輸變電設備運檢移動作業(yè)APP 的設計與實現

羅 露，王東夏，張智強

( 國網寧夏電力有限公司石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000)

0 引言

伴隨新時期電力市場化改革縱深推進，電網結構日趨復雜，管理精益化要求不斷提升，互聯網技術日新月異，設備管理專業(yè)亟需分析業(yè)務現狀，開展設備管理專業(yè)的新設備、新技術研發(fā)和應用。目前電網公司基本建成了滿足采集監(jiān)測、業(yè)務管理、分析指揮等多層次需求的內網信息化應用支撐體系，取得良好成效。隨著移動通信、互聯網技術的迅速發(fā)展和智能終端的廣泛普及，掌上電腦(personal digital assistant，PDA)移動終端已經在電網業(yè)務中得到了較為廣泛的應用。但是，PDA 巡檢系統以單體應用形式建設，系統需要員工專門進行數據維護、重復勞動負擔重。未統籌考慮系統間的集成需求，功能較為零散，未做到各專業(yè)系統貫通，導致數據交互困難，難以實現數據充分共享與價值深度挖掘。并且PDA 應用成本高，無法實現人手一個和內外網作業(yè)一體化，一線班組應用黏性不高，用戶體驗較差。

現階段各行各業(yè)對互聯網+移動通訊技術都有了一定的研究成果：例如文獻[1]研制了一種可以與現場設備連接的智能移動運檢盒子，現場作業(yè)人員對設備檢試完成后將數據傳送至運檢盒子進行儲存。文獻[2]研究并開發(fā)了輸電線路運檢管控平臺，以“無人機+人工”的方式開展輸電線路運維工作。文獻[3]提出了集合智能聯動、狀態(tài)監(jiān)測、紅外檢測的變電站智能巡檢系統的設計方案。文獻[4]在建筑工程施工管理領域得到了有效應用。文獻[5]劉紅星等探索了全民健身“互聯網”+ 全民健身公共服務信息化的新模式。文獻[6]擬對一款交互式雙向雙端家庭護理智能健康管理手機 APP 的設計進行前期分析，從而設計出了手機APP 應用。當前輸變電設備運維迫切需要真正實用、便捷、高效的移動辦公APP，因此基于智能運檢管控平臺，研究并開發(fā)了一款外網輸變電設備運檢移動作業(yè)APP。

1 建設原則

以運檢業(yè)務實際需求出發(fā)，為解決當前電網規(guī)模快速發(fā)展而電力設備的檢修和維護技術相對滯后的矛盾，研究并開發(fā)了使用個人智能手機為載體，以互聯網作為通道的外網移動作業(yè)APP。設計過程主要遵循以下原則：

1)規(guī)范性和融合適應性原則：堅持遵守電網公司制定的移動應用開發(fā)技術規(guī)范體系。充分考慮平臺化、組件化建設思路，秉承平臺統一可維護、開放靈活等方面的優(yōu)勢；

2)標準性和適用性：堅持建設標準的、適用的移動應用，采用國際、國家、行業(yè)標準進行規(guī)范化設計；

3)可擴展性原則：業(yè)務流程處理靈活配置，具備能演進和迭代更新的能力，具有標準化的開放接口，為系統改造和系統之間的數據貫通提供基礎；

4)安全、經濟性原則：充分考慮安全機制，保障系統運行安全穩(wěn)定。并在保證質量和功能先進、性能高效的前提下，合理利用現有的資源控制整體投資，以期獲得最大的經濟效益和社會效益。

