智能巡检（精选8篇）
智能巡检 篇1
输电线路巡视, 是指巡视人员沿着工作票上指定的线路, 详细地检查线路上的各种设备 (如架空线路、杆塔等) 运行情况, 及时发现电力设备存在的隐患或缺陷并详细记录, 作为后续线路检修工作的依据。输电线路巡视工作可分为定期巡视、特殊巡视、夜间巡视、故障巡视以及登杆巡视等[1,2]。
截止2010年, 我国110kV及以上输电线路总长约为50万公里, 居世界第二位[3]。自然地, 对于这样一个覆盖面极广的电力设施来说, 它的巡视与检修就会变成一项工作量与工作强度极大的工作, 而其中三个主要因素, 分别是:1) 输电线路因素:地域特征 (如跨度大, 区域广, 所在地域地形错综复杂等) 、气候特征 (如寒冷、燥热等) 、线路繁琐;2) 巡检人员因素:人员的身体素质、责任心等;3) 巡检任务和技术因素:基础资料繁琐、业务量大、管理比较分散、考察困难、维护人员文化素质偏低等。
目前, 为了适应配电网结构日趋复杂的趋势以及提高户外巡检人员工作效率, 针对GIS的电力移动巡检技术迅速发展。移动巡检技术基于移动平台, 使用PDA和GPS卫星接收器, 结合GIS系统, 满足工程管理人员现场进行巡检线路查询、计划变更、竣工资料录入;满足巡视检修人员现场进行工作计划查询、设备信息和地理信息的查询, 记录配电网设备信息、记录缺陷情况、记录巡检到位情况等[4]。
电力系统中常见的巡检管理系统概括起来有如下五种[5,6,7]:
1) 人工手写工作薄巡检
2) 基于条码识别的巡检应用
3) 基于PDA和GPS的巡检应
4) 基于机器人的自动化巡检方式
5) 基于RFID识别技术的巡检应用
除了上述常见的五种巡检方式以外, 还有直升机巡检, 视频巡检等方式。
1. 电力线路智能巡检系统总体设计
1.1 巡检系统的系统目标
本系统在现有电力线路巡检系统的基础上引入无线GPRS通信技术、卫星的定位技术以及GIS的路径决策机制, 拟使本系统达到以下巡检目标:
(1) 通过采用先进的信息仪器设备提高巡线系统管理水平, 用带有GPRS无线通信技术并安装有巡线系统客户端的智能移动终端录入并远程无线传送现场巡线信息以代替现有人工记录, 人工传送的传统方式。开发后台的巡线管理系统, 将智能终端和管理系统的计算机联网, 实现现场巡视信息的计算机化管理, 使管理人员可以第一时间获取现场巡检信息, 并可以根据巡检情况, 立即做出分析和处理。并通过GPRS对终端实时下达处理命令, 使设备的一般缺陷及时得到处理, 及时消除电力线路存在的危险隐患。通过采用GPRS实现巡检数据的无线实时传送, 使每一位巡检工作人员都能与一位缺陷管理人员共同巡检。
(2) 能够支持电力线路的附属设备的定义和巡检, 设备巡检项目能够自定义。使本系统可以针对不同地区的同类线路、设备根据需要制定不同的巡检项目, 使系统更具针对性, 甚至对于天气、地形地质等参数也可以随地区需要自行定义。
(3) 系统使用灵活、操作界面友好、维护方便, 易学易用。
1.2 巡检系统总体功能模块分析设计
移动巡检系统的功能经过仔细划分, 应该包含以下几个方面:
(1) 确认用户身份
用户需要输入登录密码来确认身份。
(2) 下载用户巡检任务
根据用户登录系统的身份从服务器上下载用户巡检任务及相关资料。
(3) 缩放地图与设备
用户可以方便地执行图形的放大、缩小、漫游等功能, 也可以执行全屏命令。若定位功能处于开启状态, 则会自动显示附近最近的杆塔 (或其他线路设备, 依情况而定) 的基本信息和前次的巡检结果, 充分满足用户了解地形的全局轮廓与局部细节等需求。系统根据当前地图显示比例, 自动调节显示内容。
(4) 分层显示要素
不同地图要素及设备、标注分层显示, 用户可以根据需要重点显示个别图层, 也可以关闭无关图层提高显示速度, 系统通常分为地形地貌, 地表建筑, 电力设备 (不包括线路) , 输电线路, 简易天气等多个图层。
(5) 查找定位地点与设备
用户可以输入查找条件, 系统自动在地图上定位地点或设备, 例如:把查找条件设为地名, 如果该地点存在, 地图就会把该点移到屏幕中央, 并高亮显示。
(6) 查询设备属性
除了用户到达设备附近时会提示显示设备的详细信息以外, 用户也可以通过查询的方式查看的设备详细属性。
(7) 定位巡检任务
定位本次巡检任务的具体位置 (包括起始点和具体的前进路线) 并居中显示, 然后完成设备信息数据采集, 另外如有特殊情况而导致实际路线和预定路线不同时, 也会如实记录。
(8) GPS巡视导航功能
随时记录经纬度位置信息与时间信息, 另外在某部分巡检任务完成时, 在提交的报告中也会显示当时的坐标与时间。在背景地图上显示用户当前所在位置, 为巡视人员行车、行走提供指导。
(9) 到位监督
利用卫星导航系统, 确认用户是否巡视到位, 系统会自动完成巡检到位记录;若巡视人员未在规定时间内到达巡视点, 则系统会向该巡视人员登陆的客户端发送信息提醒, 若多次提醒无效, 则自动归为巡检不利。
(10) 填写巡视记录与缺陷记录
根据巡视任务的不同, 可分别填写巡视记录, 包括***kV线路巡视记录表、架空输电线路状态评估评分表、输电线路状态运行周期一览表、***电力局***年度***月输电线路设备状态正常巡视实施计划表等。
当巡视过程中发现缺陷的时候, 可填写缺陷记录, 缺陷记录会以选择的形式, 同时也支持用户自定义缺陷形式;另外也支持通过备注补充的形式详细描述缺陷情况。系统会根据定义的标准对该处设备 (通常以某基杆塔为单位) 对线路运行情况进行评估评分, 并会在下次巡检时显示本次的评分情况;若为一般缺陷, 系统会给予基于运行规程的消缺建议 (通常由管理人员与有经验的巡视人员给出) 。若是重大或紧急缺陷, 系统会立刻反馈给检修部门, 并及时定制消缺计划, 在得到检修部门许可后, 及时下达消缺任务。
(11) 数据上传
每一基杆塔巡视完毕后, 移动设备终端都会将巡视记录、缺陷记录、GPS坐标信息以及时间上传回服务器数据库。
2 智能巡检系统数据库的设计与功能
2.1 数据库的结构
缺陷数据库主要有四部分组成, 包括缺陷的位置、类型、缺陷程度以及缺陷对应的规程部分, 为了方便查询, 将缺陷分成这样四个部分, 虽然每部分都对应于不同的功能, 但是目的都是为了能够更快更有效地锁定实际缺陷。
位置:依据运行规程的描述以及线路运行的多年经验, 从位置部分分析将缺陷分成两大部分, 分别是设备本体和附属设施, 以帮助巡检人员做出基础判断。
接下来将设备本体缺陷位置细化, 归出常见的六部分, 基本涵盖了所有常见的线路缺陷发生位置, 另外对附属设施的缺陷位置也进行了分类, 依据安装的设施或者周边的情况不同也归成多个类别。
