一種適用電力系統(tǒng)的機(jī)器人流程自動(dòng)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP242;TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2025）07-0189-04

Abstract：According to the characteristicsof the power systemand the functional andnon-functional requirements based on the actual application，the overalldesign of the system based on the robotic process automation platform was carriedout，and the overalldesign included the design layer，the analysis layer，the execution layer，the middleware layer，the hardware and the operating system layer.Acording to the analysis of the functional requirements or non-functional requirements of the robotic processautomation platform and the overall designof the system，the pick-up processof elements and web elements in the design layer of the robotic processautomation platform was further explained in detail，and the key nodes were analyzed.According to the operation characteristics andrequirements of the power system，the process construction ofthe robotic process automation system wascarried out，and the debuging and trial operation processwasanalyzed，and theentire operating system could be operated in the office software to realize the robotic process automation service ofthe power system.During the service of the power system using the robotic process automation platform，thesystem was stableand reliable during the three-month operation period，and good results were obtained.

Key words：power system；robots；process automation；design；application

機(jī)器人流程自動(dòng)化（RPA）系統(tǒng)作為一種可以通過(guò)電腦端的軟件控制和操作，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)等復(fù)雜流程的執(zhí)行業(yè)務(wù)流程技術(shù)[1，在現(xiàn)代化工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是隨著近年來(lái)人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人流程自動(dòng)化技術(shù)也逐步升級(jí)[2]，并可以應(yīng)用到不同的場(chǎng)景，其應(yīng)用深度也在不斷擴(kuò)展和延伸。電力系統(tǒng)作為工業(yè)發(fā)展和人民日常生活的重要組成部分，其發(fā)電控制的自動(dòng)化、電力調(diào)度的自動(dòng)化等都是電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向[3-6]，將機(jī)器人流程自動(dòng)化引入電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化，將有助于簡(jiǎn)化工作流程和業(yè)務(wù)流程，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，降低維護(hù)成本和增強(qiáng)特殊業(yè)務(wù)響應(yīng)能力等[79]。在此基礎(chǔ)上，本文通過(guò)廣泛分析現(xiàn)有電力系統(tǒng)特點(diǎn)以及基于實(shí)際應(yīng)用的功能需求和非功能需求，對(duì)基于機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，有針對(duì)性的對(duì)重要環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行，以期為機(jī)器人流程自動(dòng)化在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用提供參考，最終實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)和控制。

1電力系統(tǒng)需求和總體設(shè)計(jì)

1.1 功能需求

圖1為基于機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)用戶用例圖。為了便于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中機(jī)器人流程自動(dòng)化處理，搭建了機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)[1]，具體流程如圖1所示。在對(duì)用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)需求分析、業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)后依次進(jìn)入流程設(shè)計(jì)、流程解析、流程執(zhí)行模塊（操作函數(shù)調(diào)用和系統(tǒng)操作），之后輸出業(yè)務(wù)工作。

用戶 流程設(shè)計(jì)模塊流程解析模塊流程執(zhí)行模塊流程文件生成 流程拆解 系統(tǒng)操作4 + A 業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)需求分析 操作定義 流程邏輯解析操作函數(shù)調(diào)用工作1 ↑ ↓業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì) 流程搭建 流程語(yǔ)句解析 工作流生成

1.2 非功能需求

在面向電力系統(tǒng)需求時(shí)，機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)還需要考慮非功能性需求?；跈C(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)的非功能性需求包括[11-14]：

（1）機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)通俗易用，不需要進(jìn)行繁瑣、復(fù)雜的培訓(xùn)就可以滿足使用者的使用需求；

（2）由于電力系統(tǒng)需要長(zhǎng)期運(yùn)行，因此機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)需要具有足夠的穩(wěn)定性，在應(yīng)對(duì)正常用力周期和用電高峰期時(shí)都能夠穩(wěn)定運(yùn)行，具有良好的可靠性；

