基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統設計

摘 要：為實現變電運維數據的高效管理，提高數據質量，本文開展了基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統研究。首先，對系統硬件進行選型設計，確保系統的穩定運行。其次，自動抓取并更新目標變電運行數據，確保數據的實時性和準確性。再次，設計運維數據自動統計模塊，提高數據處理效率。最后，整合管理跨表格自定義字段運維數據，將其存儲到數據庫表中，以便用戶直觀地了解變電運維情況。測試結果表明，該系統投入運行后，能夠高效、安全地完成數據的存儲和管理，與預期目標相符，且數據失真率較低，最高不超過0.1%，能夠實現數據的準確管理，有效減少了數據管理錯誤的概率。

關鍵詞：HTML5；JavaScript；變電運維數據

中圖分類號：TP 315" 文獻標志碼：A

變電運維數據管理系統的研究與應用對提高電力設施的運行效率、保障設備運行安全以及降低運行成本具有重要意義。隨著電力系統不斷發展和變革，傳統的變電運維數據管理系統難以滿足日益復雜化和多樣化的運行需求。例如，白軼等[1]提出系統存在數據記錄與查詢不便的問題，難以實現數據的實時分析與遠程監控。朱子太[2]提出系統在運行中易出現數據易丟失、不準確的現象，難以反映變電運維管理的實際情況。

HTML5作為新一代網頁標準，以其強大的多媒體處理能力、優化的圖形渲染性能以及跨平臺兼容性，為構建現代化Web應用提供了堅實的基礎[3]。結合JavaScript這一靈活且功能強大的編程語言，可以開發界面友好、交互性強、響應迅速的變電運維數據管理系統[4]。基于此，本文開展了基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統研究，以實現對變電站運行狀態的全面監控，為提高運維管理的智能化水平做出貢獻。

1 變電運維數據管理系統硬件設計

基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統，雖然其核心在于前端技術和數據處理邏輯，但硬件設計同樣是系統穩定運行和數據采集的重要基礎。

2 基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統軟件設計

2.1 目標變電運維數據抓取與本地更新

本文設計的系統目標變電運維數據抓取與本地更新流程如圖1所示。

由圖1可知，需要確定抓取目標，明確需要捕獲的變電運維數據類型。包括設備狀態、運行參數以及報警信息等。這些數據類型是后續分析和決策的基礎。識別數據的來源，即目標網站或數據接口的URL，確保系統能夠訪問到所需的數據[5]。為了用戶友好和交互性，準備一個基于HTML5的網頁作為數據抓取的前端界面。同時，確保瀏覽器支持JavaScript，以便執行數據抓取和本地更新的邏輯。使用瀏覽器開發者工具，深入分析目標網頁的結構和數據布局，找到包括所需數據的HTML元素，并理解網頁的加載機制[6]。準備瀏覽器的localStorage或sessionStorage作為存儲抓取數據的本地環境。這些存儲機制允許系統在客戶端保存數據，不需要依賴服務器。

在此基礎上，設計如下運維數據抓取邏輯。1）靜態數據抓取。直接通過HTML源代碼定位包括所需數據的元素，并提取數據內容。2）動態數據抓取。針對通過AJAX等動態加載的數據，需要模擬用戶行為（例如滾動頁面、點擊按鈕），以觸發數據加載。此時，需要等待數據加載完成后再進行提取[7]。

數據提取后，去除不必要的HTML標簽、空格和特殊字符，將數據格式化為適合本地存儲的格式，例如JSON對象。

設計合理的更新策略，例如定期抓取或根據事件觸發抓取。這確保了數據的實時性和準確性。

通過以上流程，系統可以實現對目標變電運維數據的自動抓取與更新，為變電運維工作提供有力的數據支持。

2.2 運維數據自動統計模塊設計

將上述抓取到的運維數據（例如設備狀態、運行參數等）轉換為適合統計和分析的格式，例如JSON或CSV。這一步是確保數據能夠被后續統計和分析工具正確讀取和處理的關鍵。