在第二层位置分类的基础上, 本数据库还进行了第三第四次细化 (视缺陷情况而定) , 通常依据线路具体具有的设备情况来进行细化。
规程:本数据库的规程部分采用的是DL/T 741-2010架空输电线路运行规程, 根据位置的分类将规程的内容一一与之对应, 而摆脱原有的记录形式, 使得查询对照更加方便有效, 能使检修人员可以快速给出基于规程的消除缺陷建议。另外, 根据所用地域的不同, 适合自定义添加缺陷的规则, 能够让该数据库适应更大的使用范围。
类型:同样基于位置对缺陷的可能类型进行分类, 通常有异常、破坏、腐蚀等几大类, 采用与位置部分相同的原则, 从粗到细, 先分出各处的基本类型, 然后再在缺陷详细中进行细化的分类描述, 一期能够快速锁定缺陷, 第一时间得出消缺计划, 提高巡检和消缺的效率。
缺陷程度:依据原有的线路巡视经验和规程, 将缺陷程度分为四大类, 分别是一般隐患、一般缺陷、重大缺陷、紧急缺陷, 前两类归为巡检人员可在数据库及系统指导下完成消缺的, 而后两类则属于无法直接消缺, 需要专业的消缺小组完成消缺任务的。
缺陷程度分类基于部分规程以及多年消缺经验, 所以在不同区域可能情况会有所不同, 在这一地区是正确的分类在别的地区可能就存在问题了, 所以本数据库也支持用户自定义数据并上传新的程度分类, 以适应各地不同的情况。
2.2 数据库的功能模块
(1) 用户登录
为确保数据库安全, 用户在使用数据库查询前, 必须先登录数据库。数据库将根据用户的注册信息判断当前用户是否有权限进入, 通常分为巡检人员、系统管理人员、数据库管理人员和其他人员, 同时也基于用户信息确定该用户权限, 提供相应的查询等服务。
智能终端登录时, 数据库和系统一样, 也会检查用户是否具有携带移动设备外出巡检的权限。
(2) 查询功能模块
作为数据库最重要也是最全面的功能, 本数据库支持多种查询模式, 用户可以通过手动翻页, 缺陷编号查询, 缺陷位置查询, 缺陷描述查询, 缺陷程度查询等多种形式的对在库的缺陷类型进行查询, 同时还会对具体的缺陷类型定期进行内容添加, 包括该类型缺陷发生的时间, 杆塔 (或其他设备) 号, 以及发现人员及对应的处理情况, 都会记录在库, 帮助事后判断处理结果的好坏以及制定合理有效的预防措施。
(3) 自定义功能模块
鉴于本数据库在建立时考虑的方面不可能做到非常全面, 基于的规程等也十分有限, 所以非常有必要设计成可以内容可自定义的形式, 用户可以根据自身所在环境的情况, 对数据库的内容形式进行修改, 添加等命令, 甚至在规程部分也可以加入自己所处省份的相关线路规程, 以使数据库更加贴近实际, 更能发挥其作用。
(4) 自填表功能模块
本数据库内可存包括线路状态巡视周期审批、线路状态巡视周期计划、线路状态月巡视实施计划、线路状态评估评分等多种表类型, 同样支持自定义修改以及添加新的表格新式。例如, 在巡视人员完成巡视任务并提交各个部分线路的报告后, 数据库可将其整合成为全表以节省巡视任务的时间。其他情况下, 数据库也可以提供很多相应的表格填写功能以供使用。
(5) 参数自赋值功能
数据库也能够和卫星定位系统配合使用, 在系统提供的地图上标注有数据库提供的线路参数, 在巡检人员到达某基杆塔时, 系统会通过数据库自动同步杆塔的相关数据, 显示在终端的已有的模板中, 包括电压等级, 线路回数, 所在地区气象土壤等条件, 这些都可以在数据库中进行预设添加, 以作为巡检人员分析线路缺陷情况以及程度等的参考。
(6) 线路基础单元评分功能模块
在巡检人员完成某线路基础单元的巡检任务并提交报告后, 会根据数据库中已有的评分机制对其进行评分, 并记录在案, 在完成全部巡检任务后, 会由数据库进行汇总, 完成线路的总体评分, 上传到巡检系统中, 并会在下一次的巡检时和巡检任务一起下达, 然后巡检人员在执行巡检任务时能够依据上一次的巡检结果, 做到有的放矢, 重点查看前一次缺陷的部分, 从而有效提高巡检效率。
(7) 缺陷编号功能模块
数据库会对已有或者添加入库的缺陷类型进行编号 (通常依据其所在的位置顺序进行编号) , 将缺陷类型分为多个大类, 通过字母加数字的形式进行编号, 方便管理人员在工作时可以依据编号进行快速查询, 提高了添加和修改等自定义行为的速度, 提高数据库管理人员的工作效率。
(8) 缺陷历史查询
数据库存有已有过缺陷的杆塔 (已消缺) 的记录, 尤其是运行年限比较久的, 常常出现不止一次地缺陷的情况, 所以可以通过缺陷历史查询的方式来了解缺陷情况比较严重的线路运行情况, 以制定合理的预防措施;巡检人员在巡检时也可查询巡检线路的缺陷历史 (此处指除自动显示的上次巡线的历史之外的部分) , 以分析缺陷的实际情况或是否又出现等。
(9) 缺陷联想功能模块
作为智能终端内数据库的功能, 缺陷联想功能会在巡检人员选择缺陷类型的时候出现, 通过该基杆塔的缺陷历史 (主要是基于前一次的缺陷情况) , 为巡检人员提供该杆塔原缺陷相关的缺陷类型, 缺陷的联想会从原缺陷, 原缺陷的附近位置的缺陷, 或是类似类型的缺陷等方面提供联想, 旨在巡检人员能够快速确定具体的缺陷类型。
(10) 巡检结果记录及反馈功能
数据库会将巡检人员的巡检报告分别保存, 然后将其整合成完整的巡检报告及时上传给巡检系统。
3 结语
研究表明, 本系统能够实现对电力线路的远程无线数据传送和管理, 并能够为巡检计划的制订提供计算机辅助决策, 通过数据库的各项功能提高了巡检人员的效率, 达到了系统设计的目的。通过使用移动设备的GPRS无线据传输方式和逐层分类缺陷数据库, 使电力巡检工作由“传统人工”向“移动信息”过渡。可使线路巡检的工作效率有明显的提高, 尽可能地降低电力线路的故障率, 保证电力系统安全、可靠、优质的连续运行, 最终实现电力线路巡检的电子化、智能化和信息化管理。
摘要：本文对智能巡检技术在电力公司可实现的应用做了详尽地分析和研究以及实践, 提出了智能巡检系统的概念, 该系统使用移动设备, 结合当今流行的手持GIS技术, 开发出应用于移动设备和PC两部分的专门针对电力部门的移动巡检系统, 并配合全面的缺陷数据库。该系统满足巡检工人携带智能终端等移动设备在户外开展巡检工作。移动设备自带的网络可以同步数据库中含有电力设备和地理背景设备的电子地形图, 通过手机自带的定位功能获取卫星信号来定位设备坐标, 既满足了在恶劣的自然环境下或是恶劣的天气情况下快速定位电力设备的需求, 同时也可以通过定位系统对巡检人员工作的完成情况进行监督考核。
关键词：移动巡检,智能终端,GIS,GPS,缺陷数据库
参考文献
[1]纪建伟.电力系统分析.中国水利水电出版社, 2002.
