基于標(biāo)識解析體系的電力行業(yè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

摘 要：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是實(shí)現(xiàn)工業(yè)信息共享和共管的信息基石，是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐，也是驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的核心設(shè)施。標(biāo)識解析企業(yè)節(jié)點(diǎn)作為體系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的第一道工序尤為重要。針對基于標(biāo)識解析體系的企業(yè)節(jié)點(diǎn)和電力行業(yè)所面臨的資產(chǎn)信息、數(shù)據(jù)信息“數(shù)量大、門類多、范圍廣”的特點(diǎn)進(jìn)行研究，提出電力行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析企業(yè)節(jié)點(diǎn)的解決方案，包含多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理、標(biāo)識解析中間件以及與行業(yè)關(guān)切的應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)。對企業(yè)來說，通過對電力設(shè)備的精細(xì)化管控、預(yù)測性維護(hù)等應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)提質(zhì)降本增效以及對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的掌控權(quán)；對產(chǎn)業(yè)鏈來說，從根源上打通“產(chǎn)-輸-變-配-用”各個(gè)環(huán)節(jié)的“數(shù)據(jù)孤島”，最終實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；標(biāo)識解析；企業(yè)節(jié)點(diǎn)；標(biāo)識解析應(yīng)用；預(yù)測性維護(hù)；標(biāo)識解析中間件

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）03-0-03

0 引 言

在“雙碳”目標(biāo)下的“東數(shù)西算”以及“行業(yè)數(shù)字化”等政策逐步落實(shí)的背景下，電力行業(yè)持續(xù)推動(dòng)新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。總體上看，電力行業(yè)的數(shù)字化起步較早，已滲透至“產(chǎn)-輸-變-配-用”的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過廣泛使用一維碼、二維碼、RFID以及NFC等標(biāo)識對電力設(shè)備物資、人員等進(jìn)行管理，支撐企業(yè)、生產(chǎn)控制、客戶服務(wù)等工作。同時(shí)因具備典型能源行業(yè)資產(chǎn)信息和數(shù)據(jù)信息“數(shù)量大、門類多、范圍廣”的特點(diǎn)，也導(dǎo)致了一系列的問題。一是早期的電力企業(yè)數(shù)字化系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)，僅能滿足日常的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)靈活敏捷和可靠高效。二是編碼體系繁雜，電力數(shù)字化起步早、市場分散，參與方眾多且均在各自專業(yè)化和細(xì)分領(lǐng)域深耕多年，不同的領(lǐng)域采用的標(biāo)識編碼體系不一致，導(dǎo)致設(shè)備（產(chǎn)品）在流通中多次編碼和貼標(biāo)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。三是數(shù)據(jù)重復(fù)采集，共享度低，各個(gè)系統(tǒng)自成體系，同一類傳感器重復(fù)部署，產(chǎn)業(yè)鏈上下游數(shù)據(jù)“孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，電力設(shè)備運(yùn)維和售后困難，使得生產(chǎn)安全問題頻發(fā)，設(shè)備閉環(huán)管理困難。此時(shí)對于上下游產(chǎn)業(yè)鏈和參與方而言，急需形成完備的數(shù)字化轉(zhuǎn)型思維和統(tǒng)一強(qiáng)大的技術(shù)平臺(tái)架構(gòu)，使IT、OT深度融合，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)整體效能的提升[1-4]。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。標(biāo)識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系的基石，通過賦予每一個(gè)產(chǎn)品、零部件、設(shè)備唯一的工業(yè)級“身份證”，拉通全網(wǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)資源的靈活區(qū)分、調(diào)度和精細(xì)化管理[5]。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的多樣性，導(dǎo)致多種標(biāo)識編碼體系并存，有信通院自主研究的VAA體系，主要用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域；互聯(lián)網(wǎng)之父、TCP/IP聯(lián)合發(fā)明人羅伯特·卡恩提出的Handle體系，已經(jīng)廣泛地用在食品溯源、藥品信息等領(lǐng)域；由ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）、IEC（國際電工委員會(huì)）和ITU（國際電信聯(lián)盟）共同提出的OID體系，主要用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域；由中國物品編碼中心自主研究提出的Ecode體系，主要用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域；由國際物品編碼協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)的GS1體系，主要用在快消、制造、物流、食品安全追溯、醫(yī)療衛(wèi)生等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。在以上多碼體系并存的基礎(chǔ)上，從2018年開始，我國自主規(guī)劃并經(jīng)歷四年多建設(shè)的標(biāo)識解析體系，已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了和多種國際主流工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的互聯(lián)互通，鏈接物理世界和數(shù)字空間，推動(dòng)工業(yè)數(shù)據(jù)無縫流動(dòng)和融合交互。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系架構(gòu)由五部分構(gòu)成，包括國際根節(jié)點(diǎn)、國家頂級節(jié)點(diǎn)、二級節(jié)點(diǎn)、公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)以及企業(yè)節(jié)點(diǎn)。其中，國際根節(jié)點(diǎn)處于最頂層，提供全球業(yè)務(wù)的解析；國家頂級節(jié)點(diǎn)是標(biāo)識解析體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，起到承上啟下的作用，向上對接國際根節(jié)點(diǎn)，向下管理二級節(jié)點(diǎn)及各企業(yè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部聯(lián)通和協(xié)同發(fā)展；二級節(jié)點(diǎn)具有行業(yè)屬性，為行業(yè)提供標(biāo)識注冊和解析業(yè)務(wù)；公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)提供公共查詢和訪問服務(wù)，通過緩存機(jī)制提升解析效率；企業(yè)節(jié)點(diǎn)為企業(yè)的具體業(yè)務(wù)提供標(biāo)識注冊解析服務(wù)，和企業(yè)的產(chǎn)線、車間掛鉤，是數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)來源[6-11]。具體的分級分層架構(gòu)如圖1所示。

