輸變電設(shè)備運檢移動作業(yè)APP 的設(shè)計與實現(xiàn)

羅 露，王東夏，張智強

( 國網(wǎng)寧夏電力有限公司石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山 753000)

0 引言

伴隨新時期電力市場化改革縱深推進，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，管理精益化要求不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，設(shè)備管理專業(yè)亟需分析業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，開展設(shè)備管理專業(yè)的新設(shè)備、新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。目前電網(wǎng)公司基本建成了滿足采集監(jiān)測、業(yè)務(wù)管理、分析指揮等多層次需求的內(nèi)網(wǎng)信息化應(yīng)用支撐體系，取得良好成效。隨著移動通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展和智能終端的廣泛普及，掌上電腦(personal digital assistant，PDA)移動終端已經(jīng)在電網(wǎng)業(yè)務(wù)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是，PDA 巡檢系統(tǒng)以單體應(yīng)用形式建設(shè)，系統(tǒng)需要員工專門進行數(shù)據(jù)維護、重復(fù)勞動負擔重。未統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)間的集成需求，功能較為零散，未做到各專業(yè)系統(tǒng)貫通，導(dǎo)致數(shù)據(jù)交互困難，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)充分共享與價值深度挖掘。并且PDA 應(yīng)用成本高，無法實現(xiàn)人手一個和內(nèi)外網(wǎng)作業(yè)一體化，一線班組應(yīng)用黏性不高，用戶體驗較差。

現(xiàn)階段各行各業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)+移動通訊技術(shù)都有了一定的研究成果：例如文獻[1]研制了一種可以與現(xiàn)場設(shè)備連接的智能移動運檢盒子，現(xiàn)場作業(yè)人員對設(shè)備檢試完成后將數(shù)據(jù)傳送至運檢盒子進行儲存。文獻[2]研究并開發(fā)了輸電線路運檢管控平臺，以“無人機+人工”的方式開展輸電線路運維工作。文獻[3]提出了集合智能聯(lián)動、狀態(tài)監(jiān)測、紅外檢測的變電站智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計方案。文獻[4]在建筑工程施工管理領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用。文獻[5]劉紅星等探索了全民健身“互聯(lián)網(wǎng)”+ 全民健身公共服務(wù)信息化的新模式。文獻[6]擬對一款交互式雙向雙端家庭護理智能健康管理手機 APP 的設(shè)計進行前期分析，從而設(shè)計出了手機APP 應(yīng)用。當前輸變電設(shè)備運維迫切需要真正實用、便捷、高效的移動辦公APP，因此基于智能運檢管控平臺，研究并開發(fā)了一款外網(wǎng)輸變電設(shè)備運檢移動作業(yè)APP。

1 建設(shè)原則

以運檢業(yè)務(wù)實際需求出發(fā)，為解決當前電網(wǎng)規(guī)模快速發(fā)展而電力設(shè)備的檢修和維護技術(shù)相對滯后的矛盾，研究并開發(fā)了使用個人智能手機為載體，以互聯(lián)網(wǎng)作為通道的外網(wǎng)移動作業(yè)APP。設(shè)計過程主要遵循以下原則：

1)規(guī)范性和融合適應(yīng)性原則：堅持遵守電網(wǎng)公司制定的移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)規(guī)范體系。充分考慮平臺化、組件化建設(shè)思路，秉承平臺統(tǒng)一可維護、開放靈活等方面的優(yōu)勢；

2)標準性和適用性：堅持建設(shè)標準的、適用的移動應(yīng)用，采用國際、國家、行業(yè)標準進行規(guī)范化設(shè)計；

3)可擴展性原則：業(yè)務(wù)流程處理靈活配置，具備能演進和迭代更新的能力，具有標準化的開放接口，為系統(tǒng)改造和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)貫通提供基礎(chǔ)；

4)安全、經(jīng)濟性原則：充分考慮安全機制，保障系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定。并在保證質(zhì)量和功能先進、性能高效的前提下，合理利用現(xiàn)有的資源控制整體投資，以期獲得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 技術(shù)方案研究

2.1 移動端總體架構(gòu)技術(shù)方案

技術(shù)框架采用MVP 開發(fā)模式搭建，將其細化為了六個模塊，即數(shù)據(jù)通信集成模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、基礎(chǔ)公共模塊、業(yè)務(wù)功能模塊、數(shù)據(jù)展示模塊。通信集成模塊通過集成i 國網(wǎng)SDK 通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)由互聯(lián)網(wǎng)到信息外網(wǎng)的穿透和傳遞，通過i 國網(wǎng)管控平臺轉(zhuǎn)換實現(xiàn)與消息推送中心的安全交換。數(shù)據(jù)使用https 協(xié)議進行TLS/SSL 加密傳輸。移動終端數(shù)據(jù)存儲模塊主要使用SQLite 進行存儲，該框架主要解決無網(wǎng)絡(luò)或是弱網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的程序穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)管理模塊主要是通過數(shù)據(jù)查詢框架數(shù)據(jù)同步服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)框架進行底層數(shù)據(jù)的查詢和變換，從而使上層業(yè)務(wù)邏輯能夠更好進行工作和運行。基礎(chǔ)公共模塊是各個子業(yè)務(wù)模塊依賴的基礎(chǔ)模塊，其中包括了一些公共的組件、公共的工具、各個模塊之間相同的業(yè)務(wù)邏輯代碼，而BaseModule 又依賴核心庫，通過公共模塊的提取能使應(yīng)用程序更加輕量運行更快。各業(yè)務(wù)功能模塊是各個主要功能模塊的核心業(yè)務(wù)，其中通過ARouter 框架實現(xiàn)各個業(yè)務(wù)模塊之間的通信。數(shù)據(jù)展示模塊是由系統(tǒng)與用戶交互的各個界面組成，如圖1 所示。

