基于數(shù)字化技術(shù)的電力安全工器具管理系統(tǒng)的研發(fā)

詹濱瑜，李 鵬，王廷武

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司深圳供電局有限公司計(jì)量管理所，廣東 深圳 518100）

隨著能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)[1]，電網(wǎng)企業(yè)的安全工器具數(shù)字化管理工具研究的應(yīng)用前景非常廣闊。用數(shù)字化技術(shù)取代傳統(tǒng)人工對(duì)安全工器具的管理，提升安全工器具的數(shù)字化管理能力，推動(dòng)供電企業(yè)計(jì)量管理數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)路線

擬采用引進(jìn)射頻標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)，配套開(kāi)發(fā)本地化管理軟件，研制一套安全工器具數(shù)字化管理工具，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)用、歸還、盤點(diǎn)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的數(shù)字化、精益化，同時(shí)具備溫濕度等環(huán)境信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，試驗(yàn)周期到期自動(dòng)提醒等功能。其架構(gòu)主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源層、支持平臺(tái)層、應(yīng)用系統(tǒng)層和數(shù)字化綜合平臺(tái)層。

1.1 數(shù)字化管理技術(shù)說(shuō)明

1.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)與組成

安全工器具管理工具采用圖形用戶界面，有操作提示和操作指導(dǎo)功能，大多數(shù)任務(wù)使用鼠標(biāo)即可操作完成，同時(shí)任務(wù)間切換應(yīng)快速、簡(jiǎn)單。顯示的信息根據(jù)要求可以是數(shù)字或圖片，所有的指令、出錯(cuò)信息顯示在屏幕上。功能鍵的定義在系統(tǒng)保持一致。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路主要考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性、柔性，在業(yè)務(wù)擴(kuò)展或業(yè)務(wù)改變的情況下減少系統(tǒng)的修改。

采用多層架構(gòu)設(shè)計(jì)，將界面操作層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)實(shí)體和訪問(wèn)層分別實(shí)現(xiàn)。

在界面層中將顯示界面和業(yè)務(wù)處理（驗(yàn)證、校驗(yàn)等）分離，實(shí)現(xiàn)界面今后更改的要求。

將業(yè)務(wù)流、單據(jù)流單獨(dú)作為功能實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流時(shí)，采用4W1H 的設(shè)計(jì)思想配合設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流和單據(jù)流的操作，便于業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。

將系統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)采用配置的方式實(shí)現(xiàn)。

基于數(shù)字化技術(shù)的電力安全工器具管理系統(tǒng)主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源層、支持平臺(tái)層、應(yīng)用系統(tǒng)層和數(shù)字化綜合平臺(tái)層，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

接口設(shè)計(jì)包括Web service 技術(shù)交換和中間數(shù)據(jù)庫(kù)交換。

Web service 技術(shù)交換：Web Service 的主要目標(biāo)是跨平臺(tái)的可互操作性，為了達(dá)到這一目標(biāo)，Web Service 完全基于XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）、XSD（XML Schema）等獨(dú)立于平臺(tái)、獨(dú)立于軟件供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)，是創(chuàng)建可互操作的、分布式應(yīng)用程序的新平臺(tái)。采用該方式可以由外部系統(tǒng)提供接口服務(wù)，管理系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用接口服務(wù)將數(shù)據(jù)傳遞給外部系統(tǒng)，由外部系統(tǒng)自行存儲(chǔ)和處理；同時(shí)管理系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用接口服務(wù)實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的獲取，獲取到的數(shù)據(jù)在管理工具內(nèi)部實(shí)現(xiàn)處理和存儲(chǔ)。

中間數(shù)據(jù)庫(kù)交換：此方式采用一臺(tái)PC 機(jī)安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，所有要交換的數(shù)據(jù)都通過(guò)此數(shù)據(jù)庫(kù)中的表進(jìn)行交換。外部需要的數(shù)據(jù)，管理工具以視圖的方式提供，管理工具需要的數(shù)據(jù)由外部系統(tǒng)主動(dòng)導(dǎo)入或者管理工具提供對(duì)應(yīng)功能，由用戶手工操作導(dǎo)入。對(duì)各個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種交換方式編程簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。

1.1.2 系統(tǒng)說(shuō)明

基于數(shù)字化技術(shù)與高頻無(wú)感式高速識(shí)別技術(shù)的電力安全工器具管理系統(tǒng)，采用數(shù)字化、智能化的方式，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)出、歸還、盤點(diǎn)、監(jiān)控檢驗(yàn)和保養(yǎng)日期、預(yù)警預(yù)判等，無(wú)須人工處理，工作效率大大提升；實(shí)時(shí)了解工器具資產(chǎn)的狀態(tài)；快速進(jìn)行資產(chǎn)盤點(diǎn)，盤點(diǎn)電子標(biāo)簽300 個(gè)以上，最快只需5 s，無(wú)誤讀、無(wú)漏讀；滿足各種業(yè)務(wù)、流程的管理要求，具有智能提醒、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)記錄等功能；工器具借出超時(shí)或超出使用期限，及時(shí)語(yǔ)音提示報(bào)警。

基礎(chǔ)設(shè)施層：使用庫(kù)房管理基礎(chǔ)硬件，實(shí)現(xiàn)辦公、資產(chǎn)身份信息采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信。

