基于移動終端的電力設備智能巡檢系統設計

吳浩鵬+++計蘊容+++李剛

摘 要： 電力設備巡檢是保障電力系統安全運行的重要工作，巡檢的質量和效率又與巡檢模式密切相關。分析了電力設備巡檢工作的現狀及存在的問題，介紹一種基于移動終端的電力設備智能巡檢系統。系統采用了無線通信、二維碼掃描、GPS定位以及Web Service等前沿技術，并通過移動互聯網實現數據傳輸。該系統在提高電力設備巡檢工作的效率、質量以及電力企業的管理水平的同時，有效地擴大了智能巡檢的普及性，對電力系統的安全運行具有現實意義。

關鍵詞： 電力設備； 智能巡檢； 二維碼掃描； GPS； 移動通信技術

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）05-55-04

Abstract： Power equipment tour-inspection plays an important role in keeping the power system working safely and steadily， and the quality and efficiency of inspection is closely related to the inspection mode. This paper analyzes the the current situation and existing problems of power equipment tour-inspection， and proposes a mobile intelligent tour-inspection system. The system uses the technologies of wireless communications， two-dimensional code scanning， GPS positioning， Web service and other cutting-edge technologies， and transfers the data via Mobile Internet. The system improves the efficiency and quality of power equipment inspection， and the management level of electric power enterprise， at the same time， effectively expanded the popularity of intelligent tour-inspection， and has practical significance to the safe operation of electric power system.

Key words： power equipment； intelligent tour-inspection； two-dimensional code scanning； GPS； mobile communication technology

0 引言

電力系統的安全穩定運行關系著人們生活乃至國家和社會的穩定，每一次故障都可能給社會和人民帶來無法估量的損失[1]。電力巡檢作為一項維護電力系統安全運行的基礎工作，能夠有效保證設備的安全性、提高設備可靠率、降低設備的故障率。巡檢工作是為了及時掌握設備的運行狀況和周圍環境的變化，發現設備存在的缺陷和安全隱患并及時進行修復。目前電力企業的電力設備種類多、數量大、分布范圍廣。由于缺乏移動終端的支持，在傳統的巡檢工作中，巡檢人員一般采用手工書面記錄的方式進行信息記錄，這使得巡檢工作受制于環境氣候條件、人員素質、責任心等因素[2]，且存在著工作量巨大，巡檢效率較低，紙質的巡檢記錄不易于保存等弊端。除此之外，電力企業在開展電力設備巡檢工作時，也會經常出現巡檢人員工作不準時、不全面、不到位的情況，使得管理人員難以及時、準確、全面地了解巡檢狀況，及時做出合理的決策。

1 電力巡檢現狀分析

近年來，隨著物聯網技術和無線通信技術的不斷發展以及巡檢工作需求增多，出現了一系列基于GPS（Global Positioning System）技術和RFID（Radio Frequency Identification）技術的電力設備巡檢系統，巡檢人員利用移動計算設備PDA（Personal Digital Assistant）讀取電力設備上的電子標簽以獲得相應數據，再將巡檢數據通過無線通信網絡傳輸到PC端的后臺管理系統[3]。這類系統與人工紙質巡檢方式相比，工作效率有了很大的提高，但由于所需投入經費較高等原因，并沒有得到真正的普及。因此目前國內的電力設備巡檢軟件仍然具十分廣闊的探索開發和創新的空間，主要體現在兩方面。第一方面，在基于RFID的巡檢系統中，必須配有電子標簽以及相應的PDA才可以開展巡檢工作，且采用PDA巡檢存在數據存儲量有限、無法自動獲取巡檢任務、人機交互界面功能過于單調等缺陷[4]。由于PDA造價比較昂貴，多數電力企業因缺乏相應資金支持而仍舊采用的傳統巡檢模式，或是PDA數量不足而使得巡檢工作的開展受到限制，因此電力設備的智能巡檢并沒有得到普及[5]。第二方面，智能手機、平板電腦以及手表等一系列移動智能終端普及率越來越高，將智能移動終端帶入到電力設備巡檢工作中不僅能大大提高巡檢工作的效率，更能擴大智能巡檢在各電力企業中的普及率和覆蓋率，從而保證電力系統的安全穩定。

