基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統

蔡 丹，王 丹，李 俊

（中國能源建設集團陜西省電力設計院有限公司，陜西 西安 710054）

0 引 言

結合變電站綜合管理需求，采用現代化技術完善系統的功能，同時還需要強化系統應用的合理性，確保能夠充分發揮基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統的應用價值。

1 基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統功能分析

1.1 監測管理

以物聯網傳感技術為基礎的智慧變電站綜合管理系統在應用期間具備監測管理的功能，包括狀態監測和告警監測。

（1）狀態監測。系統操作人員能夠在狀態監測模塊內全面了解一次設備信息、二次設備信息以及輔助設備信息等，分析各類設備的ID信息情況、設備名稱情況、型號情況、類型情況、節點情況、運行狀態情況以及位置情況。與此同時，還能全面了解設備處于正常狀態、故障狀態、維修狀態或是離線狀態。

（2）告警監測。整個告警系統分成5級，能夠分類型進行告警，呈現告警編號信息、ID信息、名稱信息、類型信息、描述信息、級別信息、時間信息、位置信息以及處理狀態信息。

1.2 運維管理

系統的運維管理功能主要包括運維檔案管理、工單管理、巡檢管理以及檢修狀態管理。

（1）運維檔案管理。分類型管理文件，并進行相關文件的上傳，用戶只需在系統檢索欄中輸入關鍵字就可以查找對應文件。

（2）工單管理。操作人員可以利用工單管理功能全面分析工單編號信息、類型信息、報修人信息、保修時間信息、位置信息、保修內容信息、服務商信息以及工單狀態信息等，同時還可以按照實際情況填寫信息生成新的工單。

（3）巡檢管理。操作人員可以在巡檢管理功能模塊中查看巡檢編號信息、計劃信息、人員信息、時間信息、狀態信息、路線信息以及周期類型信息等，按照工作需求填寫新的信息并生成新的巡檢計劃。此外，還可以進行巡檢路線編號信息、名稱信息、點位信息的查詢，根據路線編號和名稱等查詢巡檢的工作狀態。

（4）檢修狀態管理。在系統的狀態檢修管理模塊中，操作人員可以查看變電站設備的檢修記錄編號信息、設備編號與名稱信息、維護單元信息、檢修工作人員信息、檢修工作時間信息以及檢修結果。與此同時，還能查看檢修計劃中的設備信息、檢修周期以及人員信息等，并填寫新的信息生成新的檢修計劃[1]。

1.3 統計分析

操作人員可以在系統內全面了解報修工單數量情況、故障設備數量情況、設備告警數量情況、告警處理的數量情況、圖紙資料數量情況以及相關的同比與對比情況等，從多個維度進行檢修與告警方面的統計分析。

1.4 工程管理

1.4.1 作業管理

變電站工程管理過程中，可以采用基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統進行施工管理，在系統中查看施工編號信息、名稱信息、時間信息、負責人信息、位置信息以及內容信息等，添加新的信息形成新建施工項目。同時還能進行違規監督，在系統中查看違規事件的編號信息、名稱信息、違規時間和人員情況、描述的內容以及位置情況等，輸入新的信息生成新的違規事件文件。

1.4.2 人員和物資

在人員管理過程中可以通過系統了解施工人員編號、姓名以及資質等信息，輸入新的信息生成新的人員文件。在物資管理的過程中，通過系統功能模塊了解物資倉庫與耗材的ID、名稱、位置、負責人以及數量等信息。同時還可以進行物資申領和物資采購方面的管理，明確申領單號、采購單號、人員以及時間等信息，便于針對性開展工程物資采購管理工作。

1.5 系統管理

（1）用戶角色管理。點擊“添加”按鈕以后，可以輸入相關的信息增加系統用戶，還可以結合用戶類型查詢用戶的賬號、所在部門、工作角色、工作狀態以及聯系方式等信息，對不同的角色進行管理。

（2）權限管理。分級設置用戶的權限，只有擁有相應權限的用戶才能執行相關操作，沒有權限的用戶不能進行相應的系統操作。

（3）部門管理。在選擇某個部門后可以設置子部門、一級部門，還可以批量增加或刪除多個一級部門、子部門。

（4）設備管理。在點擊“添加”按鈕后輸入新增加機械設備相關的信息，包括設備的種類、設備ID、名稱、類型、型號、節點以及位置信息等，從而實現對設備的有效管理。

（5）場景聯動。查詢場景聯動類型等信息，查看聯動運行的具體狀態，合理設置場景聯動觸發的條件，批量進行操作[2]。

2 基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統深入應用

2.1 制定系統應用方案

結合變電站各類業務需求，利用系統進行電網工程智慧工地管理、各類電力機械設備健康狀態預測分析與狀態管理、電力設備故障管理、智能化決策管理以及全景可視化的運維管理等，解決目前變電站建設、運行維修、改建或擴建項目管理、人員管理以及故障監測等方面的問題，切實達到智慧化運維和建設的目的[3]。

