基于Spring Boot+Vue的二次設備數字化作業系統研究與實現

司超 張軒 韓輝

摘 ?要：二次設備在當前電廠安全穩定運行中發揮著至關重要的作用，而當前現場二次設備及安全自動裝置等二次設備的基礎信息管理仍然采用紙質記錄、人工整理、人工數字化、再強制錄入系統的方式，存在工作量大、易出錯、重復工作的問題，基礎數據收集匯總、填報等工作量大，難以核對，準確性難以保證，出現數據問題查找困難，浪費人力。基于此，依據對當前主流的Spring Boot和Vue框架技術進行的探討研究，整合設計和實現二次設備數字化作業系統，對二次設備運維現場作業進行統一管理。針對于二次設備數字化作業系統的復雜業務，整合Spring Boot和Vue、Element-UI實現系統開發過程中的前后端分離，提高了開發效率和系統的可維護性，同時結合RBAC思想的權限控制技術增強了系統的靈活性和可擴展性。

關鍵詞：二次設備 ?Spring Boot ?Vue ?運維管理

中圖分類號：TP311. 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2021）-04（b）-0155-04

Research and Implementation of Secondary Equipment Digital Operation System Based on Spring Boot + Vue

SI Chao1 ?ZHANG Xuan1 ?HAN Hui2*

（1. JNPC， Lianyungang， Jiangsu Province， 222000 ?China; 2. Shandong Xincheng Tongzhou Electric Power Technology Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Province， 250000 ?China）

Abstract： Secondary equipment plays an important role in the safe and stable operation of power plant. However， the basic information management of secondary equipment such as on-site secondary equipment and safety automatic device still adopts the methods of paper recording， manual sorting， manual digitization and forced entry into the system. There are problems such as heavy workload， error prone and repetitive work It is difficult to check and guarantee the accuracy of the data， and it is difficult to find the data and waste manpower. Based on this， according to the current mainstream of Spring Boot and Vue framework technology， integrated design and implementation of secondary equipment digital operation system， unified management of secondary equipment operation and maintenance field operation. Aiming at the complex business of secondary equipment digital operation system， Spring Boot， Vue and Element UI are integrated to realize the separation of front and back end in the system development process， which improves the development efficiency and the maintainability of the system. At the same time， the access control technology based on RBAC idea is combined to enhance the flexibility and scalability of the system.

Key Words： Secondary equipment; Spring Boot; Vue; Management and maintenance

繼電保護等二次設備在電廠安全穩定運行中發揮著至關重要的作用，繼電保護作為保障電網安全的第一道防線其可靠的運維管理是保障安全穩定供電的重要支撐工作。二次設備設備數量繁多、類型龐雜、邏輯嚴密、信息海量，都表明對于二次設備專業管理是一個復雜而又龐大的系統工程，對其精細化管理的需求也愈發迫切。二次設備現場運行維護和檢修工作面臨工作量大、標準化作業落實難度大、管理標準化程度和信息化程度不高等問題。

本文通過使用基于Spring Boot框架結合Vue、Element-UI搭建前后端分離的管理系統，實現二次設備運維現場作業的數字化、信息化和智能化，最大限度減少漏檢、錯檢，提高現場運維工作的管控水平和工作效率，保證設備長期高效穩定運行。

1 ?技術框架概述

Spring Boot是Spring家族中一個全新的框架，其設計目標是用來簡化Spring應用的初始搭建以及復雜的開發過程。另外Spring Boot集成了比較多的框架避免了依賴包之間的版本沖突，解決了引用的不穩定性等問題[1]。

Vue是一套構建用戶界面的漸進式框架，單純的關注視圖層，其采用自下向上增量開發的設計模式，目的是通過盡可能簡單的API實現動態響應的數據綁定和組合的視圖組件。

整合Spring Boot和Vue搭建前后端分離的管理系統開發框架，利用Spring Boot的特性和Vue的便捷性進行高效率的開發，同時保證了系統的相對穩定性。

1.1 Spring Boot框架

Spring Boot是一個開源的較為輕量級框架，它基于Spring 4.0設計，不單單繼承了Spring框架原有的優秀特性，還通過簡化配置來進一步簡化了Spring應用的整個搭建和開發過程。

