变电站智能巡检系统的设计与开发

摘要：随着我国电网建设的逐步推进，电网的安全稳定运行变得越来越重要。传统的巡检方式难以做到客观和量化。结合变电站智能巡检系统的管理功能分析和业务功能分析，引入PDA终端和激光条码技术，设计了基于PDA的变电站智能巡检系统，并实现了具体应用。

关键词：变电站；智能巡检系统；PDA终端；激光条码

作者简介：许郁煌（1973-），男，福建仙游人，福建水利电力职业技术学院，讲师。（福建?永安?366000）

中图分类号：TM63?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0141-02

电网企业实现变电站的自动化管理，有助于企业持续提升供电质量管理水平，精准配置电网设备，从而进一步加强电力需求侧管理。只有周期性地对变电站进行巡检，才能提高终端用电效率，优化用电方式，从而保障电网安全稳定运行。我国当前的不少电网企业依旧采用传统的巡检方式，这种巡检方式难以做到客观和量化。而不少研究成果已经证实可以引入先进的移动技术组建变电站智能巡检系统，从而提高工作效率，减轻人员劳动强度，使电网管理实现科学化。本文在对巡检系统的需求进行分析的基础上，设计了基于PDA终端和激光条码技术的变电站智能巡检系统，并实现了变电站设备巡视标准化、智能化、网络化，具有较好的理论意义和实践价值。

一、变电站智能巡检系统需求分析

1.系统管理需求分析

在智能巡检系统的协助下，工作人员应该可以完成变电站管理中如下的工作：

（1）完成变电站的日常巡检工作，包括自动化专用逆变电源或 UPS 电源、测控柜、远动柜等等。

（2）完成变电站的设备验收工作，确保设备能够“零缺陷”投运。

（3）能够对电力设备的台账、各种缺陷记录和运行数据信息进行标准化管理。

（4）能够协助进行任务执行的量化分析与绩效考核。

2.系统业务需求分析

智能巡检系统应该具备以下的业务功能：变电站工作人员巡视设备的时候，能够以PDA内置的软件对巡视情况进行精确和实时记录，同时能够结合实际设备的巡视明细项目，对设备的相关参数和缺陷障碍数据进行记录，最终存储于缺陷记录数据库表文件中。

智能巡检系统也应该支持变电站工作人员进行设备验收，对设备进行验收时，PDA设备通过条码识别功能来与被验收设备进行匹配，工作人员结合验收设备所需项目，对其进行明细验收，结合手持PDA终端所读出的设备历史缺陷，最终生成详细的验收报告。终端所存储的标准化数据包括蓄电池记录数据、测温数据、SF6压力等。

二、系统的设计与开发

1.系统体系结构的设计

在分析了各类体系结构的优缺点之后，本研究最终选择了B/S模式，PDA设备内置WinCE，与数据库实时进行数据的交互。图1所示为系统的硬件结构。

支持分布式服务器集群是变电站智能巡检平台服务器端最大的特点。对巡检人员用户的手持PDA而言，只是一台主服务器为其提供入口服务，终端用户登录系统时，主服务器是唯一入口。这样的结构模式具有相当强的网络适应能力和可扩展性，因此十分适合大规模的变电站使用。此外，这种网络结构还超越了单服务器的稳定性与可靠性。

结合具体的系统部署，选择适合的服务器对整个智能巡检平台进行部署，选择IBM标准服务器为服务器主机。考虑到系统对于并发性及速度和实时性要求非常高，为服务器配置了IBM System x3650 M2，并配置了双机集群热备份，两台备份的服务器之间以心脏跳线相连，至此回故障时切换。服务器主板可提供800M/S的I/O扩展功能传输，从而突破在万兆底层网中的瓶颈，支持流媒体传输需要和更大的用户并发数。服务器引入了IBM System x3500 M2，采用专业存储系统IBM DS3400磁盘阵列作为存储系统，从而满足增长的数据存储需求。与主机相连采用4Gbps光纤通道，这样就可以保证极大提高主机的I/O性能。

系统前端应用层包括信息、统一用户管理、统一搜索、MOSS管理中心、共享日历、调度服务等应用，数据层包括双节点主动模式群集数据库服务器，分布式缓存服务，每个故障点都做高可用性架构部署。