2 電力行業(yè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

電力行業(yè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)屬于電力企業(yè)的信息化系統(tǒng)，向上與國家標(biāo)識解析體系對接，適配二級節(jié)點(diǎn)的協(xié)議規(guī)范、標(biāo)識規(guī)范、管理規(guī)則和運(yùn)營需求等要求；向下兼容企業(yè)信息化系統(tǒng)以及智能化設(shè)備，遵從企業(yè)相關(guān)規(guī)定以及適配各類業(yè)務(wù)場景。由于企業(yè)規(guī)模大小、業(yè)務(wù)屬性不同，可以根據(jù)需求在標(biāo)識注冊解析等功能基礎(chǔ)上，構(gòu)建具備企業(yè)特色屬性的管理方式和應(yīng)用化定制。企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是其和上下游產(chǎn)業(yè)鏈交互和流通最重要的資產(chǎn)，進(jìn)而涉及到數(shù)據(jù)確權(quán)問題。作為企業(yè)來說，希望業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出廠，所以企業(yè)節(jié)點(diǎn)的作用至關(guān)重要，是企業(yè)數(shù)據(jù)出廠的最后一道關(guān)卡。從供應(yīng)鏈協(xié)同發(fā)展來說，希望鏈上各企業(yè)能夠自主控制數(shù)據(jù)主權(quán)的同時(shí)，根據(jù)協(xié)同目標(biāo)和整體目標(biāo)按需進(jìn)行信息共享，從而達(dá)到產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展。目前市面上企業(yè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化軟件比較少，企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)大多數(shù)還是以二級節(jié)點(diǎn)托管的方式存儲(chǔ)，對于企業(yè)來說接受度和認(rèn)可度比較低。未來網(wǎng)絡(luò)作為國內(nèi)首批標(biāo)識解析系統(tǒng)建設(shè)的參與者，具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在標(biāo)識解析體系企業(yè)節(jié)點(diǎn)研發(fā)方面已有相關(guān)的系統(tǒng)（產(chǎn)品）積累，主要包含數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)中間件、標(biāo)識解析中間件以及應(yīng)用層三大部分，具體功能架構(gòu)如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 數(shù)據(jù)接入層

企業(yè)節(jié)點(diǎn)提供集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入，將所有數(shù)據(jù)源集中存儲(chǔ)、處理和共享，為后續(xù)的業(yè)務(wù)流打通提供基礎(chǔ)來源。從數(shù)據(jù)來源上，分為信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入和智能設(shè)備/傳感器設(shè)備數(shù)據(jù)接入，信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要包含OCS、OMS、EMS等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)類型上，電力行業(yè)數(shù)據(jù)分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包含源系統(tǒng)建模數(shù)據(jù)、源系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、源系統(tǒng)遙信變位數(shù)據(jù)、SOE等告警數(shù)據(jù)以及源系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)等。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包含源系統(tǒng)的接線圖、視頻、OMS中各種格式的辦公文件，例如WORD、PDF、PPT、EXCEL等等。

2.2.2 標(biāo)識解析中間件層

標(biāo)識解析中間件提供共性技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)間集成、標(biāo)識解析等工具和服務(wù)，向上對接標(biāo)識解析體系，向下為企業(yè)和企業(yè)應(yīng)用、企業(yè)信息化系統(tǒng)接入前綴申請、標(biāo)識注冊、數(shù)據(jù)同步和解析等功能提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一服務(wù)，消除標(biāo)識解析體系的變動(dòng)為企業(yè)帶來的影響，提升接入的便利性。