在變電運維數據中，設備狀態數據是非常重要的一部分。故障次數Nf與總運行時間Tt是衡量設備狀態的關鍵數據指標，利用這些數據，可以將其代入平均無故障時間（MTBF）公式中進行深入分析，從而實現對設備狀態的量化評估。MTBF如公式（1）所示。

（1）

式中：Nf為故障次數；Tt為總運行時間。

通過公式（1）可以計算變電運維數據的MTBF值。MTBF值作為一個重要的設備可靠性指標，其高低直接反映了設備的運行穩定性。具體來說，MTBF值越高，意味設備在運行過程中發生故障的平均間隔時間越長，不僅表明設備當前的健康狀況良好，故障率較低，還預示設備在長時間運行中能夠保持較高的穩定性和可靠性[8]。

在電力設備運行期間，持續跟蹤并記錄電流I和電壓V的實時數值，并對這些數據進行回歸分析，旨在解釋電流I與電壓V之間存在的線性關系，從而更深入地理解電力設備的運行特性。具體的回歸模型如公式（2）所示。

V=β0+β1I+ε （2）

式中：V為電壓；β0、β1為示回歸系數；I為電流；ε為隨機誤差項。

通過上述回歸分析，能夠了解電流與電壓之間的線性關系，這一關系在正常情況下應當與理論預期保持一致。然而，當回歸分析結果所揭示的關系與理論上的電流-電壓關系存在顯著偏差時，意味電力設備可能正處于非健康狀態，或者電力設備的運行環境已經發生了不利于電力設備正常運行的變化[9]。

2.3 跨表格自定義字段運維數據整合管理

在運維數據自動統計完成后，進一步開展跨表格自定義字段運維數據的整合管理工作，旨在將原本散落在多個表格中的運維數據，通過自定義字段的精準匹配與整合，形成一個統一、完整的數據集。為了確保整合過程中的數據準確無誤，首先需要界定原表格與目標表格之間字段的映射關系，使整合時可以從源表格中精準抓取數據，并將其準確安放到目標表格的對應位置，從而保障整合后的數據集仍然具備較高的完整性和準確性。字段映射關系FM如公式（3）所示。

FM={（fs1，ft1），（fs2，ft2），...，（fsn，ftn）} （3）

式中：fsi為源表格中的第i個字段；fti為目標表格中與之對應的字段。

在上述字段映射關系FM的基礎上，進一步定義自定義字段的整合流程。自定義字段的整合CF如公式（4）所示。

CF={（cf1，p1），（cf2，p2），...，（cfm，pm）} （4）

式中：cfj為第j個自定義字段；pj為該字段在目標表格中的位置。

在實際操作中，根據已經建立的字段映射關系FM，將源表格中的數據與目標表格中的數據進行精確匹配。一旦匹配成功，將源表格中的數據填充到目標表格的相應字段中。針對自定義字段CF，根據實際需求將相關數據精準地填充到目標表格的指定位置。通過上述操作，確保整合后的數據準確一致，為后續的數據分析提供強有力的支持。

對整合后的數據進行校驗，確保數據的準確性和完整性。將校驗后的數據存儲在數據庫表中（見表1），數據庫表詳細記錄了變電運維數據的各個字段及其數據類型，確保數據的規范化和結構化存儲。

通過數據庫表存儲并展示整合后的數據，以便用戶直觀地了解變電運維情況。同時，建立數據更新機制，確保整合后的數據能夠及時反映各個表格的最新變化。定期或實時地同步數據源和整合后的數據表，設置數據訪問權限，確保只有授權人員能夠訪問和修改整合后的數據。記錄數據訪問和修改的操作日志，以便進行審計和追蹤。