圖1 移動APP總體架構(gòu)圖

2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

輸變電設(shè)備運檢移動作業(yè)APP 處于外部互聯(lián)網(wǎng)，經(jīng)過安全交互平臺的安全認證和強隔離裝置的數(shù)據(jù)審查，保證了整個數(shù)據(jù)鏈路的安全。最終實現(xiàn)了外網(wǎng)移動應(yīng)用與內(nèi)網(wǎng)智能運檢管控平臺的數(shù)據(jù)交互，如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

1)運檢管控平臺APP：在個人智能手機端展現(xiàn)開發(fā)設(shè)計的各項移動終端功能，集成i 國網(wǎng)，上架i 國網(wǎng)應(yīng)用商城；

2)安全交互平臺：負責對位于互聯(lián)網(wǎng)側(cè)的客戶端進行身份認證與安全通訊加密；

3)i 國網(wǎng)管控平臺：負責各類在i 國網(wǎng)平臺上架的APP 的管理，以及提供部分通用公共組件，典型如統(tǒng)一權(quán)限(ISC)、消息推送組件等；

4)消息推送中心：負責接收智能運檢管控平臺發(fā)出的告警信息，并將其轉(zhuǎn)發(fā)i 國網(wǎng)管控平臺，最后由i 國網(wǎng)管控平臺推送給智能運檢管控外網(wǎng)終端；

5)Nginx 代理：承擔MQ 外部通訊鏈路的Https 加密通訊服務(wù)以及為MQ 外置機做流量分發(fā)服務(wù)；

6)外置機：用于運行MQ 中間件，負責Http 協(xié)議數(shù)據(jù)與SQL 語句的高效互相轉(zhuǎn)化工作；

7)MQ 專用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：用于臨時存儲強隔離兩側(cè)數(shù)據(jù)交互過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)庫的性能直接決定了整個MQ 中間件的性能，需使用物理主機搭配高性能CPU和充足的內(nèi)存；

8)內(nèi)置機：用于內(nèi)網(wǎng)側(cè)部署MQ 中間件，負責Http 協(xié)議數(shù)據(jù)與SQL 語句的高效互相轉(zhuǎn)化工作；

9)智能運檢管控平臺：該平臺分布在電力系統(tǒng)安全四區(qū)，從電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)、變電站遠程巡視系統(tǒng)、機器人巡檢系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)獲取設(shè)備的模型、圖形和實時信息等多元數(shù)據(jù)。

2.3 安全防護

在公司現(xiàn)有的信息安全相關(guān)要求基礎(chǔ)上，綜合運用安全認證、信息加密等技術(shù)手段及安全基礎(chǔ)設(shè)施，對移動互聯(lián)網(wǎng)、終端、應(yīng)用等進行安全防護。

1)用戶通過外網(wǎng)ISC 登陸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理用戶采用兩種或兩種以上組合的鑒別技術(shù)實現(xiàn)用戶身份鑒別，如采用用戶名/口令與挑戰(zhàn)應(yīng)答、動態(tài)口令、物理設(shè)備、生物識別技術(shù)和數(shù)字證書方式的身份鑒別技術(shù)中的任意組合；

2)主要數(shù)據(jù)加密傳輸，內(nèi)容防泄漏，對敏感數(shù)據(jù)進行脫敏處理；

3)移動端臺賬等業(yè)務(wù)展示完后即自動刪除，不做持久儲存，限制對于敏感存儲過程的使用；

4)在互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)在線瀏覽企業(yè)重要數(shù)據(jù)時，應(yīng)根據(jù)用戶權(quán)限進行差異性實時脫敏并添加與用戶對應(yīng)的頁面數(shù)字水印，確保因拍照或截屏造成的數(shù)據(jù)泄露行為可溯源；

5)移動作業(yè)APP 與部署在公司信息外網(wǎng)的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)實時交互，業(yè)務(wù)流程在外網(wǎng)完成，與內(nèi)網(wǎng)信息系統(tǒng)僅有特定數(shù)據(jù)交互行為，交互信息內(nèi)容不涉及公司商業(yè)秘密。主要是服務(wù)于公司內(nèi)部員工和參與公司生產(chǎn)經(jīng)營活動的臨時外部人員的移動應(yīng)用。