Spring Boot有開箱即用和約定優于配置的策略。所謂的開箱即用指在開發過程中通過在Maven項目中配置的pom文件中添加相關依賴包，再使用相對應的注解來取代繁瑣的XML配置文件管理對象的生命周期。這個簡單的策略可以使開發人員擺脫比較復雜的系統配置工作和代碼依賴的管理工作，讓開發人員更專注于業務邏輯。約定優于配置，是一種由Spring Boot自身來配置目標結構，這一特點減少了開發人員的開發量，同時可以將代碼編譯、測試和打包等工作全部自動化[2]。

1.2 Vue框架

Vue框架是一套用于構建用戶界面的漸進式的開發框架。與其他大型前端框架不同的是，Vue是可以被自下向上逐層應用的。Vue框架的核心庫只單純的關注視圖層，不僅更容易快速上手還可以很方便的與第三方庫或既有項目整合。而且，當Vue與現代化的工具鏈以及各種可支持類庫結合使用時，也完全能夠為復雜的簡單應用提供驅動[3]。

Vue框架有兩個非常關鍵的核心點。

（1）響應式數據綁定。

當數據發生變化的時候，所在的視圖會自動更新，這樣就實現了雙向數據同步，其原理利用了ES6的Objecet.definedProperty中的setter/getter來代理數據，以監控對數據的操作。

（2）組合的視圖組件。

組合的視圖組件就是頁面最終映射為一個組件樹，采用規范的樹形數據結構進行設計，可以方便維護和重用[4]。

2 ?系統的設計與實現

二次設備數字化作業系統在參照《國家電網公司繼電保護技術發展綱要》和國家電網運檢部智能運檢體系建設意見的指導下，結合“智慧電廠”的發展方向，充分地應用“大云物移”等新技術強化二次設備及安全自動裝置的運維管理，推動二次設備及安全自動裝置運維管理的移動化、標準化、智能化和精益化，實現二次設備及安全自動裝置全壽命周期管理、二次專業精益化管理和運維作業閉環管控，從根本上改變傳統的工作模式，實現二次運檢作業的全過程標準化管控[5]。

（1）完成全廠二次設備及相關設備的電子標簽生成及配置，形成二次設備專業技術數據平臺的基礎數據源。

（2）建設基于保護設備識別碼的二次設備智能移動運維平臺，實現二次設備及安全自動裝置在運維檢修作業過程中的多維度信息的高效收集、自動傳遞、綜合匯總、數據挖掘、輔助分析和精細化管理。

2.1 系統主體架構

基于系統需求，結合Spring Boot框架特性，將系統分為系統表現層（客戶層）、業務邏輯層（應用層）和數據持久層，強制性地將應用程序的業務數據輸入、邏輯處理和結果數據輸出分開，形成獨立的功能單元模塊，采用按功能模塊的開發方式，支持數據字典與數據權限管理[6]，見圖1。

通過Spring Boot技術架構，設計實現了基于二次設備數字化作業系統的層級分離，具體實現如下。

2.1.1 系統表現層 （客戶層）

系統表現層就是系統頁面，為了給用戶提供友好的系統操作界面，所以采用了基于Vue的Element-UI。表現層通過界面樣式和交互動效讓用戶可以清晰的感知自己的操作過程，操作后，通過頁面元素的變化清晰的展現當前所處的狀態[7]。

2.1.2 應用層

應用層包含后端各個業務功能模塊實現的詳細代碼。包含控制層、具體業務邏輯層、系統基礎服務層。控制層為系統表現層提供各種業務處理服務，實現請求控制類的設計來用于接收頁面請求及各個參數信息，并且根據相應的請求接口調用對應的業務組件。業務邏輯層根據處理類Service調用實現接口完成數據的持久化操作。基礎服務層對于基礎數據進行處理轉換實現系統的完整性。

2.1.3 數據層

數據層即數據持久層，是對業務數據接口的具體實現，通過數據持久層框架負責業務邏輯層與數據庫之間的數據傳輸和通信，提供數據的存儲和讀取服務。一般情況下對數據庫的操作都在數據層實現[8]。

2.2 系統功能模塊

充分考慮二次設備數字化作業系統的需求，系統主要設計為5個功能模塊：臺賬管理、巡檢管理、缺陷管理、資料維護、告警智庫。每個功能模塊又包含各自的子功能菜單，這些功能之間通過業務數據流轉相互支撐，配合流程管控的使用保證系統的閉環，見圖2。

2.2.1 臺賬管理

二次設備數字化作業系統支持存量廠站的臺賬初始化，支持兩種方式進行存量廠站的臺賬初始化。通過臺賬文件方式初始化和與OMS或者統計分析系統或者PMS系統進行接口，實現存量廠站的臺賬信息初始化，也支持通過EXCEL文件進行存量廠站臺賬初始化