通過以上流程，可以實現跨表格自定義字段變電運維數據的整合管理，提高數據的可用性和價值，為變電運維工作提供全面、準確的數據支持。

3 系統測試

3.1 測試準備

此次系統測試的試驗對象為一個典型的變電站運維數據集。該數據集包括以下具體內容。1）運維設備數據。包括變壓器、開關設備、互感器等關鍵設備的運行參數，例如電流、電壓、功率因數、溫度等；設備的實時狀態信息。2）環境監測數據。包括變電站內的溫度、濕度、空氣質量等環境參數。3）運維記錄數據。包括巡檢記錄、維修記錄、故障處理記錄等，每條記錄包括時間戳、操作人、操作內容等詳細信息。4）報警與事件數據。包括設備故障報警、異常事件記錄等，每條報警或事件記錄包括觸發條件、發生時間、處理狀態等。

3.2 測試環境配置

為了測試基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統的性能和功能，需要配置一個合適的測試環境，見表2。

此外，采用MQTT協議進行數據傳輸，支持低功耗、低延遲的數據傳輸方式。

3.3 測試結果

為了評估變電運維數據管理系統的存儲效能，執行了一項性能測試。測試的第一步是構建一個Hadoop集群?；谶@個集群，利用傳輸模塊并發啟動了8個線程，每個線程模擬變電站的運行并生成固定量的小規模數據，總計模擬運行時長為1h。測試期間，系統保持連續運行，并在測試結束后，通過系統界面執行數據查詢操作。此次測試中，特定節點的文件存儲狀態見表3。

從上述測試結果中可以看出，集群的每個節點均成功承載了來自線程的數據，整個測試過程中系統運行平穩，未發生任何異常。對系統傳輸的數據進行檢查，確認數據完整無損，沒有出現丟失或損壞的情況。因此可以得出結論，該系統能夠有效且安全地完成數據存儲和管理任務，完全符合預期的性能目標。

在此基礎上，為進一步驗證本文提出的基于HTML5+

JavaScript的變電運維數據管理系統的應用效果，采用對比測試方法。將提出的數據管理系統設置為試驗組，將文獻[1]、文獻[2]提出的2種傳統數據管理系統分別設置為對照組A與對照組B，對比3種系統應用后在數據失真率方面的表現。對比結果如圖2所示。

本文提出的基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統在數據處理和傳輸方面具有較高的準確性和可靠性，數據失真率相對較低，最高不超過0.1%，能夠實現數據的實時采集、傳輸、存儲和分析，有效減少了數據管理錯誤和設備故障對數據準確性的影響，為變電運維管理提供更精準的數據支持。

4 結語

綜上所述，本文提出的基于HTML5+JavaScript的變電運維數據管理系統不僅大幅提高了系統的跨平臺兼容性與用戶交互體驗，還為實現數據的實時處理與高效管理提供了強有力的技術支撐。本文將繼續深化HTML5與JavaScript在變電運維數據管理系統中的應用，不斷探索新的技術與方法，以優化系統功能與服務，進一步提高系統的智能化水平與用戶體驗，為電力系統的安全、穩定運行提供有力保障。

參考文獻

[1]白軼，秦利華，王思詩.基于大數據和關系型數據相融合的反應堆遠程運維數據管理系統開發[J].核動力工程，2020，41（2）：203-206.

[2]朱子太.變電運維智能化遠程管理系統的應用策略探究[J].現代工業經濟和信息化，2023，13（8）：163-165.

[3]邱國強，黃飛，劉旭東.基于SX000i的商用航空發動機運維支持數據管理系統架構概念設計[J].民用飛機設計與研究，2023（3）：17-22.

[4]王新云.基于云的運維大數據管理平臺的設計與實現[J].新一代信息技術，2023，6（23）：28-34.

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[8]李瑕劍，孫向旗.高速鐵路牽引供電智能運維與大數據管理系統的應用[J].電氣化鐵道，2021，32（增刊1）：90-92.

[9]雷振，王世全，溫釗，等.海上風電運維中的大數據管理和應用[J].海洋開發與管理，2021，38（12）：93-97.

基金項目：國網寧夏電力有限公司科技項目資助“班組計劃性業務半自動化調度工具”（項目編號：SGNXYC00BYJS2402117）。