生物技術智慧化管理系統設計方案

摘" 要：基于生物技術的智慧化管理系統，是匯集生物識別、智能分析、智能傳感、物聯網和移動通信等技術，以國家電網安全規范和電力系統管理規定以及自動化設計規程為依據，對電力公司生產作業全過程監控管理且自動化、智能化較強的綜合管理系統，可滿足電力公司安全運維要求，實現安全措施有效落實，提高企業安全生產事故防范能力。立足電力公司實際，結合企業生產特點和安全管理要求，該文提出具有針對性的生物技術智慧化管理系統設計方案，以期為電力企業智慧化建設和信息化發展提供參考。

關鍵詞：生物技術；智慧化管理系統；總體架構；業務系統建設；設計方案

中圖分類號：TP311.52" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）17-0129-04

Abstract： The intelligent management system based on biotechnology integrates the technologies of biometrics， intelligent analysis， intelligent sensing， Internet of things and mobile communication， and is based on the national power grid security standards， power system management regulations and automatic design regulations. The integrated management system， which is automatic and intelligent for the whole process of production and operation of power companies， can meet the requirements of safe operation and maintenance of power companies， so as to realize the effective implementation of safety measures and improve the ability of enterprises to prevent accidents in production safety. Based on the reality of power companies， as well as the production characteristics and safety management requirements of enterprises， this paper puts forward a targeted design scheme of biotechnology intelligent management system， in order to provide reference for the intelligent construction and information development of power enterprises.

Keywords： biotechnology; intelligent management system; overall architecture; business system construction; design scheme

現代科技支持下，電力企業的智能化發展建設是必然趨勢，發電公司發展中機組生產現場條件復雜，需加強安全管理。將先進理念和新型管理技術手段整合在一起，構建一體化信息平臺建設項目，可發揮生物識別技術功能，快速掌握現場情況，在此基礎上對發電機組現場進行數字化、信息化和集成化管理，借助智能平臺對生產中所用資源進行優化配置，對各類工具設備進行監控管理，切實提高了企業生產運行的規范化、科學化水平，保障發電公司生產過程安全高效。

1" 生物技術智慧化管理系統架構

1.1" 系統總體架構

基于生物識別技術的智慧化管理系統主要分為感知層、網絡層、平臺層和應用層。感知層屬于基礎層，由智能感應裝置、移動終端等設備組成；網絡層是主要通信層，支持以太網、5G技術和ZigBee，將感知層設備狀態及感應到的信息傳輸到平臺層，可實現即時交流和在線感知；平臺層是以云技術為支撐，由基礎服務、平臺服務和軟件服務層組成，屬于智慧化管理系統中的核心技術層；應用層則是通過Web和App對現場設備狀態進行調控和生產過程管理，整合多種技術實現系統聯動[1]。該系統構架圖如圖1所示。

1.2" 軟件系統架構

1.2.1" 感知層

系統感知層主要包括感知移動設備和感知層鎖具，常用的移動感知層設備主要為手持終端（手機、平板）和電腦鑰匙等，主要通過藍牙相連，利用移動終端對現場設施設備進行管理操作，分析地線、鎖具的具體情況，實現智能巡檢。手持移動終端在網絡通信技術的支持下可以與平臺層進行通信交互，而且通過Web、App還能掌握設備運行操作過程的具體情況，便于合理管控[2]。感知層鎖具主要有防誤鎖具和門鎖，前者是對臨時接地點實現閉鎖，后者則應用于電力生產期間所用各種設備和生活設施設備，門鎖類型比較多，通常會根據應用范圍和隔離設備類型進行針對性選擇。

1.2.2" 平臺層

1）基礎設備服務IaaS。平臺層主要以云服務為設計理念，通過IaaS基礎設備服務層、PaaS平臺服務和SaaS應用服務，對生產現場的硬件設備進行管理，通過大數據計算、分析提供針對性服務。基礎設備服務層建設中所用軟硬件設備，需要滿足灰度發布要求，便于系統電穩定性管控，一般在初始灰度階段就可以及時發現問題并相應調整。容器化部署是基礎設備服務層中應用程序設置時的重要內容，由于系統運行時會創建多個容器，每個容器中有其對應的應用實例，運用容器技術進行容器化部署，可在不同環境條件下測試相關程序并部署到生產環境中，整體上具有可靠性、可移植性、可拓展性和安全性特點。