綜上所述，新一代的智能巡檢系統在降低使用成本的同時，更應該充分地結合物聯網技術、無線通信技術等前沿技術讓系統能在基于Android/IOS等主流操作系統的智能移動終端上運行。

2 系統概述

基于移動終端的電力設備智能巡檢系統分為移動端和后臺管理端兩部分。其中，移動端采用M/S（Mobile/Server）移動技術架構，后臺的管理系統采用B/S（Browser/Server）分層架構。

系統設計充分考慮到應用的便利性和可擴展性。采用移動互聯網通信技術，充分利用當前移動終端設備具有良好的便攜性與普及性等特點，結合二維碼掃描技術、GPS定位等技術等，構建了新型的網絡移動軟件架構智能巡檢體系，圖1為本移動巡檢系統的技術路線圖。

巡檢工作開展前，先要完成巡檢系統的前期部署：由管理員對企業所屬區域中的所有電力設備進行統一編號，并生成相應的二維碼貼在設備上，最后向數據庫中錄入所有設備的編號、地理位置等參數。

管理員可查看所有設備的參數資料、故障情況并針對實際需求制定巡檢計劃，利用后臺管理端將計劃發布，同時系統將自動向擔任本次巡檢任務的巡檢人員發送飛信提醒。圖2為數據流圖。

巡檢人員收到通知后登入到巡檢系統移動端，查看巡檢任務并按要求開展巡檢工作。本系統利用MD5算法對巡檢數據進行加密，以確保系統安全性。巡檢系統會對巡檢過程進行全程監控，一旦發現有設備出現故障，管理員可在后臺管理端查看具體情況并向維修部門發出故障維修通知。巡檢過程中獲取的電力設備的各項參數都會通過移動互聯網傳輸到服務器，管理員可以通過巡檢系統的后臺管理端實時、精確、全方位地了解企業的電力設備狀況，及時做出合理的決策。

3 系統設計與實現

3.1 數據采集

巡檢人員到達待檢設備后，利用移動終端上攝像頭掃描設備上的二維碼，獲取該二維碼所包含的設備/編號信息。

二維碼作為一種全新的信息儲存、傳遞和識別技術迅速地融入到社會生活當中[6]。與傳統的一維條碼相比，二維碼在信息容量、編碼范圍、譯碼可靠性等諸多方面都有較大提升。 除此之外，低廉的成本及簡易的制作過程也使得二維碼的應用得以涵蓋諸多領域。在本系統中，二維碼掃描技術起到了關鍵性作用。對比于前文提到的射頻技術（RFID）所伴隨產生的昂貴費用，本系統采用的二維碼掃描技術，快捷方便，經濟成本低廉。

掃描二維碼時移動終端利用Google提供的地圖應用接口、XML（Extensible Markup Language）等技術實現GPS定位功能[7]對移動終端所在位置進行定位，從而獲取巡檢人員所在地點的經緯度信息。最后將設備編號、經緯度信息與數據庫中原始錄入的信息進行比對，只有比對成功才能進行巡檢數據信息的輸入，從而確保了整個巡檢工作的可靠性，圖3為巡檢數據采集流程圖。

巡檢數據信息主要有：設備編號及參數、設備位置、瓷件、電氣連接件、音響、本體及基礎等。其中設備編號及參數由二維碼信息自動生成，設備位置信息由GPS定位系統自動生成，其他數據為員工自主填寫。

3.2 數據傳輸與處理

本系統的后臺管理端采用B/S層架構，分別為：用戶界面層、業務邏輯層、數據訪問層，如圖4所示。系統利用Web Service獲取巡檢相關信息，Web Service是一種面向服務的體系結構，像是一個“黑盒子”，它所提供的數據訪問接口能夠被智能移動終端、PC端等各種不同類型的平臺訪問。因此，只要符合Web Service的接口定義，不管來自何種平臺，基于何種編程語言的數據訪問請求，都能實現數據交互[8]。移動端采用M/S架構，通過第三方提供的SDK（Software Development Kit）來調用Web Service，從而實現數據以XML格式在移動終端與服務器之間的傳輸。