[2]陈刚.电力线路巡检管理系统的研究.[硕士学位论文].贵州:贵州大学, 2006.
[3]章红军.输电线路智能视频监控系统研究.[硕士学位论文].江苏:南京航空航天大学, 2011.
[4]于彬.电力移动巡检系统的设计与实现.[硕士学位论文].北京:中国地质大学, 2008.
[5]薛旭艳, 张鹏, 田奕丰等.基于3S技术的管道巡检系统.管道技术与设备, 2009 (1) :25~28.
[6]王鲁单, 王洪光, 房立金等.一种输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现.机器人, 2007, 29 (1) :7~11.
[7]冯海文, 付博文, 邵中等.一种基于RFID的安全巡检模型.沈阳工业大学学报, 2009, 31 (4) :462~465.
智能巡检 篇2
摘 要：无线智能巡检系统是基于无线射频识别技术开发的系统应用，可以实现巡检点信息的记录和上传，对采集数据和信息进行统计分析。有利于提升发射台的巡检质量和水平，同时，也为检修维护工作提供准确的数据参考。
关键词：发射台；智能巡检；RFID；数据分析
随着现代化的广播发射台的信息化设备和自动化设备的技术集成度的提升，一旦关键的设备发生故障就会影响整套系统或者子系统的正常运行，实现对技术设备的巡检质量监督管理体系势在必行。
目前，对于国内广播发射台普遍采用的是人工巡视和纸介质记录的传统工作方式，或者在巡检点采用挂牌检查或记录的方式，上述几种方式都过度依赖巡视人员的高度自觉性和责任岗，受人的主观因素影响较大，无法实现巡检过程的全流程监督，存在潜在的风险，尤其在当前一部分的巡检工作是由代维人员来完成的，风险又将大幅增加。另外，上述的传统巡检模式信息化程度低，对于巡检过程中记录的现场数据和信息无法及时的进行数据的统计和分析，原始数据的可利用度较低，不符合当前大数据分析的发展趋势。巡检系统特点
如何高效率地实现巡检过程的质量监督和管理？如何实现巡检数据的集中统计分析？如何发挥巡检数据在检修维护中的指导作用？广播发射台各技术部门采取了多种形式的尝试，例如采用条形码技术、IC卡技术和定点确认等手段对巡检过程进行跟踪，但是还存在这样或那样的问题。
随着无线射频技术的突破以及无线终端技术的迅猛发展，使无线数字化智能巡检平台或系统的实现成为可能，该系统针对巡检工作的实际需求和巡检现场的特点，实现了巡检路由的自动识别功能、工作流程监督管理功能、数据查询分析功能和故障告警功能等。同时，该系统可以实现与现有的信息化平台实现无缝衔接，具有较强的系统兼容性和适配性，便于管理人员实现远程管理和监督，实时查看巡检人员的工作情况和设备的运行状态，有效提升了工作效率和质量。通过该系统的数据统计分析功能单元，可以实现对巡检数据或信息的综合统计分析，一方面便于运维管理部门监督管理巡检人员的工作情况，科学合理的制定巡检内容和计划；另一方面也可以为日常的检修维护工作提供准确的数据参考，最终实现管控一体化的最终目标。这样，既可以提升工作效率和质量，又可以提高设备的无故障运行时间。业务流程设计
根据广播发射台的业务功能描述，按照既有的设备巡检制度，在巡视时间节点，中央监控大屏对应巡视点自动闪烁，提示巡检人员开始执行巡检工作。巡检人员按照预设的巡检路由，到达制定巡视点后，用PDA智能终端设备靠近RFID标签，读取标签信息，智能手机根据该标签信息获取该设备区检测点信息，值班员进行确认或者输入设备运行信息后，通过技术网提交后台管理系统，后台系统记录巡检数据或信息，并在中央监控大屏显示。之后，前往下一个巡视点，直至全部区域巡视路线巡视完成。巡检业务流程如图1所示。巡检系统总体设计
3.1 网络拓扑结构
广播发射台巡检区域主要包括：发射机房、节传机房、变电站和天线区等技术区域，在每个巡检区中包含若干巡检点。网络结构拓扑图如图2所示。
3.2 智能手机射频读写模块及RFID射频卡
基于智能手机的智能巡检系统。智能手机或智能手机的优点是轻巧便携，可以随时随地实现无障碍办公。在巡检路由中设定的巡检点通过射频识别的方式进行确认，可以保障巡检人员必须在既定时间到达既定位置，并且可以通过无线网络实现远程管理和访问。在巡检过程中，巡检人员可以通过文字、声音、图片或视频的方式记录现场信息，并进行实时上传汇报，便于及时发现设备故障，及时处理故障，保障设备的安全稳定的运行。
无线智能巡检系统主要有射频识别模块、数据信息记录和上传等单个主功能单元构成。其中，射频识别单元主要负责识别和区分不同巡视点的特定设备，从而进入匹配的巡检点的业务处理界面；数据信息记录和上传单元，主要负责数据的采集，并通过无线网络或技术网络将数据上传至指定服务器中。
RFID即射频识别技术，又称无线射频识别，它是一种非接触式的自动识别技术，通过无线射频信号自动识别目标设备或目标对象，并获取该对象的相关信息或数据，其识别过程无需人工干预。RFID系统由射频卡、读写器和天线三部分组成：每个射频卡具有唯一的电子编码，并根据读写方式分为无源标签和有源标签；RFID读写器用来读取或写入标签信息；天线则用来在标签和读写器之间传递射频信号。射频卡接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品数据信息（无源标签）；读写器读取数据信息并解码后，送至配套的应用系统进行相关的数据处理。
一般情况下，广播发射台可以采用发射频率为135KHz的无源RFID，这种卡的读写距离近，而且躲开了短波发射机的频段。巡视人员必须到达设备区指定的巡视点进行巡视登记或操作，否则智能手机或PDA与射频卡无法建立通信，也就无法将巡视信息记入后台管理系统。
3.3 软件系统功能
智能巡检系统通过局域网以Web方式向远程用户提供服务，广播发射台管理人员可以进行远程访问，通过浏览器即可浏览巡检界面，查看巡检总体情况和具体信息。
3.3.1 智能手机实时数据服务
设备巡检人员拿着手持移动终端（智能手机或智能手机）到达设备区后，通过读取射频卡数据或信息，进行设备识别或区分后，智能手机通过无线网或技术网向中控的计算机上传巡检数据或结果，巡检过程路线自动识别。记录形式：巡检设备名称、巡检人、巡检时间、巡检结果。
3.3.2 离线存储在线提交
针对发射台应用的特殊情况：天线场区距离网络中心较远，对离线的检测数据进行自动提交。
3.3.3 提示功能
值班员调出巡检内容界面后，如果该巡检信息下有最近检修或者更换过的零、部件，巡检内容应该有提示（醒）功能。
3.3.4 智能数据分析
如果有巡检项有问题，用户确认后系统根据专家库内容，提示可能出现问题的原因或者具体的操作步骤。
每个分控制中心，采用图形集中显示方式展示巡检过程，通过内网电脑可以看到，服务器向各巡检区的终端提供控制信号。
3.3.5 后台巡检点配置
配置内容包括：发射机机房内巡检点的数量、巡检点的标识、巡检点包含的设备及监测点。形成的配置信息供主控计算机、智能手机、射频卡使用。
3.3.6 运行图
