淺析泛在物聯網在設備運維檢修階段的應用

白雪峰

（國網山西省電力公司呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）

1 智能終端與泛在物聯網感知層的關系

隨著計算機技術和各類硬件的快速發展，可供使用的智能設備種類越來越多。本文提到的智能終端僅指具有獨立操作系統、具備運行數據分析程序的移動裝置和獨立無線信息傳輸裝置。借助這樣的智能移動終端，工作人員可以獲得關于設備信息的高效服務，從而提高運維檢修工作質效[1]。

1.1 本文用到的智能終端

移動式平板電腦、無線頭盔通信裝置、混合現實MR（mixed reality） 穿戴式電腦。下面將簡述這3種設備在物聯過程中的功用。

a）移動式平板電腦：完成設備識別和數字臺賬的輸入和查詢。

b）無線頭盔通信裝置：遠程連接工作現場和指揮中心，提供實時高清視頻通信服務。

c）MR穿戴式電腦：克服設備拆解過程的時空障礙，實現大部分工作場景下的設備1∶1拆解。

其中無線頭盔通信裝置是物聯網中具備視頻信息聯網傳輸的一套設備，具備物聯網典型特征。高清視頻的傳輸是與5G通信發展緊密相連的，直接關系到視頻是否流暢。移動式平板電腦和MR穿戴式電腦是綜合功能強大并具有獨立操作系統的智能設備，較單一功能的物聯裝置，它們具有綜合信息分析和提供多種服務功能的特點。

1.2 二維碼和RFID的使用

結合國網公司推行的設備唯一ID，使用二維碼或射頻識別技術RFID（radio frequency identification）來實現設備與智能終端的連接。它記錄了變電設備的身份信息，讀取它就可以快速完成物與數字臺賬之間的關聯，進而實現準確登記和查詢。

在物聯網中，傳感器提供的是物體或環境的狀態信息，二維碼提供的是物體的身份信息。它們雖然構成形式和裝置復雜程度不同，但在物聯網中功能卻是相似的，都是提供物體（環境） 的信息以便與相關物體產生連接。本文就是通過變電設備的身份信息，將變電設備與對應的數字臺賬相連。

1.3 用增強現實完成設備拆解

借助增強技術，可以在很狹窄的空間完成大型設備的拆解（見圖1），幫助工作人員直觀、快捷地進行設備結構分析，輔助完成故障位置的定位和檢修方案的制定[2-3]。

圖1 創新工作室內1∶1拆解110 kV油CT

本套MR設備目前造價較高，未達到普及水平，但是通過新設備的應用可以看到，物聯網具有極大的拓展性，可以將各類不同功能的設備連接在一起。使用者可以選擇自己需要的設備，設備也可以通過智能終端的邊緣計算，得到其他輔助設備的服務。比如，變電設備的測溫裝置獲取了設備的高溫數值，內置的程序判斷該溫度需要啟動風機進行冷卻，于是發出指令啟動了風機，實現了變電設備和風機之間的連接。

2 設備臺賬數字化

在變電站設備臺賬管理中，有很多是紙質臺賬，存在遺失和損壞的問題，在保存和維護上也耗費人力且查找信息困難，無法進行快速檢索。設備臺賬的數字化管理，將眾多紙質臺賬轉為電子臺賬，經過信息篩選構建具有發掘價值的數據[4]。在軟件開發過程中建立日常工作所需的信息檢索模式，依托內化決策判據實現可視化界面的關鍵信息提示功能，輔助繁雜瑣碎的日常工作，避免疏漏造成的不良影響。

2.1 數字管理信息框架

臺賬數據以設備為主體，圍繞設備建立巡視記錄、缺陷記錄、檢修記錄、基礎參數、備品備件等數字臺賬。這些臺賬在運維檢修工作中會經常用到。此外還有設備結構圖紙、變電站建設圖紙等，由于它們屬于圖紙類信息，所以在本文中未做數據分析，僅對可以進行數據檢索的臺賬進行管理。