系統充分利用Web Service的開放性、跨平臺性等特點，結合HTTP和SOAP協議、XML數據解析技術[9]等，實現從移動終端到服務器的數據交互，圍繞巡檢工作的計劃制定、設備正/異常狀況記錄、巡檢過程監控和巡檢數據處理等業務功能，進行模塊化設計。

巡檢系統后臺管理端由系統管理、巡檢管理、設備管理、統計報表、員工反饋以及幫助文檔六個模塊組成。主要實現內容如下。①系統管理：對所有巡檢人員及管理員進行權限的分配、信息的更新與維護，便于工作的安排和巡檢計劃的落實。②巡檢管理：由管理員根據實際情況制定出合理的巡檢計劃，及時通知巡檢工作人員并對巡檢過程進行監控。③設備管理：記錄企業內所有電力設備的實時狀態、故障狀況、巡檢記錄信息等數據。④統計報表：服務器利用已有的數據信息生成多樣化報表，使管理員能夠更直觀、更全面地掌握電力設備的狀況。⑤員工反饋：巡檢人員將在巡檢工作中遇到的特殊事件或是對于巡檢工作的建議等及時反饋給系統管理員。⑥幫助文檔：提供所有設備的巡檢信息和參考數據，巡檢人員可根據幫助文檔中的相關標準進行巡檢，保證巡檢信息的準確性。

3.3 實時監控

系統后臺管理端利用Web Service+Java Script技術實現監控頁面與服務器進行無刷新的數據交換[10]，從而在監控頁面內動態地對設備故障情況進行實時刷新，使得管理員能及時掌握所有設備的實時狀況，若有電力設備出現故障可在第一時間保修。

在巡檢工作中，巡檢人員可根據設備的故障情況上傳“設備故障等級”信息，分別為“正常”、“一級”、“二級”、“三級”，故障級別越高，表示設備的故障越嚴重。在監控頁面里每個設備的不同故障等級都會用不同顏色來表示，“正常”為綠色，“一級”為黃色，“二級”褐色，“三級”則為紅色，若設備“未檢測”則顯示灰色。當巡檢人員發現電力設備故障并上傳相應故障等級時，后臺管理端的“實時監控”頁面中相應設備的顏色將會改變，這使管理員能夠總覽所有設備的故障狀況，及時采取應急措施。若巡檢員漏檢，可向該員工的移動終端發送飛信進行提醒。

4 結束語

基于移動終端的電力設備智能巡檢系統充分利用了智能終端普及率高的優勢，支持搭載Android操作系統的智能手機、平板電腦等智能移動終端，具有成本低、覆蓋廣、操作簡便、界面交互性強等優點。結合無線通信技術、二維碼掃描技術、GPS定位技術以及Web Service等前沿技術，并通過移動互聯網實現數據傳輸，搭建了一種新型的智能巡檢平臺，使電力巡檢工作更加專業化、智能化。與傳統的人工巡檢相比，本系統有效地提升了電力設備巡檢的工作效率和電力企業的管理水平，“實時監控”功能可保證巡檢工作質量，使得管理員能夠及時、準確、全面地了解設備狀況，從而制定最佳的保養和維修方案。相比與RFID技術，本系統采用的二維碼掃描技術在控制經濟成本、業務復雜度、應用擴展性等諸多方面都有明顯優勢，對于智能巡檢工作的普及有著重大的意義。

總的來說，本文所介紹的基于移動終端的電力設備智能巡檢系統提高了電力設備巡檢工作的效率、質量以及電力企業的管理水平，實現了“無紙化智能巡檢”新模式，這對電力系統的安全運行具有現實意義。該系統有良好的應用前景。

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