2.2.2 巡檢管理

巡檢為廠站二次運檢人員提供二次設備巡檢任務管理、巡檢數據采集、巡檢數據分析等功能，巡檢人員在移動端創建廠站巡檢任務，內置二次設備專業巡檢標準化作業指導書中的巡檢項目，巡檢人員在廠站巡檢過程中以二次設備的問題為出發點，巡檢發現問題掃描設備身份唯一性識別碼即啟動問題記錄，支持用戶選擇裝置面板及外觀檢查、屏內設備檢查、版本及定值檢查、光纖通道檢查、模擬量檢查、裝置差流檢查、開入開出回路檢查、反措檢查、二次回路檢查、紅外測溫，可記錄文字、照片、語音、視頻等各種多媒體形式，記錄的內容自動關聯設備臺賬，自動整理形成巡檢報告。

2.2.3 缺陷管理

缺陷管理分為：缺陷記錄、消缺安排和消缺作業。

缺陷記錄：缺陷記錄掃碼直接定位到缺陷對象，采用最簡潔高效的缺陷記錄方式，掃碼自動識別缺陷對象后，進行缺陷描述，可添加文字、圖片、語音、視頻等多種富媒體形式，全景記錄現場缺陷情況，缺陷記錄高效快捷。缺陷評估和消缺作業可真實、全面掌握缺陷內容，實景還原缺陷現場情況，做到缺陷的全方位掌控。

消缺作業：基于缺陷的數據驅動，缺陷評估后消缺人可基于全景的缺陷情況進行消缺作業，消缺作業過程標準化，相似缺陷或相同缺陷處理方法自動呈現，指導消缺人員快速準確消缺。

2.2.4 資料維護

在保護設備新投、退役或改造時，可以添加、刪除、修改保護設備的圖檔資料（包括全站SCD文件、圖紙、說明書、定值通知單等），在智能廠站配置文件管控系統基礎上形成二次設備數據平臺，解決二次設備裝置身份唯一性識別碼為作業入口，依托移動終端在二次設備作業過程中資料即掃即看，實現徹底變革了傳統檢驗資料“人工攜帶、人工查閱”的模式，資料查找時間由數分鐘縮短為幾秒鐘，操作便捷，現場工作效率和準確性大幅提升。

2.2.5 告警智庫

通過對告警信息的分層優化、綜合歸納、建立二次告警智庫，可有效用于指導和幫助運行人員快速對事故或異常作出準確的判斷，提高了保護運行管理水平和供電的可靠性，實現由“經驗驅動”向“數據驅動”的轉變，具有較高的應用推廣價值。

2.3 系統部署

系統部署在電廠集團內網，由WEB服務器，數據庫服務器組成，并配置管理工作站，系統內用戶通過內網可直接通過WEB瀏覽器直接訪問，見圖3。

3 ?應用效果

在管理效益方面：該系統在田灣核電試點應用，完成了田灣核電涉網的繼電保護裝置的電子標簽安裝，構建了基于設備識別碼的繼電保護智能運維管理體系，實現了設備即時識別，數據高效采集，同時與智能分析、移動作業的無縫銜接，有力支撐了設備狀態全面管控和專業管理的深度融合。

在經濟效益方面：有效地降低誤操作目標設備的發生率，有效地提高了缺陷處置效率和質量，有效的提高了資料查閱效率，有效的提高人員巡視效率，降低了運維成本和人工重復作業成本。

在社會效益方面：基于設備識別碼構建繼電保護物聯網，簡化了作業流程，實現了設備數字化管理，為繼電保護的可靠運維和精益化管理提供及時、準確的數據，有力保障了繼電保護的安全運行，同時帶來了極大的社會效益[9-10]。

4 ?結語

本文基于Spring Boot和Vue開發框架，通過對二次設備數字化作業系統的詳細設計及構建開發，將先進的軟件開發思想應用到二次設備智能運維管理系統中，使二次設備智能運維管理系統具有高穩定性、強使用性、可擴展性，在此基礎上使系統可以很好地滿足現場作業人員需要，使二次設備專業管理工作更加方便。

參考文獻

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[9] 王永和，張勁松，鄧安明，等.Spring Boot研究和應用[J].信息通信，2016（10）：91-94.

[10] 倪益民，楊宇，樊陳，等.智能變電站二次設備集成方案討論[J].電力系統自動化，2014，38（3）：194-199.