（1）巡机时间依照发射机的运行图。运行图在后台按照图形画界面设置，或者调用其他系统提供的数据。（2）替代手工抄表。（3）巡检人员在智能手机上录入的数据，在系统的后台可按照指定的格式打印成报表格式。减轻巡检人员的劳动强度。（4）巡检结果记录统计查询。每次巡检过程都被记录在后台数据库中，可追溯、可查询，可统计考核。对巡检过程中发现的设备缺陷可查询。提供：按部门、按巡检时间、按巡检人员、组合按巡检结果进行查询统计。（5）综合管理。人员信息管理：人员分为台领导、机房主任、值班员，不同级别有不同权限。值班人员信息。巡检：巡检点设置、巡检内容设置、统计查询。智能巡检系统的特点
无线智能巡检系统是基于Android移动平台（操作系统）开发的系统，能够很好的兼容各种移动终端或设备，也便于用户拓展业务范围或应用功能。
4.1 系统功能特点
无线智能巡检系统系统便于技术人员安装和施工，技术人员只需要按照规划设计的巡检路由，在预设的位置安装无线射频（RFID）巡检卡即可，因采用无线射频方式进行数据交互，所以不需要进行综合布线，也不会对设备的运行造成任何影响或干扰。同时，巡检点可以灵活的根据需求进行迁移或者拓展，提升了系统整体的易用度，降低了系统的维护更新资金。
智能巡检系统能够自动记录巡检人员达到和离开的准确时间，实现全流程的跟踪记录，提升了巡检质量，保障了发射机及其附属设备的安全可靠性。
采用无线网络和无线射频（RFID）技术，可以实现现场数据或信息自动上传至智能巡检系统平台管理端的数据库中，并可以生成各种数据报表或图表，而且随时可以查询和分析，实现对设备巡检工作的智能化管理。
4.2 设备性能特点
4.2.1 卓越的识别性能
（1）高度的识别可靠性，100%的前端识别率。（2）极高的防冲突性（每个无线终端最多可同时识别200张射频卡）。（3）高度的识别稳定性（误码率小于10万分之1）。
4.2.2 现场优势
（1）环境适应性：高抗干扰性，对干扰源、周界环境无特殊要求。（2）安装方便性：传感器一体化结构设计，无需外接天线或地感。（3）运行可靠性：内部电路高度集成化，器件故障率最小化。
4.2.3 电气特性
（1）超低功耗，在不更换电池的情况下可连续正常工作5～8年。（2）方便性、安全性，标签无须外接电源，无须充电。（3）无辐射，对人体和环境无任何影响，更安全更健康。结语
无线智能巡检系统在广播发射台中的应用可实现巡检工作的全流程监督管理，有效提升巡检工作的质量和水平。同时，通过对巡检数据或信息的综合统计分析，可以为检修维护工作提供有力的数据支撑。因此，该系统具有广泛的推广和应用价值。
Design and Application of Intelligent Inspection System at Radio Station
Wang Tieying（State Administration of Press，Publication，Radio，Film and Television 2024 Radio Station，Jiamusi 154025，China）
输电线路故障定位与智能巡检 篇3
1 系统工作原理
输电线路中的巡检系统, 主要是应用GPS和GIS两种技术的结合来完成的, 然后再利用掌上电脑 (PDA) 进行接收和数据存储。其中, GPS主要是用来进行目标定位, 而GIS主要是用来实现数据的收集和传输。工作开始前, 就要先用具有能够收集到信息以数据的形式反馈给掌上笔记本上。现在的科学技术十分先进, 可以在随身携带的掌上电脑上面安装电子导航系统, 以帮助工作人员找到正确的道理, 同时将所得到的信息输入数据库进行储存。那么所需要反馈的巡检信息都有哪些内容呢?有工作人员位置的坐标、到达指定杆塔的时间、指定杆塔的名称、状态和参数、出现缺陷的应急措施等等。其他信息也可以由巡视的工作人员手动输入, 重点是一定要保证对缺陷内容记录的完整性。
储存在PDA中的数据可以通过USB接口传输到专门用于管理的电脑中, 然后经过处理后于系统服务器、客户端进行数据传输和共享。在此过程中, 可以利用GIS系统将收集到的位置信息进行处理, 并且显示在地图上面, 然后系统将自动进行两点间的连线, 以确定运动轨迹。如果发现有异常, 管理人员可以利用无线网络对其进行手动调控, 同时, 要时刻关注终端和后台之间的数据通信, 让企业的管理真正做到信息化和智能化。
2 开发平台的选择
这个桌面对编程语言的要求并不高, 所以像VB, VC, Delphi、Power Builde这些语言都可以使用, 只要在编程过程中符合微软的要求, 并且遵循COM/ActiveX规范。而在对GIS进行选择的时候, 确定使用国内超图公司的Super Map 2000开发平台。其实, 就硬件配置而言, Pocket PC要比Palm高很多, 但是相对的成本也比较高。所以使用基于Windows CE系统的电脑时, 无形中就增加了整个开发过程中的资金投入。AdaptiveServer Anywhere可以同时为服务器、电脑终端和掌上PAD提供企业级的功能服务。其功能十分齐全, 主要包括参照完整、存储过程、行级锁、自动任务安排和恢复等等。
Adaptive Server Anywhere在对手持设备、电话和高级电器进行数据库部署设计时, 充分考虑了这些只有内存设备的特点。Sybase的核心技术之一就是Ultra Lite;而移动设备的云状以及嵌入功能的而是想全是依靠Ultra Lite, 它同时支持Windows CE, PalmOS, Java和VxWorks。而小型设备的应用程序的数据存储、检车和操作都是依靠SQL来完成的。
3 GIS+GPS线路巡检系统设计方案
我们研究的电力线路巡检系统主要是GPS和GIS这两个技术相结合后的产物, 这个系统可以帮助巡检人员顺利的完成指定区域内电力线路和设备运行状况的维护和检查工作, 以此确保各地的线路和设备可以照常运转。
而我们通常将巡检工作人员手中的P D A称作是移动端, 利用这个微型设备中的地图和GPS信息可以轻松的对目标进行导航和定位。而管理系统则可以根据从系统中得到的点连接出工作人员的行动轨道。另外, PDA本身也具备记录检查任务的时间和空间的功能, 所以巡检员可以轻松的根据其提示的信息进行线路、故障等重要信息。
4 智能巡检系统管理功能的划分
该系统的运行平台为W i n d o w s, 采用的是A d a p t i v e ServerAnywhe中文版8.0的数据库, 数据的支持, 所以才将这两大部分合并为一个有机的整体。再来看GIS, 它的核心部分就是地理数据库, 那些就空间、属性和时间特征的数据都是在这个库里面被管理、储存和查询的。如 (图1) 所示:
通过以上分析, 我们队移动巡检系统的结构可以进行适当的调整, 终于得出他的基本功能模块。嵌入式软件的基础是前如何操作系统, 其第一层建筑就是空间数据管理, 第二层就是对这些数据的空间分析、显示和编辑等, 第三层是针对用户的GIS应用软件的操作界面。这个系统没经过一定的时间都会对目标进行G P S的数据读取, 以此实现准确的定位功能, 同时将其正确的经纬度投射到平面坐标上, 最终落实到地图上。
5 结语
为了保证电力系统能够安全、可靠、稳定的运行下午, 就必须重视输电线路故障的检测和排除工作。而精准的故障定位不但可以加快恢复供电, 还可以将停电所造成的损失降到最低。所以, 电力系统已经将输电线路准确的故障定位列为一项重要的课题进行研究。
参考文献
[1]毛宏斌.智能巡检管理系统在输电线路巡视中的应用[J].科技情报开发与经济.2010 (01) .