（3）電力系統(tǒng)中包括豐富的數(shù)據(jù)資源，在采用機(jī)器人流程自動(dòng)化分析過(guò)程中，需要避免數(shù)據(jù)對(duì)外泄露的風(fēng)險(xiǎn)，因此還需要整個(gè)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)具有足夠安全性;

（4）電力系統(tǒng)中機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)同時(shí)會(huì)接入不同的軟件或者由不同的設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，而不同接口處的語(yǔ)言或者設(shè)計(jì)理念存在較大差異，這就需要機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)具有足夠的兼容性；

（5）在使用過(guò)程中，有較多的不可預(yù)見(jiàn)的需求或者維護(hù)等操作，因此機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)還需要能夠及時(shí)更新與修復(fù)，即保證具有良好的可擴(kuò)展性。

1.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)的功能性需求或者非功能性需求進(jìn)行分析，針對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。主要包括設(shè)計(jì)層、解析層、執(zhí)行層、中間件層、硬件及操作系統(tǒng)層[15-17]：設(shè)計(jì)層包括元素拾取、流程畫(huà)布和流程調(diào)試，解析層包括流程拆解、條件邏輯解析、循環(huán)邏輯解析、執(zhí)行語(yǔ)句解析，執(zhí)行層包括鼠標(biāo)鍵盤(pán)操作模擬、元素操作、網(wǎng)頁(yè)操作、office操作、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)連接和文件操作，中間件層主要包括MsSQL、Redis、WWF和WPF，硬件及操作系統(tǒng)層主要包括Windows操作系統(tǒng)和物理機(jī)/虛擬機(jī)服務(wù)主機(jī)。

2.1 元素拾取

根據(jù)上述的對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)的功能性需求或者非功能性需求進(jìn)行分析，以及系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，進(jìn)一步進(jìn)行了逐層細(xì)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的機(jī)器人流程自動(dòng)化分析與應(yīng)用。對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)中設(shè)計(jì)層的元素拾取流程進(jìn)行詳解，如圖3所示。可見(jiàn)，在元素拾取過(guò)程中，第一步需要對(duì)當(dāng)前頁(yè)面或者數(shù)據(jù)進(jìn)行抓屏處理，借著獲取鼠標(biāo)位置，依次進(jìn)行敞口句柄獲取，并有系統(tǒng)判斷是否為構(gòu)建應(yīng)用程序元素或者Web元素selector，如果是則采用Web元素selector進(jìn)行抓屏，如果“否”則需要構(gòu)建應(yīng)用程序元素selector進(jìn)行抓屏。

在對(duì)網(wǎng)頁(yè)元素進(jìn)行拾取時(shí)，其流程圖如圖4所示。首選需要利用機(jī)器人流程自動(dòng)化（RPA）系統(tǒng)獲取目標(biāo)元素，然后通過(guò)軟件判斷是否符合下一步流程的分析條件，如果符合輸出條件則將當(dāng)前目標(biāo)元素的數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行解析，在獲得解析結(jié)果后供給需求端；如果在獲取目標(biāo)元素后判斷所選取的對(duì)象不符合下一步流程的分析條件，則需要進(jìn)行系列設(shè)置與數(shù)據(jù)交換直至滿足下一步流程的分析條件，在所需的數(shù)據(jù)資源滿足數(shù)據(jù)導(dǎo)出需求時(shí)，進(jìn)行下一步解析，并將獲得解析結(jié)果供給需求端。

在機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)中的程序進(jìn)人節(jié)點(diǎn)列表后，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖5所示。根據(jù)節(jié)點(diǎn)性質(zhì)劃分為節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)1下一級(jí)主要包括普通節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)2（并行作為第二級(jí)），之后進(jìn)行下一級(jí)節(jié)點(diǎn)。在下一級(jí)節(jié)點(diǎn)中普通節(jié)點(diǎn)又可分為若干普通節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)2處則根據(jù)需要分為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和若干普通節(jié)點(diǎn)，并在機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)中將個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行收集和整理。