2.数据采集系统的设计

对于变电站智能巡检工作而言，PDA数据采集系统的功能相对单一而集中，系统一方面需要进行人员到位信息数据的采集，另一方面需要记录变电站设备缺陷信息，以上数据全部存储于用户手持PDA终端的数据中。图2所示为数据采集系统的工作流程。

数据采集系统的主要功能模块简介如下：

（1）用户登陆功能。手持PDA的变电站巡检人员必须键入用户名和密码，实现身份认证之后才能启动激活PDA的功能。

（2）到位触发功能。手持PDA的变电站巡检人员以数据采集系统实现与置于变电站被巡检设备的射频标签进行交互通信，用户通过系统的认证之后，便能够读取内置数据库表文件中的数据，获取这台相关设备被检查具体项目的参数值。此外，内置数据库也会启动相应的表文件，对采集的用户个人信息以及到位时间等数据进行记录和存储。

（3）缺陷消除功能。此功能是针对被巡检设备商的一般缺陷的，该功能支持变电站巡检者直接处理设备缺陷。

（4）缺陷记录功能。此功能支持变电站巡检人员以标准化数据的格式进行巡检明细信息的记录。这一项功能支持用户录入设备的缺陷数据，设备规范了缺陷数据的录入格式，用户遵循实际设备的缺陷情况进行填写，提高了信息的可靠性。

3.激光条码技术的应用

激光条码技术支持设备的移动数据采集，借助这项技术，能够把变电站工作人员的笔记本终端进行功能拓展，使之成为条码扫描仪，从而方面快捷地采集和传输、存储移动数据信息。具体用法是：变电站工作人员将采集卡插入便携式电脑，以应用程序读入条码信息。这种方式的速度比人工输入快五十倍，精确程度也有了很大的提升。通过激光扫描引擎，条码标志进行自动辨识，提高了工作效率。

4.后台管理功能的实现

系统为PDA构建了1台Web 访问服务器，1台归档服务器，1台DMZ区的边缘服务器，1台数据库服务，应用集中部署包括11台MOSS前端。本项目采用虚拟化技术，采用集中式部署。作为一个基于网络的系统的后台，有很多种可以满足需要的技术，例如 PHP 和 JSP以及都能够构建此类系统，在数据库方面可以使用 Oracle、Mysql 或者SQLServer等不同数据库，而在服务器方可以选择 Tomcat 、IIS等。本文之所以选择以Struts作为开发环境，是因为Struts体系构建利于系统维护，应用具有较高可扩展性和安全性，有一定的系统开发速度优势。

系统后台管理软件的主要功能包括组织机构设置及用户管理模块，包括用户管理与角色管理两项子功能；设备管理模块包括变电站管理、变电设备管理、设备与类型的关联管理、设备具体情况查看以及设备主要技术参数维护等子功能；缺陷字典管理模块包括缺陷审核工作流的维护、缺陷字典的维护以及缺陷模板维护等子功能；巡视管理模块包括人物管理和缺陷管理两项子功能。此外还有历史数据管理模块等。

5.系统的应用

系统用户在输入编号和密码，通过认证之后，选择点击“开始巡视”，即可打开变电站界面，从中可以选择被巡视的变电站。所有变电站主要设备都内置了条码数据标签，用户调用“巡检工作簿”功能，对设备商的条形码进行扫描，终端设备与数据库交互之后，便会向用户返回这个巡视点将被巡视的所有相关设备，用户只要结合屏幕上的标准巡视路线，便可以一次对所有设备进行巡视。用户选择要巡视的变电站设备，便会显示巡视内容记录，记录中详细列出设备检查内容，用户选择“巡视记录”，则可以详细记录巡视的数据，还可以查看设备的缺陷，如图3所示。

参考文献：

[1]电力企业标准化作业巡视与经常性安全检查考核评估达标手册[M].北京:中国电力出版社,2011.

[2]毛琛琳,张功望,刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源,2009,(9).

[3]黄彬,付立思.移动机器人在变电站设备巡检系统中的应用研究[J].农业科技与装备,2012,(6).