基于泛在電力物聯網的電力設備故障診斷與評估平臺設計

黃慧 梁錚 張世超

摘要：在國家電網公司全面推進“三型兩網”的建設背景下，設計了一個基于泛在電力物聯網的電力設備故障診斷與評估平臺，介紹了平臺的總體設計架構，設想了平臺的基礎功能，對今后電力設備故障診斷平臺的構建具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：泛在電力物聯網;電力設備;故障診斷;故障評估

0 引言

2019年，國家電網公司做出了全面推進“三型兩網”建設，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯性企業的戰略部署。目前，居民可以通過支付寶、掌上電力APP、微信公眾號等互聯網服務渠道查看電費用量并支付電費，這說明“互聯網+”思維已逐漸融入供電服務全過程。隨著電網建設規模的日益擴大，輸電過程不斷面臨著新的問題。這些問題若不能及時得到解決，會影響居民的用電可靠性，還會影響企業正常生產，給企業造成巨大的經濟損失。而從事電網相關工作的專家可提供一些建議給電力設備制造企業，幫助企業解決在設備產品研發方面遇到的技術問題。本文將互聯網與電力系統傳統行業二者的優勢相結合，建立了一個基于泛在電力物聯網的將電力系統與互聯網聯系起來的電力設備故障診斷與評估平臺，以電網為樞紐發揮平臺和共享作用，為電力用戶、電網、發電供應商和政府服務;為電力工作人員、電力設備廠家以及高校學生等群體與領域專家搭建溝通的橋梁;給電力行業和更多市場主體發展創造更大的機遇。

1 平臺設計

為使電力設備制造商、高校專家和廣大電力用戶等多方能得到良好溝通，電力設備故障診斷與評估平臺依托互聯網，借助文本、圖像、聲音等多種用戶輸入媒介，通過文本挖掘、深度學習算法，自主分析用戶面臨的電器設備故障類型，并為用戶從專家庫中精準匹配到故障所屬專業領域的專家，以提供咨詢服務和解決方案，借助平臺使得傳統電力行業設備故障診斷難題得到更有效的解決。

為使平臺具有精準理解的特性，我們也將應用一些互聯網行業的前沿技術，如自然語言分析、特征提取、特性匹配等技術。此外，用戶端的“模型-視圖-控制器”界面模式可以給予用戶良好的使用體驗，服務器-客戶端架構將保證平臺的安全、穩定運行。

1.1 ? ?自然語言分析及特征提取和匹配

自然語言分析處理技術包括自動分詞、詞性標注、句法分析、自然語言生成、文本分類、信息檢索、信息抽取、文字校對、機器翻譯、自動摘要等，從用戶的提問和專家的解答中提煉出機器能夠進一步處理的信息，進而建立平臺的常見問題庫以及對用戶特征行為進行大數據分析。通過自然語言分析處理后，問題或者答案中的特征信息會被提取出來，從而對用戶群體進行進一步的大數據統計分析，同時從問題中提取出的信息還將用于接下來的特征匹配。利用智能算法將問題的特征與專家庫中的特征進行匹配，平臺將這些電網及電力設備方面的問題進行歸類整理，充分利用電力系統及科研機構的專家資源，提高電力設備維護檢修的效率。

1.2 ? ?用戶界面：模型-視圖-控制器模式

本平臺的客戶端開發采用“模型-視圖-控制器”模式。模型負責存儲內容，視圖負責顯示內容，控制器負責處理用戶輸入，這個模式明確規定了3個對象如何進行交互。其優點是一個模型可以有多個視圖，其中每個視圖可以顯示全部內容的不同部分。當通過某一個視圖的控制器對模型進行更新時，模型會把這種改變通知給所有視圖，所有視圖隨之自動更新?？刂破髫撠熖幚碛脩糨斎胧录琰c擊鼠標和敲擊鍵盤，然后決定是否把這些事件轉化成對模型或視圖的改變。

