移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺

杜強(qiáng) 劉凱 吳強(qiáng) 張利群 宋士賢 仲浩

(國網(wǎng)山東省電力公司,山東濟(jì)南 250001)

移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺

杜強(qiáng) 劉凱 吳強(qiáng) 張利群 宋士賢 仲浩

(國網(wǎng)山東省電力公司,山東濟(jì)南 250001)

移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺,主要是對斷路器、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、絕緣子串、組合電器、低壓電器、二次回路等電器設(shè)備,通過紅外熱像技術(shù),借助于移動作業(yè)平臺,將采集的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)實時傳入生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)。本文簡要介紹了該系統(tǒng)平臺的設(shè)計方案、設(shè)計原則和解決的關(guān)鍵問題。

移動作業(yè) 紅外熱像

1 概述

隨著現(xiàn)代紅外技術(shù)的不斷成熟和日臻完善,紅外診斷技術(shù)使用,已成為電力行業(yè)狀態(tài)檢驗的有效手段。電力系統(tǒng)的設(shè)備,都與熱有著密不可分的聯(lián)系,從安全經(jīng)濟(jì)觀點出發(fā),進(jìn)行設(shè)備熱狀態(tài)的在線監(jiān)測,是至關(guān)重要的。紅外非接觸測溫技術(shù)正好滿足了電力生產(chǎn)設(shè)備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流運行狀態(tài)下的測溫要求。由于紅外診斷技術(shù)在準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障、有效降低維修費用和保障安全可靠供電方面往往有著立桿見影的功效,所以它在電力系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用。紅外診斷技術(shù)也成為了電氣設(shè)備可靠性分析、故障預(yù)測和改革維修制度的有力工具。

PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)經(jīng)過幾年的建設(shè),基本覆蓋了覆蓋輸、變、配等專業(yè)的臺賬、缺陷、運行、檢修、兩票等基礎(chǔ)功能,大修技改、狀態(tài)檢修、配網(wǎng)工程、輸電GIS等業(yè)務(wù)功能模塊。實現(xiàn)了生產(chǎn)流程全程管控,生產(chǎn)業(yè)務(wù)全面覆蓋,生產(chǎn)人員全員應(yīng)用,系統(tǒng)應(yīng)用水平得到全面提升,通過了國網(wǎng)實用化評價驗收。但是PMS系統(tǒng)作為一套覆蓋電力生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的管理系統(tǒng),在電力工作現(xiàn)場卻無法發(fā)揮作用,現(xiàn)場工作的工作記錄、缺陷、工作票填寫內(nèi)容等都需要記錄后回辦公室再補(bǔ)充至PMS系統(tǒng),不但工作實時性無法保證,也加大了工作量,最關(guān)鍵的,工作現(xiàn)場的第一手?jǐn)?shù)據(jù)無法準(zhǔn)確、實時的傳送至管理層。移動作業(yè)系統(tǒng)的就要就是為了把PMS的工作現(xiàn)場從辦公室延伸至電力工作現(xiàn)場,工作任務(wù)分派、工作票執(zhí)行等工作信息實時的發(fā)送到現(xiàn)場工作人員手中,并將工作狀態(tài)、完成情況及現(xiàn)場工作環(huán)境情況實時傳送至管理人員手中,以便管理人員及時作出任務(wù)調(diào)整及工作安培,徹底改變了目前分工、工作、匯報、再分工的工作機(jī)制,做到管理人員與工作現(xiàn)場的緊密結(jié)合,節(jié)省大量的溝通時間進(jìn)一步提高工作效率。特別是紅外測溫的開展,移動作業(yè)的應(yīng)用非常重要,因為紅外測溫的設(shè)備范圍、測量數(shù)據(jù)量非常大,如果依賴人員從紅外熱像設(shè)備讀取數(shù)據(jù),手動的輸入生產(chǎn)管理系統(tǒng),工作量非常大,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時性都能保障。

圖1

圖2

只有通過移動作業(yè)這個“橋梁”,打通紅外熱像儀與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的通道。通過自動化技術(shù),將紅外測溫數(shù)據(jù),實時的傳入生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng),滿足各管理需要,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性及時性,同時也大大節(jié)省用戶工作量,提升了工作效率、提高了工作質(zhì)量。

