基于二維碼的電力工器具管理系統分析與實現

史洪云 王時春 余永瑞 歐進永

摘 要：從購置、驗收、試驗、保管、使用、報廢全流程出發，分析電力工器具管理過程中的功能需求以及數據格式，然后設計開發電力工器具管理系統，并利用二維碼技術實現電力工器具流轉數據獲取和過程記錄，保障了電力工器具的安全使用和高效管理。

關鍵詞：電力工器具;全流程管理;二維碼

0? ? 引言

電力工器具是維系電網安全的重要支撐，安全工器具（如絕緣手套、絕緣靴、驗電棒及各種檢測儀器）更是關系到電力檢修人員的生命安全，因此，加強電力工器具的管理至關重要。目前，電力工器具的管理現狀普遍落后，缺乏較為系統的制度流程和系統工具作為支撐，工器具的使用和預防性試驗等記錄以人工登記為主，紙質資料積壓，查閱難度大[1]。

針對上述現狀，本文先從電力工器具的購置、驗收、預防性試驗、保管、使用、報廢全過程的角度，分析電力工器具管理的軟件功能需求和數據模型，然后基于此設計開發電力工器具管理系統，并基于二維碼技術實現工器具流程數據的記錄。

1? ? 電力工器具全過程管理分析

電力工器具的管理一般包括招采購置、到貨驗收、預防性試驗、入庫保管、使用與歸還、報廢等環節，各環節的關系及數據模型如圖1所示。

在招采購置環節，對工器具的最遲到貨時間、到貨地點以及產品的技術參數等提出要求并錄入系統。此外，應實現與招采等系統的數據接入，在到貨驗收階段可以進行參數比對。

在到貨驗收階段，必須對工器具進行嚴格的查驗。通過調用技術參數等與實物進行逐項對比，建立入庫臺賬，并將臺賬數據與二維碼進行關聯。

定期對工器具進行預防性試驗是為了保證工具的使用安全。在建立工器具入庫臺賬時，需要錄入工器具的預防性試驗周期，定時對工器具進行試驗;工器具的使用記錄數據也要作為預防性試驗的依據。

在使用和歸還階段，支持工器具入庫狀態、借出和歸還信息的查詢，做到使用和保管責任可追溯。

在使用階段出現損壞，或者在預防性試驗階段出現不符合繼續使用標準的情況，應及時對工器具進行報廢處理，并保留臺賬和使用過程信息。

2? ? 二維碼及電力工器具臺賬數據編碼

2.1? ? 二維碼技術原理

二維碼是利用若干個與二進制數據相對應的幾何圖形記錄數據信息。通過圖形輸入或光電掃描設備識讀進行信息處理。

目前技術最為成熟的是QR Code二維碼，其生成過程一般包括數據分析、數據編碼、糾錯編碼、構造數據信息、構造矩陣、掩膜以及生成格式和版本信息。數據分析主要是選擇編碼的字符類型和糾錯等級。數據編碼是將數據字符轉換為位流，構成碼字序列。糾錯編碼是將碼字序列分塊，根據糾錯等級和分塊的碼字，產生糾錯碼字。構造數據信息是將序列按次序分塊。構造矩陣是將探測圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形等填充到二維碼矩陣區域中。掩膜是使二維碼圖形中的深色和淺色區域最優分布。最后生成格式和版本信息并放入相應區域內[2]。

2.2? ? 電力工器具臺賬數據編碼

QR Code二維碼除版本、格式信息、數據和容錯密鑰等固有信息外，還可以承載約2 kb數據信息，傳輸能力有限，因此需要對數據進行信息編碼、分包、解碼和合并處理[3]。

本文的電力工器具臺賬數據由消息頭和消息體兩個部分組成。消息頭包括安全驗證、傳輸請求、傳輸內容、邏輯控制和差錯校驗等信息;消息體即電力工器具臺站交換數據，支持用戶自定義結構化數據。

此外，為了保證數據安全，本文還對數據進行了加密。由于非對稱加密算法的加解密速度比對稱加密慢[4]，本文所述系統采用AES對稱加密算法對數據進行加密，并根據數據的重要程度合理選擇密鑰的長度，以保證加密的安全性需求。

3? ? 電力工器具管理系統軟硬件設計

3.1? ? 電力工器具管理系統硬件設計

為了兼顧數據安全及使用便捷，電力工器具管理系統硬件分為互聯網側和內網側，前者由防火墻、交換機、移動端組成，后者由二維碼掃描儀和管理員主機組成。互聯網側通過掃描電力工器具攜帶的二維碼進行權限驗證，獲取脫敏數據。內網側為管理員提供臺賬和使用過程數據管理。電力工器具管理系統的硬件如圖2所示。

3.2? ? 電力工器具管理系統軟件設計

電力工器具管理系統有系統登錄、主界面、工器具信息、工器具借取記錄、倉庫記錄、預防性試驗記錄、數據同步、數據查詢導出、系統設置等功能。軟件功能如圖3所示。

系統登錄模塊提供用戶登錄和權限校驗，內網用戶可以查看工器具詳細信息，互聯網用戶只能查看脫敏數據，管理員可以錄入和修改數據。工器具信息管理提供工器具臺賬數據錄入和修改等功能。工器具借取記錄提供借用和歸還功能。倉庫記錄提供倉庫保存工器具情況的登記和查詢。工器具預防性試驗記錄管理提供工器具試驗數據管理。數據同步實現與招采等系統的數據接入和推送。數據查詢導出實現所有數據的條件查詢和Excel導出。系統設置提供用戶自定義配置功能。

電力工器具管理系統最重要的功能模塊是工器具的借取記錄管理，其軟件流程如圖4所示。

4? ? 結語

根據電力工器具全過程管理的制度流程進行系統分析、設計與實現，并利用二維碼進行各個流程間的數據交換，可以有效提升電力工器具的管理水平，保證電力工器具管理的各環節準確、清晰，減輕管理人員的工作壓力，保障電力工器具的安全使用。另外，良好的工器具管理制度能夠為系統開發和運維提供重要的依據和需求指導，而高效、易用、功能全面的電力工器具管理系統又可以反過來輔助管理制度的推行和完善。

[參考文獻]

[1] 于春輝，鄭義斌，翟晨龍，等.二維碼技術在工器具管理中的應用[J].山東電力技術，2019，46（3）：77-80.

[2] 朱珺，關廣東.基于二維碼的跨域信息安全交換系統設計[J].電子產品可靠性與環境試驗，2021，39（3）：19-23.

[3] 張維進，紀萍，聶萬慶，等.二維碼技術在油田電網中的應用[J].上海電氣技術，2020，13（4）：26-28.

[4] 楊月媛，陳弘，白冰峰，等.基于二維碼技術的工器具預防性試驗信息管理[J].數字通信世界，2021（1）：147-148.

收稿日期：2021-07-29

作者簡介：史洪云（1980—），男，貴州畢節人，高級工程師，研究方向：輸電線路運維。