臺賬信息的輸入通過固定的操作界面進行登記，其記錄對象通過上文提到的智能終端獲得身份信息，所填寫的其他臺賬內容來自于實踐需求，將設備運維關鍵信息進行記錄，并在應用過程中不斷完善并固化。

2.2 各類信息聯結方式

各臺賬之間通過設備的唯一ID作為辨識標簽，實現各臺賬的信息關聯，使得應用過程中可以自由地在各類表單中獲取需要的信息。

擁有變電設備的綜合信息后，借助軟件可以快速查看設備的缺陷記錄、檢修記錄，確定設備的故障原因[5]。

有很多設備故障是上次故障分析不到位遺留下來的，根據數據的查詢就可以有效避免錯誤分析定位，提高檢修的準確性。

數字臺賬能橫向比對，可以方便地在數據庫中得到檢索結果，通過比對可以找到同類故障，得到有效準確的處理方案。

2.3 數字臺賬的價值發掘

數字化后的設備臺賬，可以借助數據庫管理技術，高速地進行統計分析。筆者通過編寫程序將數據篩選分析策略轉化為計算機語言，能在計算機后臺完成數據處理并在操作界面顯示最終分析結果。

在積累記錄的同時，完善檢修策略庫，讓運維檢修從人工編制走向人工智能，準確定位，快速決策。

3 應用實例

筆者以數字臺賬中的檢修工作記錄為例，展示變電設備、智能終端、設備檢修記錄、設備三維結構信息之間的聯結，簡述這樣的聯結如何輔助工作人員快速反應、準確定位。

3.1 二維碼識別變電設備

用移動PC掃描設備二維碼（見圖2），在彈出的界面上登記檢修記錄。在登記時，將檢修關鍵環節的影像資料上傳于服務器。查詢設備檢修記錄時，只需要在查詢界面掃描設備二維碼就可以獲得設備的歷史檢修記錄，還可獲取同類設備的檢修記錄進行參照。

圖2 220 kV某變電站組合電器實物ID

3.2 數字化檢修記錄的信息類型

設備信息有檢修人員登記的檢修記錄，也有運維人員登記的缺陷記錄。為了直觀便捷地開展一次設備的故障排除，在服務器中還存儲了設備的三維模型信息（見圖3） 與設備設計階段的數字化移交對接，將設備信息的復用價值提高[6]。我們也可以借助MR設備獲得變電設備結構模型并實時進行拆解，獲得故障位置三維空間信息。

圖3 與實體設備對應的結構模型

3.3 檢修記錄數據價值挖掘

在移動PC上可以通過掃碼查看本設備的歷史檢修記錄，在總的設備管理界面，還可以顯示出各類設備檢修的統計數據，如圖4所示。查看統計結果可以發現設備故障的分布情況。由于數字記錄詳盡，我們通過查看歷史檢修記錄中的影像資料，通過總結分析，就可以將該類設備的高頻故障進行總結并添加到設備故障典庫中，為后期智能分析提供數據。隨著數據的積累，可使用數據挖掘技術逐步實現智能分析，減少人為操作。

4 泛在物聯網提升運維質效的推廣價值

本文簡述了設備運維檢修階段進行泛在物聯網的應用，既可以將應用范圍向前期設備設計、安裝對接延伸，也可向后期的資產管理與設備退役進行延伸。因為具有不斷擴展的特點，所以開發人員可根據實際需求不斷增加物聯設備和信息管理類型。

圖4 檢修記錄后臺自動統計分析

不同專業通過二維碼中記錄的唯一設備ID實現實物與臺賬的連接并進行數據共享，達到互聯互通的效果，提高了不同專業之間的溝通協調效率。

通過增加設備的物聯設備，既可多方位提供設備的狀態數據實現綜合評價，也可以在物聯裝備之間通過物與物之間自主完成功能動作，提高設備自動化水平，讓設備管理更加綜合全面，進一步提高工作質效。