2 技術方案研究

2.1 移動端總體架構技術方案

技術框架采用MVP 開發(fā)模式搭建，將其細化為了六個模塊，即數據通信集成模塊、數據存儲模塊、數據管理模塊、基礎公共模塊、業(yè)務功能模塊、數據展示模塊。通信集成模塊通過集成i 國網SDK 通信模塊實現數據由互聯網到信息外網的穿透和傳遞，通過i 國網管控平臺轉換實現與消息推送中心的安全交換。數據使用https 協議進行TLS/SSL 加密傳輸。移動終端數據存儲模塊主要使用SQLite 進行存儲，該框架主要解決無網絡或是弱網絡環(huán)境下的程序穩(wěn)定性。數據管理模塊主要是通過數據查詢框架數據同步服務以及網絡框架進行底層數據的查詢和變換，從而使上層業(yè)務邏輯能夠更好進行工作和運行。基礎公共模塊是各個子業(yè)務模塊依賴的基礎模塊，其中包括了一些公共的組件、公共的工具、各個模塊之間相同的業(yè)務邏輯代碼，而BaseModule 又依賴核心庫，通過公共模塊的提取能使應用程序更加輕量運行更快。各業(yè)務功能模塊是各個主要功能模塊的核心業(yè)務，其中通過ARouter 框架實現各個業(yè)務模塊之間的通信。數據展示模塊是由系統與用戶交互的各個界面組成，如圖1 所示。

圖1 移動APP總體架構圖

2.2 網絡架構

輸變電設備運檢移動作業(yè)APP 處于外部互聯網，經過安全交互平臺的安全認證和強隔離裝置的數據審查，保證了整個數據鏈路的安全。最終實現了外網移動應用與內網智能運檢管控平臺的數據交互，如圖2 所示。

圖2 網絡架構圖

1)運檢管控平臺APP：在個人智能手機端展現開發(fā)設計的各項移動終端功能，集成i 國網，上架i 國網應用商城；

2)安全交互平臺：負責對位于互聯網側的客戶端進行身份認證與安全通訊加密；

3)i 國網管控平臺：負責各類在i 國網平臺上架的APP 的管理，以及提供部分通用公共組件，典型如統一權限(ISC)、消息推送組件等；

4)消息推送中心：負責接收智能運檢管控平臺發(fā)出的告警信息，并將其轉發(fā)i 國網管控平臺，最后由i 國網管控平臺推送給智能運檢管控外網終端；

5)Nginx 代理：承擔MQ 外部通訊鏈路的Https 加密通訊服務以及為MQ 外置機做流量分發(fā)服務；

6)外置機：用于運行MQ 中間件，負責Http 協議數據與SQL 語句的高效互相轉化工作；

7)MQ 專用數據庫服務器：用于臨時存儲強隔離兩側數據交互過程中產生的數據，此數據庫的性能直接決定了整個MQ 中間件的性能，需使用物理主機搭配高性能CPU和充足的內存；

8)內置機：用于內網側部署MQ 中間件，負責Http 協議數據與SQL 語句的高效互相轉化工作；

9)智能運檢管控平臺：該平臺分布在電力系統安全四區(qū)，從電網調度控制系統、變電站遠程巡視系統、機器人巡檢系統和生產管理系統獲取設備的模型、圖形和實時信息等多元數據。

2.3 安全防護

在公司現有的信息安全相關要求基礎上，綜合運用安全認證、信息加密等技術手段及安全基礎設施，對移動互聯網、終端、應用等進行安全防護。

1)用戶通過外網ISC 登陸，實現了數據庫管理用戶采用兩種或兩種以上組合的鑒別技術實現用戶身份鑒別，如采用用戶名/口令與挑戰(zhàn)應答、動態(tài)口令、物理設備、生物識別技術和數字證書方式的身份鑒別技術中的任意組合；

2)主要數據加密傳輸，內容防泄漏，對敏感數據進行脫敏處理；

3)移動端臺賬等業(yè)務展示完后即自動刪除，不做持久儲存，限制對于敏感存儲過程的使用；

4)在互聯網大區(qū)在線瀏覽企業(yè)重要數據時，應根據用戶權限進行差異性實時脫敏并添加與用戶對應的頁面數字水印，確保因拍照或截屏造成的數據泄露行為可溯源；

5)移動作業(yè)APP 與部署在公司信息外網的業(yè)務信息系統實時交互，業(yè)務流程在外網完成，與內網信息系統僅有特定數據交互行為，交互信息內容不涉及公司商業(yè)秘密。主要是服務于公司內部員工和參與公司生產經營活動的臨時外部人員的移動應用。

