實物“ ID”通常以二維碼、RFID標簽等作為載體。此外，不同的實物ID標簽安裝時間因不同的資產而有所差別。例如，增量資產的實物“ ID”標簽一般在設備采購時或者調試階段進行安裝，而存量資產的實物“ ID”標簽則是在設備運行維護階段進行安裝。在電網實物資產中，實物ID通常貫穿設備的采購、設備的規劃設計與運行維護、工程建設，以及更新處置全過程的信息索引，從而提高了電力管控系統的精益化管理能力，實現電力管控系統的深化建設。對實物ID的業務邏輯設計思路如圖3所示。

（1）規劃設計。對項目進行項目儲備和立項，同時生成特殊的項目編碼，并根據項目的定義掛接WBS結構。在WBS結構的基礎上，對物資進行編碼，并建立項目編碼、 項目WBS編碼、物料編碼三者之間的關系。

（2）物資采購。在規劃設計完成后，物資部門需要根據規劃設計的數據對申請購買，同時完成購買合同以及訂單管理等業務。當合同生效時生成實物ID，并對其進行項目編碼和WBS編碼以及物料編碼。

（3）工程建設。工程建設階段即對設備的實物ID進行驗收審核，同時檢驗實物ID與物料編碼以及設備資產分類之間的關系是否對應。

（4）運行維護。完成工程建設階段，需要應用PMS創建設備中含有實物ID信息的臺賬，同時將這些數據更新到ERP，應用ERP自動創建功能創建具有多碼聯動性的固定資產卡片。

（5）退役處置當設備運行一定時間后，設備會被淘汰更新。因此在進行設備資產報廢時，可以根據設備的實物ID對需要報廢的設備進行識別，同時根據關聯廢舊物資編碼可實現跟蹤廢物物資處理流程的目的。

3 系統功能模塊設計

3.1 動態模塊化

平臺采用Equinox3.5作為微內核基礎，統一在一個標準的web下運行任何Java EE 1.4應用服務器，因此實現了該系統的模塊化。同時，為使管控系統內部功能更容易區分，內部將平臺的所有業務功能進行拆分并規劃在不同的模塊中，并在OSGi框架中運行。電力精益化管理系統移動終端在構建時，充分利用了該思想，重點針對三個方面對模塊進行劃分。首先，在保證模塊的邏輯和功能完整同時，增加模塊的重用性。其次，為方便各模塊之間的信息交互和松散耦合，需要對每個外部接口進行良好的定義。最后，為避免因內部包更新導致外部模塊運行延遲，需要將內部包與外部模塊進行隔離。

3.2 模型驅動設計

模型驅動的主要設計思想是針對數據的分析和應用的同性，提出一個面對對象的信息系統元模型，并在此的基礎上自動構建整個系統。圖4為平臺的技術分層結構。

由圖4可知，平臺的模型驅動共包括3個部分，分別是客戶端、建模客戶端（瀏覽器）、模型驅動客戶端（web容器）。其中，客戶端主要由業務系統和其他公共套件服務組成;建模客戶端主要是由模型設計器構成;模型驅動服務端主要由建模服務、模型解析、MDA數據訪問、擴展邏輯執行引擎等組件構成。

3.3 狀態采集設計

通過物聯網技術，可以實現實時采集電力精益化管控系統的運行數據。同時應用實物ID可對相關數據進行聯動，搭建一個可視化的數據模型。具體的狀態采集模型如圖5所示。

通過安全接入平臺，可以實現監測、巡檢、檢測數據到電力精益化管控系統的狀態展示;設備臺賬、缺陷數據、試驗數據、檢修數據也實現了到管控系統的展示。

3.4 預告警處理設計

結合實物ID和采集到的各類數據，可以構建電力精益化管控系統的預警分析模型。圖6為電力精益化管控系統移動應用平臺結構圖。

電力精益化管控系統的移動應用平臺可以根據提供的各類數據形成預警分析，并對最終形成的預告警信息進行處理。該移動應用憑條主要包括4個部分，分別是預警分析準備、預警精細化數據關聯、預警分析、預告警處理。通過該平臺可以解決數據同步和安全控制等問題，有利于安全技術架構的構建。

4 數據接口設計

數據接口設計主要是對對外接口的提供對外接口，建立標準Restful接口，為其他應用提供基于實物ID的數據查詢推送接口，保證數據在內網順利流轉。本系統數據接口設計如圖7所示。

5 結語

電網資產的統一身份編碼，可以實現規范電網資產數據管理，提升電網安全運行，對促進資產全過程精益化管控具有重要的意義。本文基于實物ID對電網資產進行統一身份編碼，實現了電網資產的采購、設備的規劃設計與運行維護、工程建設，以及更新處置全過程的信息索引。

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