（1）多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理

電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于不同的操作系統(tǒng)、管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式和邏輯結(jié)構(gòu)不同，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生時(shí)間、使用場所、代碼協(xié)議等也不同，這造成了數(shù)據(jù)“多源”性。異構(gòu)數(shù)據(jù)包括多種類型的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。不同類型的數(shù)據(jù)在形成過程中沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此造成了數(shù)據(jù)“異構(gòu)”的特征。作為標(biāo)識解析中間件平臺(tái)來說，通過在數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)清洗和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)降維處理過程中對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行場景化處理，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化。

（2）數(shù)據(jù)建模

企業(yè)節(jié)點(diǎn)定義基于場景需求的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識應(yīng)用的數(shù)據(jù)建模，建立元數(shù)據(jù)庫和主數(shù)據(jù)庫。企業(yè)根據(jù)元數(shù)據(jù)庫、主數(shù)據(jù)庫給出標(biāo)識對象對應(yīng)的屬性值，以支持基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的各種創(chuàng)新應(yīng)用。

（3）前綴申請

系統(tǒng)提供企業(yè)前綴注冊和企業(yè)信息錄入功能，實(shí)現(xiàn)企業(yè)標(biāo)識前綴編碼申請、使用情況反饋、標(biāo)識有效性管理等功能，為二級節(jié)點(diǎn)管理企業(yè)節(jié)點(diǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）標(biāo)識注冊/解析

中間件注冊向上對接標(biāo)識解析體系二級節(jié)點(diǎn)，將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)注冊進(jìn)標(biāo)識解析體系，同時(shí)對接標(biāo)識解析體系的遞歸節(jié)點(diǎn)、二級節(jié)點(diǎn)和頂級節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解析功能。

（5）數(shù)據(jù)確權(quán)

企業(yè)節(jié)點(diǎn)將標(biāo)識解析技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的數(shù)據(jù)確權(quán)。通過將數(shù)字資產(chǎn)對象的自身屬性、權(quán)利歸屬及轉(zhuǎn)移流通等信息以唯一標(biāo)識、整體方式上鏈存儲(chǔ)，同時(shí)關(guān)聯(lián)數(shù)字或現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)資產(chǎn)，借助區(qū)塊鏈的特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)的價(jià)值唯一性，使其具備整體不可分割性、真實(shí)性、完整性及可驗(yàn)證性，以技術(shù)手段明確了數(shù)字資產(chǎn)的屬性和權(quán)利歸屬，為權(quán)利所屬人的維權(quán)提供了技術(shù)支撐，成為數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)的手段。

（6）權(quán)限管理

在企業(yè)節(jié)點(diǎn)完成上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的組織設(shè)置，每個(gè)組織設(shè)置不同角色和權(quán)限，進(jìn)而賦予不同的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。企業(yè)節(jié)點(diǎn)首先判斷訪問用戶歸屬的組織，根據(jù)組織獲取相關(guān)的權(quán)限，完成元數(shù)據(jù)模型、企業(yè)信息、生產(chǎn)信息、訂單信息、維修信息、客戶信息等數(shù)據(jù)的標(biāo)識解析。

2.2.3 企業(yè)應(yīng)用層

電力行業(yè)的企業(yè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層提供綜合化、通用化、基礎(chǔ)化公共服務(wù)以及特色定制化的應(yīng)用。通用型應(yīng)用主要包含設(shè)備的全生命周期溯源、設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)等應(yīng)用；定制化應(yīng)用包含企業(yè)的個(gè)性化需求，可以結(jié)合客戶的業(yè)務(wù)需求定制可視化大屏和智能駕駛艙。

（1）電力設(shè)備全生命周期溯源應(yīng)用

如圖3所示，通過標(biāo)識解析體系，賦予電力設(shè)備工業(yè)級“身份證”，從設(shè)備臺(tái)賬、設(shè)備監(jiān)測、設(shè)備故障、設(shè)備檢修、設(shè)備退役到設(shè)備報(bào)廢的全生命周期溯源，打破設(shè)備廠家、電力公司、運(yùn)管人員、維修人員的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)各相關(guān)方參與的設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維和預(yù)防保養(yǎng)，有效提升設(shè)備的運(yùn)維效率、降低設(shè)備故障排查時(shí)間，解決企業(yè)運(yùn)維資源不足、問題定位排查時(shí)間長的問題，提升電力設(shè)備運(yùn)維工作質(zhì)量，提高企業(yè)對電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行掌控能力。