2）平臺服務PaaS。平臺服務層可劃分成前端展現、API網關、業務服務、基礎服務、數據存儲和運行環境等多個基礎服務模塊，不同模塊相互獨立，對于處理好的數據信息，可通過多種類型客戶端呈現。平臺服務組件由服務管理中心監控管理，根據不同請求進行動態控制與管理，在API網關的支持下，統一對外提供服務。該服務層的數據存儲主要通過分布式數據庫和對象存儲方式，前者可滿足多種類型控制系統管理要求，實現數據共享和分布式控制；后者是將數據讀寫和元數據相分離，利用對象存儲設備構建專門存儲系統，設備運行期間的智能化程度高，可對設備數據分布情況進行自動管理[3]。對象存儲示意圖如圖2所示。分布式對象存儲方式降低了單點故障問題的發生率，存儲數據可實現高效、安全利用。

3）應用服務SaaS。應用服務SaaS基于物聯網技術統一提供外部訪問接入，其中物聯服務為該服務系統中的核心服務，通過容器化部署可實現數據信息協同管理與分析，及時發現故障問題并發出警報。在物聯服務支持下，平臺設備可通過MQTT over SSL這一連接方式與物聯服務密切聯系，從而構建可靠通信路徑，保障信息數據安全。通過物聯子系統建設，方便了設備管理和現場機組狀態監控管理，通過大數據技術分析統計裝置設備中的數據參數，根據現實需要進行優化配置，還將設備實時信息傳遞到安全管控平臺，實現裝置和系統聯動，為信息交互、大屏顯示、地線管理、巡檢管理和智能門鎖等應用服務創造良好條件[4]。

1.2.3" 應用層

應用層主要由Web系統、App系統組成，在進行相關架構設計時，從提高用戶體驗的角度出發，整合了Vue+iView+Vue Router+Vuex等技術，可提高網頁加載速率。同時也設置了MQTT物聯網協議、SVG矢量圖形展示功能，使用者通過Web端能夠及時了解現場設備運行狀況，展示狀態信息，并利用RESTful API與后臺對接，可保證前后端獨立運行，也實現了有效交互。App端主要在ReactNative技術的支持下為使用者提供服務，該系統界面功能齊全、操作體驗良好，可快速進行消息推送、即時通信和信息識別等，運行期間的人性化程度高。應用層App系統也設置了熱更新功能，能夠快速修復軟件漏洞，根據資源文件差異情況進行針對性分析，無需重新下載App。

2" 生物技術智慧化管理的業務系統建設

2.1" 智慧化管理業務系統運行流程

生物技術智慧化管理系統設計中，要清晰系統運行流程，確定業務系統的建設方向，為其后續功能發揮和規范運行奠定基礎。智慧化管理系統業務流轉過程如圖3所示。

2.2" 智能門鎖管控系統建設

智能門鎖管理，主要利用移動終端App軟件與電腦鑰匙連接，直接通過App進行門鎖管理，實現智能鎖控，門鎖狀態會上傳到智慧化管理系統中，上報信息會觸發視頻聯動網關，利用生物識別技術進行身份驗證，提高管控安全。智能鎖控會在App上對工作人員進行操作授權，通過多角色授權方便現場巡檢管理；鎖控任務則是對指定人員進行可操作性時間段授權，授權人員通過移動終端連接電腦鑰匙解鎖，從而完成現場門鎖和盤柜門鎖操作管理。智慧化管理系統運行中會對巡檢范圍內的門鎖進行自動授權，也可對某區域進行臨時授權，方便管理；智能終端管理具備指定開鎖管理、隨機開鎖管理功能，且支持開鎖記錄查詢、設備數據管理和鎖具的智能化管理，將鎖具狀態實時顯示出來，為管理者提供詳細的操作記錄；生物識別智能鎖作為該系統中的重要組成，在鎖具狀態監測、解鎖操作、無線通信方面起到明顯作用，會對操作者的身份進行驗證識別，防盜能力、智能化程度和機械可靠性較高，可實現門鎖的智能化管控[5]。

2.3" 設備巡檢管理

對現場機組設備運行狀態、數據信息進行檢測分析，聯系巡檢歷史數據和數據變化趨勢，結合巡檢APP和終端設備儀器檢測數據，對比分析設備狀態，及時發現異常故障，并傳遞給平臺層便于自動化調控與管理。巡檢業務流程圖如圖4所示。設備巡檢主要涉及區域管理、線路管理、標準管理和任務管理，提前制定巡檢計劃，清晰各項巡檢內容和要求，而后下發巡檢任務，使任務內容有效落到實處；通過APP可及時查詢巡檢任務的完成情況和執行進度，還可布設巡檢點追蹤人員位置，第一時間掌握巡檢路線，若存在任務完成不及時的問題，則會向管理人員發送告警信息；巡檢人員通過掃碼方式記錄點位，而檢測參數會及時上傳并記錄，便于中心系統及時發現異常；對于異常設備可通過拍照、錄音或者拍攝視頻的方式回傳現場信息，方便后續查詢使用；確定巡檢區域后，系統會自動分配人員門鎖解鎖權限，通過移動終端連接電腦要解鎖；移動APP與紅外熱成像測溫儀搭配使用可檢測設備溫度，并及時記錄和上傳溫度信息。