圖3

2 總體設(shè)計思路及原則

本系統(tǒng)平臺參考了電力系統(tǒng)安全接入管理規(guī)范、紅外熱像技術(shù)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)要求、移動作業(yè)平臺等相關(guān)技術(shù)規(guī)范,采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù),滿足紅外熱像測溫要求,安全及信息接入規(guī)范。系統(tǒng)包括紅外熱像、移動作業(yè)、設(shè)備識別、安全接入四部分內(nèi)容,各個部分相對獨立,每部分可以自成系統(tǒng),均可視作“移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺”的子系統(tǒng)。系統(tǒng)平臺所涉及的系統(tǒng)配置方案、技術(shù)性能指標(biāo)、通訊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等完全滿足相關(guān)規(guī)范,保證平臺監(jiān)控、管理功能的實現(xiàn),并滿足設(shè)備擴(kuò)容及系統(tǒng)功能擴(kuò)展的要求。

2.1 高安全性原則

在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全是非常重要的,如何將外網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)網(wǎng),如何保證移動終端的數(shù)據(jù)不流失等等。保證數(shù)據(jù)安全的措施、方法及技術(shù)手段都有充分考慮。同時平臺故障的隔離和排除提供快捷的技術(shù)手段。平臺的重要單元或單元的重要部件應(yīng)為冗余配置,保證整個系統(tǒng)功能的可用性不受單個故障的影響。

系統(tǒng)平臺所選的硬件設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在國際移動終端、熱像儀硬件領(lǐng)域占主流的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,所有設(shè)備具有可靠的質(zhì)量保證和完善的售后服務(wù)保證。各廠家的軟、硬件產(chǎn)品應(yīng)遵循共同的國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),以保證不同產(chǎn)品組合一起能可靠地協(xié)調(diào)工作,具有方便可靠的備份與恢復(fù)整體解決方案。

2.2 可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)平臺須具有很好的軟、硬件擴(kuò)充能力,包括可接入不同的紅外熱像儀、增加新軟件功能和系統(tǒng)容量可擴(kuò)充(包括可接入的設(shè)備數(shù)量、臺賬信息等),不應(yīng)該有設(shè)計容量上的限制,從而能使系統(tǒng)可以整體設(shè)計、分步建設(shè)投運、逐步擴(kuò)充、逐步升級,以滿足實際情況不斷發(fā)展的要求。

具備開放性、構(gòu)件化的系統(tǒng)架構(gòu)平臺,以利于在架構(gòu)之上,進(jìn)行開發(fā)和實施,便于維護(hù)人員和軟件人員進(jìn)行維護(hù)和二次開發(fā)。

2.3 可追溯性原則

系統(tǒng)平臺具備完整的設(shè)備參數(shù)記錄、測量記錄等數(shù)據(jù)的存儲功能,一旦出現(xiàn)問題可以迅速追溯原因。要求系統(tǒng)不但能正確在線實時傳輸測量數(shù)據(jù),同時也可以支持離線導(dǎo)入等相關(guān)要求。

2.4 易操作性原則

系統(tǒng)平臺人機(jī)界面操作簡單明了,易于掌握,反映迅速。采用分布式的模塊化設(shè)計,確保單一模塊故障不會影響模塊正常運行,維修方便。

3 系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 平臺基本功能

本系統(tǒng)平臺主要功能是對斷路器、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、絕緣子串、組合電器、低壓電器、二次回路等電器設(shè)備進(jìn)行紅外測溫數(shù)據(jù),通過設(shè)備識別模塊來解決測量數(shù)據(jù)與設(shè)備臺賬建立關(guān)聯(lián)關(guān)系,通過移動終端實時與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。移動終端與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的通信必須滿足電網(wǎng)安全接入管理要求。

3.2 總體功能架構(gòu)

從功能角度移動作業(yè)與紅外熱像一體化平臺的整體功能架構(gòu)分為兩層,移動作業(yè)主站與移動作業(yè)設(shè)備。

移動作業(yè)主站以移動作業(yè)平臺為核心,生產(chǎn)管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)支持,承擔(dān)人員權(quán)限管理、任務(wù)管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)抽取及保存等管理功能。

移動終端由多種工業(yè)智能手持設(shè)備、紅外熱像儀構(gòu)成,承擔(dān)任務(wù)解析與執(zhí)行、工作記錄、數(shù)據(jù)加密、設(shè)備識別、紅外熱像采集等業(yè)務(wù)功能,結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.3 功能模塊

3.3.1 移動作業(yè)主站主要功能

(1)任務(wù)發(fā)布與監(jiān)督管理。在移動作業(yè)主站中選擇一系列的紅外測溫工作任務(wù),如:變電巡視、線路巡視、站房巡視等工作等,指定工作設(shè)備、工作人員,生成待處理任務(wù)。