2.2 流程搭建

在將機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中時(shí)，需要根據(jù)所在的電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)以及需求等進(jìn)行流程搭建，基于電力系統(tǒng)中機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)的流程搭建可用圖6表示。其中，在開(kāi)始編輯流程階段需要詳細(xì)分析應(yīng)用需求和功能需求等因素，并開(kāi)始搭建主流程，如果主流程搭建完畢則編輯流程結(jié)束。如果主流程沒(méi)有搭建完畢則需要進(jìn)行拖拽流程模塊，進(jìn)行流程框架搭建并進(jìn)行主流程模塊搭建子流程；如果子流程搭建完畢則返回主流程，如果沒(méi)有搭建完畢則又需要拖拽執(zhí)行操作組建進(jìn)行主流程框架搭建，進(jìn)人子流程模板編輯執(zhí)行方法，設(shè)定才做對(duì)象、方式等具體執(zhí)行參數(shù)，直至子流程搭建完畢并進(jìn)入主流程，循環(huán)運(yùn)行直至主流程搭建完畢后結(jié)束編輯流程。

2.3機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行

在電力系統(tǒng)中機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)中的流程搭建完畢后，進(jìn)一步對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行，工作流服務(wù)調(diào)用架構(gòu)圖如圖7所示。在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，主要分為工作流實(shí)例模塊和執(zhí)行環(huán)境模塊，共同依托應(yīng)用程序管理程序[18]。在工作流實(shí)例管理中，需要依據(jù)工作流運(yùn)行對(duì)象，劃分流程活動(dòng);在執(zhí)行環(huán)境模塊，需要根據(jù)工作流運(yùn)行服務(wù)對(duì)象，劃分線程服務(wù)模塊、持久化服務(wù)模塊、跟蹤服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)交換服務(wù)模塊、批處理服務(wù)模塊、調(diào)度服務(wù)模塊和自定義服務(wù)模塊。

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)器人流程自動(dòng)化服務(wù)過(guò)程中，如果遇到電力系統(tǒng)中若干節(jié)點(diǎn)的故障信息，機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)自行根據(jù)對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)行模塊調(diào)用，如在線程服務(wù)模塊可以調(diào)用“Defaultworkflowloaderservice”，在跟蹤服務(wù)模塊可以調(diào)用“Sqltrack-ingservice\"模塊進(jìn)行工作流的監(jiān)控跟蹤，在持久化服務(wù)模塊可以調(diào)用“Sqlworkflowpersistenceservice\"模塊，在數(shù)據(jù)交換服務(wù)模塊可以調(diào)用“Externaldataexchange service\"等[19]。之后進(jìn)行流程邏輯解析程序和流程執(zhí)行模塊，在操作系統(tǒng)中應(yīng)用辦公軟件進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的機(jī)器人流程自動(dòng)化服務(wù)[20]。將上述機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)在某供電公司的電力系統(tǒng)中進(jìn)行了試運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果表明，上述系統(tǒng)在對(duì)電力系統(tǒng)的營(yíng)業(yè)電費(fèi)、財(cái)務(wù)、計(jì)量、配網(wǎng)和安全監(jiān)督等環(huán)節(jié)都可以取得良好的效果，3個(gè)月的運(yùn)行期間，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

3結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)電力系統(tǒng)特點(diǎn)以及基于實(shí)際應(yīng)用的功能需求和非功能需求，對(duì)基于機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)層、解析層、執(zhí)行層、中間件層、硬件及操作系統(tǒng)層；（2）根據(jù)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)的功能性需求或者非功能性需求分析以及系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，進(jìn)一步對(duì)機(jī)器人流程自動(dòng)化平臺(tái)中設(shè)計(jì)層的元素拾取、網(wǎng)頁(yè)元素拾取流程進(jìn)行詳解，并對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了分析；（3）根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)以及需求等進(jìn)行機(jī)器人流程自動(dòng)化系統(tǒng)的流程搭建，并分析了調(diào)試和試運(yùn)行過(guò)程，整個(gè)操作系統(tǒng)可在辦公軟件進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的機(jī)器人流程自動(dòng)化服務(wù)。

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