2.4" 地線管理管控系統

該系統如圖5所示，由地線柜、地線管理器主機、地線檢測閉鎖機構、智能地線頭和智能地線樁等組成，主要使用智能身份識別技術，精確管理每一組臨時接地線的身份及信息。臨時地線與現場接地樁具備身份識別功能，地線領用需使用人申請后，經過對應負責人審批后可解鎖領取對應地線，并可對地線操作實時跟蹤和在線監測。該系統中運用ZigBee無線通信技術，將臨時接地線的應用位置和使用狀態發送給主機系統，進行實時監測[6]。其中，地線管理器主機為查詢和解閉鎖地線的設備，通過網絡信息與平臺通信，系統平臺根據地線狀態下發專門指令。智能地線柜用于規范管理地線，地線頭和地線樁都安裝了識別碼片，檢測閉鎖機構可通過身份識別操作地線鎖閉，地線管理中使用了RFID智能身份識別技術，可快速識別和驗證臨時地線信息，從而進行標準化管控。

2.5" 工具設備管控系統

工器具管控系統具有身份標識、資產盤點、智能查詢、自動提示、狀態顯示、業務關聯、工器具臺賬和溫濕度管理功能，是業務系統建設中的重要內容。發電公司生產現場所有安全工器具都有其專門身份ID，利用超高頻傳感器能夠對一定范圍內的工具進行身份識別，可減輕人員清點壓力。智能身份識別技術的應用為入庫登記自動管理提供技術支持，便于安全工具的精準管控；該系統在生物識別技術的支持下，能夠對工器具柜中的器具進行在線監測與盤點，具有日期檢驗功能，臨期、過期工器具會自動識別并告警提示；系統會根據智能檢測信息檢索查詢工器具的各類信息，并直觀展示不同工器具的狀態、生命周期和存取使用情況，還可與其他模塊數據共享，便于工器具的系統化、信息化、電子化管理。

2.6" 智能報表系統

智能報表系統是對智慧化管理系統檢測、收集到的各類數據信息進行統計分析，為監測中心提供可靠、全面數據，實現報表展現、權限管理和數據處理。該系統在具體設計和業務建設過程中，應從高效、便捷的角度出發，強化報表展現能力，根據現實需求靈活生成，為使用者提供綜合性強的數據報表，方便用戶了解現場生產情況，實現集成、統一管理。該系統的自定義程度較強，使用者能夠根據自身需求對報表模板進行靈活配置，自行選擇項目名稱、時間周期、分析對象和計算公式等，能夠快速生成多種類型報表，生成后可支持報表數據查詢、可視化在線編輯和報表發布。

綜上所述，利用生物識別技術對發電企業生產現場和生產過程進行監控管理，借助智能傳感設備及時、全面了解現場作業情況，并通過網絡通信技術傳輸到信息化管理平臺，根據具體情況快速做出反應，實現運維管控、操作全過程管控和系統聯動等，安全管理措施較為完善，會按照提前設置的指令強制性執行，保障生產作業安全，降低對工作人員安全造成的威脅，有效控制安全生產事故發生。在設計生物技術智慧化管理系統時，應保證方案內容切實可行、實用性強，聯系企業實際科學設計，確保在應用中可充分發揮該系統的功能作用。

參考文獻：

[1] 范迪.基于泛互聯網的企業智慧型自動運營管理系統[J].信息與電腦（理論版），2023，35（7）：35-37.

[2] 馮圣.智慧化工程項目管理系統研究與實現[J].冶金自動化，2022，46（S1）：303-306.

[3] 胡艷君，溫強，朱曉妹，等.智慧城市背景下產業智慧化管理系統的構建與應用[J].智能建筑與智慧城市，2022（2）：152-155.

[4] 石李兵，劉俊，劉興貴，等.5G+智慧電力安全服務管理系統應用及前景展望[J].農村電氣化，2021（10）：36-38.

[5] 王鑫.基于物聯網的實驗室智慧化管理系統研究[J].電子測試，2021（17）：86-87，128.

[6] 許曉春，陳子勇.基于態勢感知的中波發射臺智慧化運維管理系統設計[J].廣播與電視技術，2021，48（7）：101-104.