莱芜电网建设变电站智能巡检系统 篇4
7月12日从山东莱芜供电公司调控中心获悉, 莱芜电网变电站智能化巡检系统在35 k V雪野变电站开建。智能巡检系统投运后, 不仅会提高变电站巡检的工作效率, 而且会确保巡视人员不漏检、不错检。
为推进变电站标准化巡视作业, 确保及时发现设备缺陷和设备隐患, 莱芜供电公司投入专项资金, 在110 k V城北变电站、35 k V雪野变电站安装智能巡检系统。系统建成后, 将自动对变电站运行中的设备进行巡回检查, 并按照预定的计划进行全过程管理, 快速准确地开展正常巡检、夜间巡视和特殊巡视。
据了解, 智能巡检系统主要由智能巡检终端、远程图像系统、智能巡检云台服务器、智能巡检工作站构成。此次工程主要是在变电站侧安装智能巡检终端, 在重要设备和仪器仪表前加装摄像头, 在调度控制中心机房布置智能巡检云台服务器, 并在操作队值班室中安装智能巡检工作站。
剩余电流动作保护器智能巡检系统 篇5
本文在全面调研配电网剩余电流动作保护器管理情况的基础上, 创新其管理模式并研究其状态评价方法, 设计开发剩余电流动作保护器智能巡检系统, 实现对其智能化管理及状态评价, 该巡检系统已试运行, 效果良好。
1 智能巡检系统设计
1.1 智能巡检系统功能与结构
结合剩余电流动作保护器的运行情况和日常维护的有关规定, 综合分析需求, 剩余电流动作保护器智能巡检系统应具有以下主要功能:
(1) 识别剩余电流动作保护器。
(2) 在线测试剩余电流动作保护器的动作特性, 即不动作电流、动作电流及动作时间。
(3) 测试数据无线远传。
(4) 剩余电流动作保护器状态评价。
根据其应具有的功能, 剩余电流动作保护器运行监管系统由五个模块构成, 即激光条码识别模块、动作特性测试模块、测试数据存储与无线远传模块、后台管理数据库模块、状态评价及故障报警模块。
1.2 基本设计思想
(1) 建立剩余电流动作保护器数据库, 对其编号建档, 记录其整定参数、安装地点等信息。
(2) 建立局域网, 实现局域网内的任意一台计算机可登录系统, 上级管理部门可通过Internet访问数据库。
(3) 监管系统权限设置, 保证系统登录和进入安全可靠, 实现权限分级。
(4) 现场数据采集, 通过扫描贴在剩余电流动作保护器上的激光条码, 打开相应的数据库, 用剩余电流动作保护器测试仪测试其动作电流和动作时间, 测试数据通过GPRS无线传输到后台系统数据库中;为防止GPRS网络不稳定、数据无线传输故障等情况, 数据同时存储在现场测试仪中, 工作日后通过数据线或USB传输到数据库中。
(5) 建立查询系统, 根据搜索条件, 获取所需信息。
(6) 智能诊断与状态评价。根据剩余电流动作保护器的工作原理、三级保护配置的整定原则及整定参数, 对数据进行分析, 判断其运行状况, 给出其状态评价结果, 对故障进行报警, 统计报表等。
(7) 综合功能。工作日志、运行表打印等功能。
剩余电流动作保护器智能巡检系统的功能及结构模块如图1所示。
1.3 现场测试模块
现场测试由便携式剩余电流动作保护器测试仪完成。该测试仪内含掌上电脑 (PDA) , 集激光条码扫描、剩余电流动作保护器动作特性测试及数据存储与远传于一体。可准确带电测试剩余电流动作保护器的不动作电流、动作电流以及动作时间, 其测试电流范围0~500m A, 测试时间范围0~800ms, 测试精度为0.5级。测试时先扫描剩余电流动作保护器的激光条码, 对其识别, 同时打开PDA数据库。然后测试剩余电流动作保护器的动作特性, 测试数据通过GPRS远传至后台数据库并自动刷新数据, 同时存储在现场测试仪中, 以防数据丢失。
1.4 通信部分设计
主要用于Win CE.net平台上的应用程序与桌面计算机进行资料同步。当进行一个热同步操作时, 热同步管理器将调用管道, 保持桌面计算机与手持设备的资料同步, 将手持设备的资料备份到桌面计算机, 或者从桌面计算机下载资料到手持设备。其工作原理如图2所示。
2 智能巡检系统管理软件开发
智能巡检 系统以Visual Studio 2008作为软件开发平台, 采用C# 语言开发。Visual studio 2008具有强大、快捷的数据库开发功能, 利用它可以轻松访问各类数据库, 实现数据的显示、存取、查询。本文采用Visual Studio 2008环境下使用数据控件访问数据库, 使用SQL数据库语言对数据库进行动态查询。
2.1 PDA 数据采集系统设计
后台管理系统包含数据接收模块, 现场测得剩余电流动作保护器的动作特性数据及其ID和日期时间等数据可自动通过PDA的GPRS传输到后台管理系统。当出现GPRS网络故障等问题时, 也可手动通过有线传输的方式导入数据。PDA工作流程如图3所示。
2.2 数据库设计
数据库主要围绕剩余电流动作保护器的运行状态数据和相关信息参数来设计, 采用“实体 - 联系”设计方法, 其数据表如图4所示。后台管理系统有如下几个系统功能:操作员管理、业务数据选择维护、工作人员管理、网络工作站管理、手持机信息、系统设置、线路台区、用户信息、部门信息管理、设备数据、设备明细数据、设备数据查询等。
3 运行状态评价
影响剩余电流动作保护器正常工作的因素很多, 为正确评价其工作状态, 在定期巡检过程中, 不仅要测试其动作电流、不动作电流及动作时间等特性参数, 还须观察环境、试跳等;后台管理数据库有剩余电流动作保护器综合档案、定期巡检试跳及动作性能测试记录、日常维护记录等数据。为了准确评估剩余电流动作保护器的状态, 巡检系统采用了基于模糊层次分析法 (FAHP) 的状态评估模型, 将其状态信息分为三类14个状态参数, 其FAHP的层次结构如表1所示。
采用表2给出的数量标度, 根据各状态信息的重要性的专家经验知识, 构造具有一致性的剩余电流动作保护器判断矩阵。
历史信息判断矩阵:
巡检试验信息判断矩阵为:
运行工况信息判断矩阵:
剩余电流动作保护器状态信息判断矩阵:
利用模糊层次分析法确定各层次状态信息的权重向量, 则:
判断矩阵N1的权重为W1=[0.1129, 0.1915, 0.2754, 0.4202];