首先，構建基于物聯網全息感知與三維數據技術的應用方案，如圖1所示。通過該方案的制定能夠確保變電站領域中人員、事項、設備的智慧化管控，有效解決當前變電站基建監管工作能力不足、質量管控工作難度高等問題，最大程度上提高變電站現場監管的效率和水平。

圖1 基于物聯網全息感知與三維技術的應用方案

其次，制定感知層數據信息全方位接入方案。構建故障預測與健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）系統和狀態管理系統的邏輯架構，采用先進的大數據分析技術對變電站中一次設備、二次設備以及輔助設備的健康狀態進行全方位管理，針對性地開展運維工作。采用先進的大數據技術自主學習方式開發全流程智能化決策平臺，將其應用到變電站工作的智能化決策中，工作人員能夠利用此平臺做出合理的決策，預防出現決策方面的問題[4]。

再次，制定設備故障標準化處理方案，如圖2所示。在系統中創建設備故障記錄模塊，全面記錄各類設備的故障信息，采用故障樹技術建立模型進行故障分析研究，提出設備檢修工作的計劃應用方案，確保能夠有效應對和解決設備故障問題。

圖2 設備故障標準化處理方案

最后，制定基于物聯傳感技術的變電站全景可視化運行維護方案。在整個方案實施的過程中，全面整合變電站的高清視頻系統、紅外測溫系統，采用物聯網技術、人工智能技術、邊緣計算技術以及圖像識別技術等對變電站進行全景實時性、動態可視化監視，為智能化識別、巡檢等提供支持，提高變電站運維管理的可靠性。

2.2 完善系統的整體架構

2.2.1 基礎設施層次

（1）標識和識別設施。標識設施主要用來展示各種資源的相關信息，涉及二維碼、無線射頻標簽等。同時還有相應的識別設備，例如讀卡器設施、指紋識別儀等[5]。

（2）門禁和考勤設施。此類設施主要安裝在現場出入口的位置，用來進行人員考勤和車輛的管理。對于不能設置考勤設施的出入口，則需要采用其他措施進行管理。

（3）定位設施。采用衛星定位技術、光學定位技術等進行各種資源和人員的定位處理，在不同場景內按照具體情況選擇定位設施。

（4）視頻監控設施。按照設施類型可以將其劃分成固定型、便攜型、單兵型，結合應用場景的具體情況，針對性選擇使用相關的視頻監控基礎設施。

（5）工程測量設施。變電站工程項目建設過程中采用工程測量設施進行測距處理、測高處理、測角處理，能夠在高危環境下完成測量任務，在變電站工程質量控制方面也具有一定的作用。

（6）高危監測設施。高危監測設施主要用來對變電站項目中的高危工程進行監測，例如監測深基坑項目、高大支模項目、塔吊操作以及升降機操作等。

2.2.2 工地感知層次

采用先進的視頻監控基礎設施，借助監控畫面等內容直觀感知工地現場狀況。采用先進的標識基礎設施，為變電站工程項目中的人力資源、車輛、機械設備等設置數字標簽，有效進行各類資源的感知和識別，記錄重要關口進入和出行的情況，實現實時性位置的跟蹤。通過現代化高危監測基礎設施，對變電站項目建設中的高危環節進行動態化感知和分析，降低風險問題發生的概率[6]。

2.2.3 遠程監控層次

利用物聯網傳感技術完善智慧變電站綜合管理系統中的遠程監控功能，將遠程監控的攝像頭等設備安裝在變電站工程項目的現場區域，遠程監控主機則安裝在監管部門。監管人員可以實時查看工程視頻，及時了解現場情況和工程項目進度，從而有效完成管理工作。

3 結 論

綜上所述，基于物聯網傳感技術的智慧變電站綜合管理系統具有監測管理、運維管理統計分析、工程管理以及系統管理等功能。通過制定較為完善的應用方案，建立健全系統的整體架構，優化基礎設施層次、工地感知層次、現場管理層次以及遠程監控層次，從而有效提升系統的應用效果。