3 業(yè)務應用設計

目前廣泛運用的安卓Android/蘋果IOS 系統都可以下載安裝輸變電運檢移動作業(yè)APP，該APP 主要包括總覽、站所監(jiān)視、設備管理、缺陷管理、運維管理、資源管理、計劃管理、代辦提醒八個模塊，如圖3 所示。

圖3 移動APP應用界面

移動作業(yè)APP 主要實現以下應用場景：

1)運檢業(yè)務定制：APP 通過業(yè)務角色和組織角色的配置來控制菜單/資源項。從而實現根據登錄賬號的角色定向推送業(yè)務和數據；

2)站所監(jiān)視：移動端綜合展示線路負荷、設備規(guī)模、在線監(jiān)測、電網/氣象風險預警和設備狀態(tài)評價等數據。現場作業(yè)人員可隨時登錄APP 獲取電力設備運行實時數據，掌握所轄變電站運行工況；

3)預警信息管理：實現變電站異常、告警、保信故障信息主動推送，預警信息根據重要等級分為紅色、橙色、黃色。APP 主動推送并報警。告知運維人員發(fā)生故障的設備、故障發(fā)生的時間和故障報文等信息，輔助運維人員進行故障處理。運維人員現場檢查后即可在手機端進行確認，APP 將確認信息實時回傳至內網智能運檢系統；

4)設備管理：作業(yè)人員現場發(fā)現缺陷即可用手機拍照上傳，并將設備缺陷在手機端錄入APP、完成從登記、審核、消缺到驗收的流程處理，系統自動統計當前未消除缺陷、超期缺陷和缺陷消除率。手機端流程狀態(tài)與智能運檢系統同步，并可將缺陷一鍵推送至PMS(電力管理系統)。除此之外還可進行設備防污閃臺賬管理、消防等輔助設施管理等；

5)運維工作管理：移動APP 可登記工作票和操作票記錄、設備跳閘、裝置故障、保護動作等異常記錄，并可推送即將到期或超期的未執(zhí)行的運維工作提醒，輔助現場作業(yè)人員按周期開展維護工作；

6)檢修計劃管理：實現正式檢修計劃查詢，現場計劃執(zhí)行狀態(tài)錄入，跟蹤現場計劃執(zhí)行情況并與智能運檢系統同步更新；

7)資源管理：接入電網設備電子知識庫，實現設備資料電子化智能檢索，建設“三庫一圖”：即設備信息庫、設備資料庫、典型案例庫和可視化視圖，統一標準、梳理檔案，以設備資產全壽命周期管理為主線，實現三庫數據貫通、一圖統一展現，信息庫高效模糊檢索。

4 系統應用

系統在2020 年4 月正式上線運行后，在某省級電網公司全區(qū)推廣APP 的全面應用。主要實現了所轄變電站現場作業(yè)人員利用個人智能手機實時監(jiān)控電網告警及異常信息。并在APP上進行了設備防污閃臺賬實時錄入、設備缺陷處理業(yè)務流轉、檢修計劃查詢及執(zhí)行反饋等重要業(yè)務的開展。同時建立標準化、規(guī)范化輸變電設備移動作業(yè)APP 系統使用管理規(guī)定，形成具備公司特色、可推廣、可復制的移動APP 系統，進一步推進無紙化作業(yè)在運檢業(yè)務流程中的應用，實現生產作業(yè)過程監(jiān)管，收集過程數據，提高運檢質量和效率。

5 結語

通過試用，運檢智能移動APP 能為智能運檢管控平臺提供現場作業(yè)數據支撐；能有效融合內外網線上業(yè)務流轉，并在個人智能手機端獲取電網運行實時數據和相關統計分析；接入變電站在線監(jiān)測、智能視頻系統和巡檢機器人，全面感知設備運行狀態(tài)，實現數據信息的深度采集，能夠滿足各類生產專業(yè)多層次業(yè)務需求。充分利用移動作業(yè)優(yōu)勢，健全完善管理應用，深化智能決策等高級應用功能，提升用戶黏性。