3 業(yè)務(wù)應(yīng)用設(shè)計

目前廣泛運用的安卓Android/蘋果IOS 系統(tǒng)都可以下載安裝輸變電運檢移動作業(yè)APP，該APP 主要包括總覽、站所監(jiān)視、設(shè)備管理、缺陷管理、運維管理、資源管理、計劃管理、代辦提醒八個模塊，如圖3 所示。

圖3 移動APP應(yīng)用界面

移動作業(yè)APP 主要實現(xiàn)以下應(yīng)用場景：

1)運檢業(yè)務(wù)定制：APP 通過業(yè)務(wù)角色和組織角色的配置來控制菜單/資源項。從而實現(xiàn)根據(jù)登錄賬號的角色定向推送業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)；

2)站所監(jiān)視：移動端綜合展示線路負荷、設(shè)備規(guī)模、在線監(jiān)測、電網(wǎng)/氣象風(fēng)險預(yù)警和設(shè)備狀態(tài)評價等數(shù)據(jù)。現(xiàn)場作業(yè)人員可隨時登錄APP 獲取電力設(shè)備運行實時數(shù)據(jù)，掌握所轄變電站運行工況；

3)預(yù)警信息管理：實現(xiàn)變電站異常、告警、保信故障信息主動推送，預(yù)警信息根據(jù)重要等級分為紅色、橙色、黃色。APP 主動推送并報警。告知運維人員發(fā)生故障的設(shè)備、故障發(fā)生的時間和故障報文等信息，輔助運維人員進行故障處理。運維人員現(xiàn)場檢查后即可在手機端進行確認，APP 將確認信息實時回傳至內(nèi)網(wǎng)智能運檢系統(tǒng)；

4)設(shè)備管理：作業(yè)人員現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)缺陷即可用手機拍照上傳，并將設(shè)備缺陷在手機端錄入APP、完成從登記、審核、消缺到驗收的流程處理，系統(tǒng)自動統(tǒng)計當前未消除缺陷、超期缺陷和缺陷消除率。手機端流程狀態(tài)與智能運檢系統(tǒng)同步，并可將缺陷一鍵推送至PMS(電力管理系統(tǒng))。除此之外還可進行設(shè)備防污閃臺賬管理、消防等輔助設(shè)施管理等；

5)運維工作管理：移動APP 可登記工作票和操作票記錄、設(shè)備跳閘、裝置故障、保護動作等異常記錄，并可推送即將到期或超期的未執(zhí)行的運維工作提醒，輔助現(xiàn)場作業(yè)人員按周期開展維護工作；

6)檢修計劃管理：實現(xiàn)正式檢修計劃查詢，現(xiàn)場計劃執(zhí)行狀態(tài)錄入，跟蹤現(xiàn)場計劃執(zhí)行情況并與智能運檢系統(tǒng)同步更新；

7)資源管理：接入電網(wǎng)設(shè)備電子知識庫，實現(xiàn)設(shè)備資料電子化智能檢索，建設(shè)“三庫一圖”：即設(shè)備信息庫、設(shè)備資料庫、典型案例庫和可視化視圖，統(tǒng)一標準、梳理檔案，以設(shè)備資產(chǎn)全壽命周期管理為主線，實現(xiàn)三庫數(shù)據(jù)貫通、一圖統(tǒng)一展現(xiàn)，信息庫高效模糊檢索。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)在2020 年4 月正式上線運行后，在某省級電網(wǎng)公司全區(qū)推廣APP 的全面應(yīng)用。主要實現(xiàn)了所轄變電站現(xiàn)場作業(yè)人員利用個人智能手機實時監(jiān)控電網(wǎng)告警及異常信息。并在APP上進行了設(shè)備防污閃臺賬實時錄入、設(shè)備缺陷處理業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)、檢修計劃查詢及執(zhí)行反饋等重要業(yè)務(wù)的開展。同時建立標準化、規(guī)范化輸變電設(shè)備移動作業(yè)APP 系統(tǒng)使用管理規(guī)定，形成具備公司特色、可推廣、可復(fù)制的移動APP 系統(tǒng)，進一步推進無紙化作業(yè)在運檢業(yè)務(wù)流程中的應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)過程監(jiān)管，收集過程數(shù)據(jù)，提高運檢質(zhì)量和效率。

5 結(jié)語

通過試用，運檢智能移動APP 能為智能運檢管控平臺提供現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)支撐；能有效融合內(nèi)外網(wǎng)線上業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，并在個人智能手機端獲取電網(wǎng)運行實時數(shù)據(jù)和相關(guān)統(tǒng)計分析；接入變電站在線監(jiān)測、智能視頻系統(tǒng)和巡檢機器人，全面感知設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的深度采集，能夠滿足各類生產(chǎn)專業(yè)多層次業(yè)務(wù)需求。充分利用移動作業(yè)優(yōu)勢，健全完善管理應(yīng)用，深化智能決策等高級應(yīng)用功能，提升用戶黏性。