判断矩阵N2的权重为W2=[0.2294, 0.1658, 0.1804, 0.3025, 0.1219];
判断矩阵N3的权重为W3=[0.1096, 0.1827, 0.2942, 0.1531, 0.2604];
判断矩阵GR权重为WR=[0.1943, 0.5087, 0.2970]。
计算得到状态信息总的权重向量归一化排序:
WZ=[0.02194, 0.03721, 0.05351, 0.08164, 0.1167, 0.08434, 0.09177, 0.1539, 0.06201, 0.03255, 0.05426, 0.08738, 0.04547, 0.07734]。
显然, 巡检试验信息是剩余电流保护器运行状态评价最重要的依据。
建立剩余电流动作保护器运行状态评价集对应 { 危险状态, 可靠性下降, 状态可疑, 状态一般, 状态良好 };根据剩余电流动作保护器的状态信息和权重WZ, 采用模糊综合评价方法确定其运行状态, 给出相应的检修决策。
4 应用与展望
剩余电流动作保护器智能巡检系统在农村示范台区进行了试运行, 系统运行稳定、操作简单方便, 监管效果良好, 提升了剩余电流动作保护器运行监管的工作效率, 获得了电力生产及安监部门的好评。剩余电流动作保护器的状态评价基本准确, 但状态信息的选取及其权重取值有待进一步研究和完善。
参考文献
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全方位智能化电力巡检系统设计 篇6
关键词：电力智能巡检数,据挖掘技术,GIS技术,GPS技术,RFID技术,条码扫描技术
0 引言
结合先进的嵌入式应用平台技术、蓝牙技术、GPS技术、GIS技术、RFID技术、条码扫描技术和数据挖掘技术的电力智能巡检系统能使巡检人员在现场按照巡检工作流程,进行巡检任务的查询、设备信息和地理信息的采集和查询、设备缺陷情况的记录等工作,具有路线安排、数据记录、工作状态监督、数据汇总统计等功能,并可与电力企业现有信息系统无缝连接,可有效查询现工作状态,及时发现线路的缺陷情况,并对设备缺陷情况进行智能化的预测和评定,克服了传统手工方式的缺点,保证输配电设备的高效率、低故障率安全运行。
1 系统设计原理
1.1 数据挖掘原理
数据挖掘是从大量数据中寻找其规律的技术,主要有数据准备、规律寻找和规律表示3个步骤。
系统创造性地将数据挖掘技术应用到电力巡检缺陷管理工作中,真正使系统具有智能化的分析和判定,建立可调整的设备缺陷评判模型,对巡检数据进行深入的、自动化的分析和决策,包括自动生成设备缺陷等级,自动进行设备评级、对设备缺陷隐患进行预测,从而指导巡检工作等。分析过程会自动随着数据积累和评判模型的逐步完善而越来越准确。
1.2 PDA接受GPS定位原理
GPS接收机通过蓝牙与PDA实现无线数据通信,利用定位卫星传来的数据,可以在PDA上得到物体的实时位置、速度等参数。通过与巡检嵌入式GIS系统的集成,可以在PDA上实现数字导航和设备定位,很直观地在地图上了解设备所处的位置等信息。
GPS接收机的输出格式完全遵循GPS接口标准NMEA0183协议。NMEA0183定义了若干代表不同含义的语句,每个语句实际上是一个ASCII码串。这种码直观,易于识别和应用。在试验中,不需要了解NMEA0183通信协议的全部信息,仅需要从中挑选出需要的那部分定位数据,其余的信息忽略掉。
GPS接收机与PDA通信时,通过串口每秒钟发送10条数据。实际导航应用读取GPS的空间定位数据时,可以根据需要每隔几秒钟更新一次经纬度和时间数据,不必频繁地更新数据,否则,会浪费掌上设备有限的电能。
一个完整的NEMA0183语句是从起始符“$G-PGGA”到终止符“
1.3 PDA接受RFID和条形码识别原理
PDA与条码,RFID阅读器通信原理如图1。条形码扫描器识别条形码时,根据不同颜色的物体,其反射的可见光的波长不同,条码扫描器的光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号,并转换成相应的电信号输出到条码扫描器的放大整形电路,把模拟信号转换成数字电信号,根据码制所对应的编码规则,条码扫描器便可将条形符号换成相应的数字、字符信息,形成物体的编号。
近年来,无线射频识别(RFID)技术逐渐成为一种主流应用技术,该技术使快速物品识别成为可能。RFID技术与早期的条形码识别技术不同,它不需要近距离使用读码器,通过射频信号,可以实现远距离识别。RFID标签还可以将产品生产商、产品类型以及环境变量等各种信息作为身份的标识,不必像条形码那样使用斑马线标签。另外,RFID系统还能从不同方向自动识别RFID标签,与条形码识别相比,极大提高了识别速率。RFID是一种非接触式的自动识别技术,它利用射频信号通过电感耦合或电磁耦合自动识别目标对象,并获取相关数据。标签是RFID技术的关键部分,RFID标签含有一个发送应答机,可以向RFID阅读器发送特定信号,绝大多数的RFID标签都有一个ID序列号(如SKU码)。阅读器在收到ID号后可以从数据库中检索相关数据,并按指示进行操作。RFID标签也可以具有可读写的存储器,用于存储向不同阅读器发送的信息,这些信息用于对贴附标签的物体进行识别。
1.4 嵌入式GIS原理
GIS系统是电力系统基础的支撑系统。嵌入式GIS是在嵌入式设备上运行的地理信息系统。它通过手机或PDA等嵌入式设备结合GPS或GSM定位向个人提供随时随地的位置服务,不仅可以知道自己的位置,还可以随时查询附近的各种设施或单位在哪里。基于GPS的嵌入式GIS系统在电力巡检中发挥了重要作用,它与一般的GIS不同,由于它是运行在资源紧缺的嵌入式设备上,因此必须考虑如何合理利用资源,尽量减少资源的消耗,包括CPU运算量、内存和外存的消耗,提高效率。因此,在电力巡检中,嵌入式GIS必须“可裁剪”性,包括数据格式的剪裁、功能剪裁和数据剪裁。不同的用户对巡检任务的要求不同,裁剪可顾及巡检任务内容的精确性、完整性。这样可以节省容量和提高速度。剪裁的工作在巡检工作站端完成,包括地图数据格式转换和预处理、巡检任务的安排等。
1.4.1 嵌入式GIS系统的体系结构