1.3 ? ?服務器-客戶端架構

本平臺的架構可以分為兩個主要組成部分：服務器端和客戶端。客戶端提供本平臺與用戶之間的交流界面，接受電力用戶的提問請求，收到請求后將其發送到云端服務器。服務器分析處理上述情況后，將問題推送到匹配的專家庫，專家收到問題后即可通過服務器與電力用戶進行交流。服務器-客戶端架構的好處在于方便推送，時效性強，同時加密容易，保證了平臺的安全、穩定運行。

傳統模式的服務器架構通?；谕阶枞绞皆O計，如圖1所示。這種架構的缺點是浪費了處理器芯片的運算能力，而事件驅動、異步編程的優點是執行代碼無需阻塞，異步模式的服務器架構如圖2所示。該架構充分利用了系統資源，使有限的資源可以用于完成其他任務，非常適合后端的網絡服務編程。在服務器開發中，并發的請求處理是個大問題，阻塞式的函數會導致資源浪費和時間延遲。通過事件注冊、異步函數，我們可以提高資源的利用率，改善系統性能。

2 平臺功能設想

跨平臺電力問診軟件是以電網為樞紐，為電力用戶、電網、發電供應商和政府搭建溝通平臺，發揮其資源共享作用。目標人群是電力用戶、電力從業者、部分學者專家以及高校相關專業學生，電力系統廠家通過平臺獲取專家咨詢建議，降低生產風險，也能在一定程度上解決高校教育與社會脫節的問題。這款軟件預期將基礎功能分為四大模塊，后期會更新系統和開發新功能，以不斷提高用戶滿意度。

（1）專家服務：這個功能模塊主要分為精準匹配、網上定制專屬服務、咨詢洽談、在線支付、交易管理等部分。用戶搜索關鍵詞后，通過平臺云端大數據特征提取，精準匹配在線專家提供咨詢服務，用戶若對某一專家服務滿意，可進入網上定制功能模塊享受專屬服務，交易管理有效保障用戶隱私安全，給交易雙方提供財產安全保障。

（2）個人主頁：個人主頁是用戶登錄之后的默認界面，主要包括用戶的個人信息、平臺認證、技術支持、好友管理、消息管理、瀏覽記錄等部分，并根據用戶的權限自動展示相應的系統設置、個人資料等模塊鏈接。用戶可同時認證多個身份實現用戶價值多樣化，系統提供了多種風格的界面，用戶根據個人喜好選擇合適的展示風格。

（3）資源庫：平臺結合了網絡問診與資源共享，形成其特有的實踐+理論資源學習中心。用戶搜索關鍵詞找到相關文案資料，同時嵌連最新相關問題問診記錄，用戶查閱之后可以添加進用戶云盤。經平臺資料所有權認證后，用戶也可上傳個人論文或實操經驗，添加進資料庫。

（4）社區：用戶休閑之余可以在社區服務界面瀏覽行業資訊，了解行業最新動態。平臺通過分析用戶最近關注和訪問的數據，推送熱門話題以及用戶感興趣的話題，用戶也可加入發燒友俱樂部或者自行組建俱樂部邀請好友。社區服務可以調動用戶參與度，提高用戶黏性，維持軟件穩定的用戶量。

3 結語

本文介紹的平臺是在泛在電力物聯網基礎上，以“為電力設備安全可靠持久運行保駕護航”為使命，致力于及時有效、準確全面地解決電力系統遇到的技術問題。本文從平臺現有的總體設計架構以及功能方面提出了自己的設想，隨著今后平臺設計方案的不斷完善，該平臺將具有更高的市場應用價值。

[參考文獻]

[1] 孟月，田小夢.國家電網2021年將初步建成泛在電力物聯網[J].通信世界，2019（8）：34-35.

[2] 曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯網體系架構及實施方案初探[J].智慧電力，2019，47（4）：1-7.

收稿日期：2020-05-08

作者簡介：黃慧（1999—），女，湖南常德人，研究方向：電氣工程及其自動化。