通過對設(shè)備前世今生數(shù)據(jù)的知曉，根據(jù)運(yùn)行年限、出廠參數(shù)、設(shè)備分布、PMS系統(tǒng)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)信息和各維度分析、評價(jià)和預(yù)測的結(jié)果，結(jié)合人工智能算法、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)提供檢修建議、檢修方案等。按照設(shè)備和在線監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)狀態(tài)評價(jià)規(guī)范要求，周期性形成狀態(tài)感知實(shí)時(shí)評價(jià)報(bào)表，為設(shè)備廠商提供傳感器裝置遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)能力、快速定位故障原因。對于設(shè)備廠商來說，簡單的配置問題可以遠(yuǎn)程指揮現(xiàn)場運(yùn)維人員解決，復(fù)雜的技術(shù)問題或者需要更換易耗品等可以到現(xiàn)場一次性完成檢修，提高運(yùn)維檢修效率，降低運(yùn)檢基層人員的工作負(fù)荷。對于各參與方來說，通過關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信息透明化傳輸和數(shù)據(jù)分析，能夠保證對關(guān)鍵環(huán)節(jié)信息的實(shí)時(shí)把控，進(jìn)而做出合適的決策。

（2）電力設(shè)備預(yù)測性維護(hù)應(yīng)用

預(yù)測性維護(hù)是在正確的時(shí)間對潛在的故障進(jìn)行針對性維護(hù)的措施，是保障電力設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少非計(jì)劃停機(jī)事件發(fā)生的重要手段，是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧電網(wǎng)的主要抓手。傳統(tǒng)運(yùn)維巡檢主要采用例行巡檢進(jìn)行故障發(fā)現(xiàn)，這樣會(huì)導(dǎo)致很多隱性的故障和無效的巡檢，人工成本也比較高，當(dāng)事故發(fā)生后造成的損失十分巨大。電力設(shè)備從故障信號發(fā)生到完全發(fā)生，會(huì)經(jīng)歷一系列的故障階段，在不同的階段，維修措施和緊急需求是不同的，其對應(yīng)的維修成本也不同。對于預(yù)測性維護(hù)來說，數(shù)據(jù)來源全面、完整非常重要，通過標(biāo)識解析技術(shù)，拉通設(shè)備全生命周期的數(shù)據(jù)，能夠有效保證預(yù)測性維護(hù)的準(zhǔn)確性。本應(yīng)用利用標(biāo)識解析技術(shù)、信息抽取技術(shù)等對設(shè)備實(shí)時(shí)信息、設(shè)備的故障報(bào)告和行業(yè)專家經(jīng)驗(yàn)，以知識圖譜的形式進(jìn)行碎片化融合，在故障發(fā)生前通過對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位、多維護(hù)的監(jiān)控采集和治理等操作，結(jié)合工業(yè)機(jī)理和大數(shù)據(jù)數(shù)理模型等進(jìn)行預(yù)判和告警，對故障類型、部位以及原因進(jìn)行精準(zhǔn)分析，并生成全方位的設(shè)備健康體檢和智能維護(hù)方案，從而降低事故的風(fēng)險(xiǎn)，提高員工和公共的安全，為電力企業(yè)降低運(yùn)維成本。

3 系統(tǒng)部署

企業(yè)節(jié)點(diǎn)的部署主要以一體機(jī)的形式，包含了系統(tǒng)部署所需的一切硬件，后臺(tái)軟件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等均經(jīng)過預(yù)先配置、調(diào)優(yōu)和測試，“一鍵式”安裝部署、即插即用，軟硬一體化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一站式快速交付，幫助用戶節(jié)省系統(tǒng)上線時(shí)間。

4 結(jié) 語

通過建設(shè)基于標(biāo)識解析體系電力行業(yè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，完善標(biāo)識解析技術(shù)與電力行業(yè)的技術(shù)融合，可有效地解決電力企業(yè)對數(shù)據(jù)的掌控粒度，解決電力行業(yè)設(shè)備制造、運(yùn)維、監(jiān)管、檢修等過程中遇到的管理混亂、追溯困難和協(xié)同性差等問題。對于產(chǎn)業(yè)鏈來說，通過企業(yè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換和兼容處理，可以讓更多的產(chǎn)品和設(shè)備數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化，讓工業(yè)數(shù)據(jù)從底層流動(dòng)起來，從而推動(dòng)整個(gè)電力體系快速實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化改革，進(jìn)而為國家的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)保駕護(hù)航、添磚加瓦。

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