嵌入式GIS系统应用软件的系统结构因具体应用的不同而有所增减。如图2所示为嵌入式GIS系统应用软件所应具备的几个基本功能模块。通常该类系统最底层应为嵌入式操作系统Windows CE,然后上面依次为核心处理层和应用逻辑层。整个体系结构与GIS工作站和WebGis系统进行数据交互,便于进行业务裁剪和对外发布。
1.4.2 空间数据的管理方式
在嵌入式GIS系统中,为了节省资源和提高运行效率,采用面向文件和对象的方式来管理空间数据。如图3。
2 电力智能巡检系统设计
2.1 系统结构
该系统由采集终端(GPS接收器、RFID和条码阅读器)、移动终端(PDA类掌上电脑)、巡检工作站、WEB发布服务器和数据库服务器组成如图4。方便灵活的插件式设计可以和第三方系统如输配电GIS系统和生产MIS系统进行对接,使电力企业的信息平台做到最大化的信息共享和应用。
2.2 主要功能
该系统主要由巡检工作站平台和巡检移动平台两大部分组成，如图5。
2.3 操作流程
该系统的操作流程如下:
(1)由巡检专责在工作站平台进行巡检任务的创建并下载任务到相应巡检员的PDA上,和巡检任务相关的线路设备、地图背景等信息可通过GIS系统自动输出。
(2)巡检员手持PDA选择相应的巡线定位方式,通过GPS或RFID或条码进行设备的定位采集,并可根据GPS坐标或编号进行设备的自动匹配,匹配成功将自动调出符合该信息的设备,同时在地图上醒目标识该设备,如果没有匹配到设备,则进行新设备的采集操作;巡检员逐一对巡检项目进行填写并记录相关信息。
(3)完成巡检后,巡检员将PDA连接到工作站平台,系统自动将巡检结果传入后台数据库。巡检专责会根据巡视人员所传入的数据进行集中处理,生成巡视记录和设备缺陷数据;可以对巡视人员的巡视次数、巡视时间、出勤率、巡视效率、到位率等进行统计分析,为考核巡视人员的工作情况提供真实可靠的依据;可以对缺陷数据进行数据挖掘深度分析,对设备缺陷发生率进行合理预测,对缺陷等级进行合理评定,而且随着数据积累的越来越多,这种预测和评定将会愈来愈准确。
3 关键技术
3.1 信号获取或解析
采集终端(GPS接收器、RFID和条码阅读器)采集的数据通过蓝牙和移动终端(PDA类掌上电脑)进行无线通信,移动终端的蓝牙处理模块对采集的数据进行解析,GPS每秒钟发送10条数据,软件设置每5s更新1次坐标信息,一方面降低PDA的资源消耗,另一方面,对GPS数据进行平滑,过滤无用的噪声信息,防止坐标漂移;RFID和条码标签通过阅读器以蓝牙方式传送数据,PDA的蓝牙处理模块负责解析传来的标签信息(设备编号)。
3.2 坐标变换
GPS定位所得出的结果属于WGS84坐标,而在工程上实用的大多是国家坐标系,或者是独立坐标系。独立坐标系一般是在国家坐标系基础上形成的,因此,GPS定位结果的使用中就有与国家坐标系间的坐标转换问题。一般要通过2步转换:首先将WGS84的大地坐标(L,B)转换为对应于WGS84椭球的高斯平面坐标,然后再经过平面坐标转换,将高斯平面坐标转换为我国通用的西安80或北京54平面坐标系统。
3.3 数据挖掘
数据挖掘在应用时主要经过确定挖掘主题、建立数据连接、建立数据挖掘结构、建立挖掘模型、实现数据挖掘几步,才能实现一个比较完整的数据分析过程。在本文所述的电力智能巡检系统中,数据挖掘的主题主要是设备缺陷等级评定和缺陷预测;数据连接主要是利用DOTNET平台提供的数据挖掘专用函数或语言ADOMD.NET、ADO.NET提供的MDX语言来实现;数据结构主要是和缺陷相关的缺陷结构;建立数据挖掘模型的关键是维度的选取、维度的分割、维度属性的选取、实事数据项的选取,当完成基本框架的建立后,就可以进行维度体系的设计。在维度体系设计中,要详细定义维度类型、维度名称、维度成员及维度说明。电力智能巡检系统的维度类型主要分为时间维、设备维、缺陷模板维、环境因素维和缺陷等级维。
4 结束语
电力智能巡检系统通过全方位、智能化的设计,融合当前先进的计算机技术,从根本上保证电力巡检工作能够全天候、长周期地运行,并通过掌上电脑完成巡检工作的详细规范性记录,使巡检管理和人员考核逐步走向电子化、信息化和标准化。
参考文献
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智能巡检 篇7
巡检系统是一套应用自动化、信息化等技术开发的业务软件系统, 它采用各类技术对巡检中的信息进行全面及时采集及处理, 有效实现了巡检工作的科学化、规范化、流程化和自动化[3], 全面提升了巡检的效率和水平。系统已在石油、石化、电力、通信、物流、公安、消防等领域得到了全面的应用[4], 并取得了一定的成效。
1 系统分析
当前市场上把巡检系统分为传统巡检和智能巡检两种方式, 传统巡检包括“轮牌”制和利用信息按钮、RFID、计算机系统等方式实现的巡检系统[5], 传统巡检存在手动、效率低、巡检信息滞后、巡检路线无法追溯、未检、漏检、少检等各类问题;智能巡检系统采用GPS、RFID、GIS、无线等技术, 通过定位跟踪、数据上传、智能提醒、人机交互等功能有效解决了以上问题[6]。但由于无线网络建设动辄就是上百万, 投资高、建设周期长, 且不能确保信号全面覆盖巡检区域, 存在系统集成度低, 数据上传不及时, 应用效果不佳等问题, 导致智能巡检系统仍未得到全面的推广应用, 因为巡检不到位造成的管道爆炸、人员伤亡、财产损失等事故时有发生, 给国家财产和人民安全带来了巨额损失。
综合传统巡检及智能巡检系统的功能和特点可以发现, 理想的巡检系统必须实现巡检区域划分、巡检路线制定、巡检方法指导、巡检操作简单、巡检全程在线跟踪、巡检数据实时上传分析、巡检问题智能报警等特点, 核心是巡检实时、在线、智能及全程跟踪, 实现巡检过程全程安全管控、信息实时上传及智能分析, 全面确保巡检工作安全到位, 及时发现设备存在的问题和隐患, 从而确保企业生产平稳运行。
2 系统组成