工作相關(guān)的設(shè)備數(shù)據(jù)、銘牌信息、相關(guān)設(shè)備的工作情況均自動打包下載至移動作業(yè)終端。

對于已經(jīng)下發(fā)的工作任務(wù),在生產(chǎn)管理系統(tǒng)端可以從工作完成情況、設(shè)備使用情況兩個方面監(jiān)督當(dāng)前工作的完成情況。工作任務(wù)方面,可以查看當(dāng)前人員實時回傳的測溫記錄、進(jìn)行過的查詢信息,設(shè)備使用方面,可以通過GIS平臺查看設(shè)備運行軌跡及當(dāng)前位置。通過兩方面在總體上把握各個工作組的工作情況。

(2)歷史工作查詢。每次移動任務(wù)下發(fā)后,原始下發(fā)數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)、回填工作數(shù)據(jù)、工作位置、工作人員信息等都會以歷史版本的形態(tài)保留,存檔時間通過移動作業(yè)平臺配置系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。可根據(jù)工作班組、人員,時間段,電力設(shè)備幾個角度單獨或組合查詢歷史工作任務(wù)。

(3)終端設(shè)備管理。在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中,建設(shè)相應(yīng)的移動作業(yè)設(shè)備管理模塊,針對各個設(shè)備當(dāng)前的設(shè)備工作情況,工作任務(wù)情況,設(shè)備、人員的配備情況等進(jìn)行逐一監(jiān)控,并可以遠(yuǎn)程針對某臺設(shè)備進(jìn)行任務(wù)終止、數(shù)據(jù)鎖定、數(shù)據(jù)清除等一系列的數(shù)據(jù)安全保護(hù)工作。

3.3.2 移動終端主要功能

(1)任務(wù)接收與執(zhí)行。在移動作業(yè)終端接收到主站下發(fā)的任務(wù)后,根據(jù)指定工作設(shè)備,根據(jù)紅外測溫管理要求,開始進(jìn)行紅外測溫工作。如果測量過程中發(fā)現(xiàn)異常,通過缺陷管理模塊,填報相關(guān)缺陷記錄。

(2)到位監(jiān)督管理。根據(jù)移動終端的GPS功能,可以對終端到達(dá)的位置進(jìn)行軌跡回放,定位召喚。對紅外測溫工作任務(wù)管理,達(dá)到了很好的監(jiān)控管理手段。

(3)設(shè)備信息及歷史查詢。在移動終端可以對工作任務(wù)范圍內(nèi)的設(shè)備的臺賬信息、工作任務(wù)信息、測溫記錄等信息進(jìn)行查詢。

3.3.3 設(shè)備識別

通過紅外線識別條形碼技術(shù),將現(xiàn)場的設(shè)備編碼與生產(chǎn)管理關(guān)系的編碼建立對應(yīng)關(guān)系。在紅外識別條形碼獲取到設(shè)備的條碼之后,終端服務(wù)模塊通過訪問數(shù)據(jù)接口得到現(xiàn)場設(shè)備編碼,然后在終端數(shù)據(jù)庫檢索生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)備編碼,找到生產(chǎn)管理系統(tǒng)對應(yīng)的設(shè)備編碼。設(shè)備識別為紅外熱像測量記錄做好設(shè)備信息對應(yīng)關(guān)系。

3.3.4 紅外熱像

通過紅外熱像技術(shù),測量設(shè)備溫度,借助設(shè)備識別功能將測量記錄與生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過移動終端,將測量數(shù)據(jù)實時傳入生產(chǎn)管理系統(tǒng),實現(xiàn)了從測量記錄獲取、設(shè)備識別、數(shù)據(jù)傳輸自動化服務(wù),并且保證了數(shù)據(jù)獲取的及時性、完整性、正確性。并且大大提高了工作效率。紅外熱像圖如圖2。

3.4 技術(shù)架構(gòu)

3.4.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)層是整個體系最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)部分,主要包括生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)引擎。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫即主站數(shù)據(jù)庫,是存放生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、移動作業(yè)數(shù)據(jù)、平臺數(shù)據(jù)等各種的綜合數(shù)據(jù)庫。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)引擎即建立在主站數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫引擎服務(wù),數(shù)據(jù)引擎和數(shù)據(jù)庫共同構(gòu)建了展現(xiàn)給服務(wù)層、應(yīng)用層等的數(shù)據(jù)倉庫。

3.4.2 應(yīng)用服務(wù)提供

應(yīng)用服務(wù)層有四個方面內(nèi)容:

生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)最基礎(chǔ)的應(yīng)用服務(wù),主要的業(yè)務(wù)、圖形和數(shù)據(jù)處理的服務(wù)。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)接口服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)與其他電力系統(tǒng)的接口服務(wù),為其他系統(tǒng)提供電力生產(chǎn)最基礎(chǔ)的臺帳、圖形和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);另外,接口服務(wù)還為移動終端和移動子站提供與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的接入服務(wù)。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)移動作業(yè)服務(wù),是生產(chǎn)管理系統(tǒng)與移動作業(yè)平臺系統(tǒng)(PI3000Mobile平臺系統(tǒng))進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的服務(wù),為移動作業(yè)終端和移動子站進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)入庫、設(shè)備注冊、設(shè)備校驗、登錄校驗等系統(tǒng)校驗和系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理的服務(wù)。

移動作業(yè)平臺服務(wù)(PI3000Mobile平臺系統(tǒng)),是為移動子站、移動作業(yè)終端提供平臺應(yīng)用服務(wù)的,主要負(fù)責(zé)為移動子站、移動終端提供任務(wù)數(shù)據(jù)包分發(fā)、與生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)級任務(wù)包管理、與安全接入平臺聯(lián)通等服務(wù)。

3.4.3 通信網(wǎng)絡(luò)層

安全接入平臺,是隔離電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的主要屏障,保障電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。

APN,是移動子站和移動終端的無線接入點。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信服務(wù),是對移動子站、移動終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的管理服務(wù)。

3.4.4 安全接入平臺

國家電網(wǎng)安全接入平臺系統(tǒng)主要由安全接入終端層、安全通道層、安全接入平臺層、業(yè)務(wù)訪問層等構(gòu)成,提供移動終端安全認(rèn)證接入、訪問控制、安全數(shù)據(jù)交換與業(yè)務(wù)訪問等基本功能。

其中安全接入終端層表示了各種移動終端如便攜式筆記本、手機(jī)、PDA等以及部署于終端上的安全軟、硬件模塊、移動應(yīng)用軟件模塊等。

安全通道層表示由GPRS/CDMA/3G等無線網(wǎng)絡(luò)承載,并經(jīng)過移動終端和接入平臺間建立加密隧道后形成的安全傳輸通道。

安全接入平臺層是系統(tǒng)的核心和主體,主要由安全接入網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、安全交換服務(wù)系統(tǒng)、身份認(rèn)證系統(tǒng)、集中監(jiān)管系統(tǒng)等組成,完成移動終端從認(rèn)證接入、訪問控制、數(shù)據(jù)交換、業(yè)務(wù)訪問、集中監(jiān)控、安全審計等重要功能。通過總部、網(wǎng)省公司、地市公司的三級安全接入平臺級聯(lián),可實現(xiàn)上下級集中統(tǒng)一配置管理、各種信息的實時交換、終端及設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控等。

3.4.5 移動終端(見圖3)

主要包括以下幾個方面:

設(shè)備狀態(tài)采集接入,是指移動終端將智能采集終端的數(shù)據(jù)接入,并提供給業(yè)務(wù)運行模塊進(jìn)行查看。

GPS導(dǎo)航定位,移動終端可開啟GPS裝置進(jìn)行定位導(dǎo)航,并可輔助業(yè)務(wù)模塊進(jìn)行設(shè)備確認(rèn)。

業(yè)務(wù)運行模塊,主要進(jìn)行業(yè)務(wù)作業(yè)。

移動作業(yè)應(yīng)用,是移動終端業(yè)務(wù)運行的主體平臺框架,通過其與移動子站或應(yīng)用服務(wù)層聯(lián)通。

自動采集,紅外熱像獲取設(shè)備溫度信息。手工錄入,缺陷記錄。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)平臺應(yīng)用實現(xiàn)了設(shè)備測溫記錄與生產(chǎn)管理系統(tǒng)實時自動化關(guān)聯(lián),解決從測量記錄獲取、設(shè)備識別、數(shù)據(jù)傳輸自動化服務(wù),并且保證了數(shù)據(jù)獲取的及時性、完整性、正確性,大大提高了工作效率。通過移動終端的GPS功能,可以紅外測溫工作任務(wù)進(jìn)行跟蹤或軌跡回放,達(dá)到了很好的監(jiān)控管理手段。

[1]關(guān)于部署安全接入平臺的信息運行〔2011〕213號.

[2]Q／GDW 468-2010紅外測溫儀、紅外熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范.

[3]國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)移動作業(yè)應(yīng)用功能需求規(guī)范.

[4]國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)與移動終端集成規(guī)范.

[5]中國移動通信集團(tuán)公司《中國移動通信本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范書》.

[6]GB/T13702-92計算機(jī)軟件分類與代碼.

This article briefly describes the design of the management system and the key developments.

integrated monitoring;data collection;distribution

杜強(qiáng)(1961—),女,山東濟(jì)南人,研究生,高級工程師,主要從事電力系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)管理工作。