信息資源層：基礎(chǔ)層獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，分類到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便形成數(shù)字化處理。

支撐平臺(tái)層：設(shè)計(jì)應(yīng)用組件和配置各類工具，支撐應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)相關(guān)權(quán)限管理、運(yùn)行日志、身份認(rèn)證等功能；設(shè)計(jì)部分使用工具，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)支撐。

應(yīng)用系統(tǒng)層：包含相關(guān)業(yè)務(wù)接口、基礎(chǔ)設(shè)備服務(wù)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等。資產(chǎn)身份綁定采用高頻無(wú)感式電子標(biāo)簽進(jìn)行身份信息錄入，可實(shí)現(xiàn)電力安全工器具從唯一身份信息錄入到出入庫(kù)、盤點(diǎn)，再到報(bào)廢等業(yè)務(wù)流程操作，使業(yè)務(wù)流程形成數(shù)字化。

數(shù)字化綜合平臺(tái)層：設(shè)計(jì)數(shù)字化管理工具，形成資產(chǎn)數(shù)字化管理操作平臺(tái)，再衍生成各類型資產(chǎn)數(shù)字化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電力公司全部資產(chǎn)數(shù)字化管理[2]。

1.2 環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)字化

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)智能設(shè)備采集所有庫(kù)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、空氣質(zhì)量（PM2.5、PM10、TVOC、CO2以及甲醛值）、煙霧探測(cè)、漏水狀態(tài)、人員侵入等數(shù)據(jù)，并通過(guò)自動(dòng)模式控制空調(diào)、恒濕凈化一體機(jī)、空氣消毒凈化機(jī)等智能設(shè)備，達(dá)到調(diào)節(jié)溫濕度、空氣凈化、消防監(jiān)測(cè)的目的，實(shí)現(xiàn)了安全工器具管理庫(kù)房?jī)?nèi)空氣質(zhì)量的智能管理，保護(hù)工器具資產(chǎn)本身安全和從業(yè)人員的身體健康，如圖2 所示。

圖2 環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)字化架構(gòu)圖

1.3 門禁信息數(shù)字化

門禁系統(tǒng)與資產(chǎn)管理系統(tǒng)配合，完成自動(dòng)出入庫(kù)的門禁管理。通過(guò)門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全工器具庫(kù)房出入和資產(chǎn)出入庫(kù)等的管理，門禁數(shù)字化架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 門禁信息數(shù)字化架構(gòu)圖

采用刷卡/指紋的方式開(kāi)鎖，自動(dòng)驗(yàn)證身份權(quán)限、自動(dòng)記錄進(jìn)出記錄、自動(dòng)綁定任務(wù)信息，向上層服務(wù)提供數(shù)據(jù)管理。

1.4 數(shù)字化大屏展示

通過(guò)電力安全工器具管理系統(tǒng)整合處理后的數(shù)據(jù)，結(jié)合大屏可視化軟件，形成數(shù)字化大屏展示界面內(nèi)容，使安全工器具管理更加清晰、智能、簡(jiǎn)潔。同時(shí)，使操作人員一目了然知曉資產(chǎn)出入庫(kù)、庫(kù)存和任務(wù)信息等內(nèi)容，方便及時(shí)應(yīng)對(duì)各種情況，數(shù)字化大屏展示界面如圖4 所示[3-6]。

圖4 數(shù)字化大屏展示界面效果圖

2 系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展與價(jià)值

2.1 系統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展

基于高頻無(wú)感式高速識(shí)別技術(shù)[7]的電力安全工器具管理系統(tǒng)可接入供電公司各個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)安全工器具的全生命周期管理，支撐決策；無(wú)縫支持施工類工器具、備品備件資產(chǎn)和檔案的管理。如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)業(yè)務(wù)擴(kuò)展圖

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

管理能力上，采用數(shù)字化技術(shù)，提升安全工器具資產(chǎn)的管理能力，可實(shí)時(shí)了解工器具的狀態(tài)，減少管理成本。

通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)際開(kāi)展的成功經(jīng)驗(yàn)和推廣成果，制定安全工器具的數(shù)字化管理規(guī)范。

3 系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

本研究應(yīng)用后，將明顯提高安全工器具的領(lǐng)出、歸還、盤點(diǎn)和校驗(yàn)保養(yǎng)監(jiān)督等效率以及標(biāo)準(zhǔn)化管理程度，減少作業(yè)時(shí)間，降低管理成本，杜絕安全隱患。

采用數(shù)字化手段，提高工作效率，實(shí)時(shí)了解工器具狀態(tài)，便于追溯；滿足各種業(yè)務(wù)、流程的管理要求，具有智能提醒、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)記錄等；工器具借出超時(shí)或使用期限，系統(tǒng)及時(shí)預(yù)警預(yù)判，管理更加安全高效。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)基于數(shù)字化管理的電力安全工器具數(shù)字化管理工具研究，替換傳統(tǒng)人工管理與作業(yè)方式，采用數(shù)字化相關(guān)技術(shù)，規(guī)范和優(yōu)化安全工器具的領(lǐng)出、歸還、盤點(diǎn)、到期試驗(yàn)等業(yè)務(wù)，提升電力企業(yè)對(duì)安全工器具的數(shù)字化管理能力，后續(xù)還可升級(jí)，支持普通工器具、備品備件等高效、精益化的全生命周期管理。