随着大数据、物联网、移动互联等信息化技术的快速发展及应用, 为智能巡检系统的研发和应用带来了新的契机。我综合研究分析理想智能巡检系统特点, 市场上智能巡检系统常用技术、应用环境、投资效益等各方面因素, 应用大数据、移动互联、二维码、4G/3G、GIS、GPS等先进的信息化、智能化技术, 设计了一款技术先进、功能齐全、投资低、效果好、实用性强的可视化移动在线智能巡检系统, 系统组成结构, 如图1所示。
系统由巡检现场、传输网络、服务中心、应用终端四部分组成。
第一部分巡检现场主要由巡检设备、手持移动巡检仪等移动终端设备组成。为了应用先进技术, 有效降低系统成本, 将传统的巡检牌、RFID方式的巡检点创新性的改为二维码, 为巡检路线上的每个巡检点生成不同的二维码, 并安装于巡检点上, 组成整个企业的巡检区域;手持移动巡检仪为巡检人员移动巡检设备, 通过对移动手机进行扫描、防水、防爆等改造, 以及巡检移动应用开发, 实现各种环境下的巡检、数据记录、数据上传、移动定位等功能, 巡检人员在巡检过程中, 手持移动巡检仪下载巡检任务及线路, 对巡检线路上的各巡检点二维码进行扫描, 记录巡检数据并实时上传到巡检服务器, 逐个完成整个巡检过程。
第二部分传输网络主要由移动电信运营商4G3G网络、互联网、防火墙、企业内网四部分组成。为实现巡检实时跟踪、数据实时上传、分析、智能预警, 同时降低避免无线网络建设的高成本, 系统通过租用移动或电信运营商4G3G移动网络作为数据传输网络, 移动网络通过互联网与企业内网进行连接, 实现巡检信息的实时交互。在巡检过程中, 系统通过移动网络, 应用GPS技术实现巡检人员及线路的实时全程跟踪及记录, 同时当用移动巡检仪记录完各巡检点的信息后, 可以通过移动网络实时上传到系统服务器, 对信息进行及时分析, 对问题进行及时预警, 并指导现场巡检人员及时处理。为确保企业内部网络安全, 通过设置防火墙, 实现互联网及企业内网的安全隔离。
第三部分服务中心由系统数据库服务器、应用服务器两部分组成, 是智能巡检系统的核心。数据库服务器实现上传的巡检数据集中存储及智能分析, 应用服务器实现巡检集中管控、巡检区域划分、巡检路线制定、巡检方法指导、巡检全程跟踪、数据实时分析、问题智能报警、与其他系统集成联动等核心巡检服务功能, 全面支撑企业巡检业务及时高效完成。
第四部分应用终端由企业控制或操作中心大屏幕、巡检管理人员电脑等应用客户端组成, 实现智能巡检系统的集中管理、信息集中展示、报警集中提醒及与现场巡检人员实时交互等各类巡检应用, 全面支撑巡检业务, 确保生产安全稳定运行。
3 系统架构及功能
3.1 系统架构
整个系统由后台服务器软件及前台移动APP两部分组成, 系统按照B/S模式, 采用SOA组件化、开放式架构理念进行设计, 巡检终端APP采用HTML5技术进行封装, 确保移动应用的兼容性和控制性。系统架构, 如图2所示。
系统架构按照SOA理念进行设计, 分为数据层、组件层、服务层、展示层、用户层5层。
数据层按照先进的企业数据架构思路进行设计, 实现数据的统一存储、管理及处理。为了便于未来企业数据的统一、整合和高效利用, 将数据分为主数据、业务数据、主题分析数据三大类。通过对巡检主题数据的统一定义及管理, 对巡检业务数据全面存储处理, 对主题分析数据和指标的分析、挖掘和展示, 全面挖掘巡检数据潜在价值, 提升巡检效率和应用水平。
组件层按照组件化理念进行设计, 将核心功能通过组件化方式实现, 全面提升系统标准化和扩展性, 以便企业可以根据业务变化及时灵活的通过组件编排, 组建各种业务服务, 适应未来业务调整需要。
服务层综合生产企业巡检业务实际情况, 通过对组件的灵活编排、封装, 提供了资源管理中心、班组管理中心、任务管理中心、巡检管理中心、数据管理中心、系统集成中心和系统管理中心等七大核心服务, 全面满足各类巡检业务的需要。
展示层为系统用户统一应用平台, 分为统一巡检门户和统一巡检终端, 通过统一的应用展示界面全面满足企业决策、管理、安全及巡检等相关人员的各类巡检业务应用。
用户层为系统各级最终用户。用户可以通过电脑可以随时随地访问统一巡检门户, 实现巡检信息的获取、巡检工作的处理, 支撑生产管理和决策。有生产控制中心 (中央控制室) 的企业, 可以将巡检动态同步到中央控制大屏, 实时监控巡检工作动态, 及时处理各类预警, 实时指导现场巡检人员处理各类问题, 确保生产平稳运行。现场巡检人员则通过随身配备的移动巡检终端, 实现巡检任务的具体执行和与生产管理人员的及时互动, 全面确保巡检各项工作及时到位和生产各类问题的及时处理。
3.2 系统功能
3.2.1 资源管理中心
资源管理中心为巡检业务资源统一集中管理平台, 实现企业巡检组织、人员、设备、终端、标准等各类资源的全面管理, 为其他服务提供全面资源支撑。
3.2.2 班组管理中心
因工业生产企业7*24小时运行的特点, 企业均实行倒班制, 存在倒班、轮班、调班等各类情况, 班组管理业务复杂, 所以单独设置班组管理中心, 作为巡检任务、资源及人员配置平台, 实现各类班组情况的集中管理, 确保巡检工作资源及时到位。
3.2.3 任务管理中心
任务管理中心是巡检工作全面计划管理平台, 实现巡检区域的划分、任务的制定及监控, 为任务全面执行提供基础支撑。
3.2.4 巡检管理中心
巡检管理中心为巡检工作执行和问题处理平台, 实现巡检任务执行、操作、跟踪和问题处理, 全面确保巡检工作落实到位。
3.2.5 数据管理中心
数据管理中心是巡检数据挖掘、处理、分析和价值产生的统一平台, 实现巡检过程数据、记录等信息的全面管理和分析处理, 通过大数据、智能化技术对巡检信息的实时智能分析, 及时发现现场设备及生产问题, 确保生产安全平稳运行。
3.2.6 系统集成中心
整个系统与企业安防、监控、门禁、扩音、对讲及生产管理等现场安全及生产运行管理支撑系统进行全面集成, 在问题分析和处理过程中可及时查看人员进出、视频监控、生产管理、设备运行等信息, 确保问题的快速准确分析, 同时利用对讲、扩音等设备进行及时互动, 确保问题快速解决。
3.2.7 系统管理中心
系统管理中心为系统功能统一配置和管理平台, 实现系统权限、流程、终端等功能和展示形式的统一管理配置, 通过可视化、流程化、图形化、灵活化的配置, 支撑系统各项功能的全面运行和高效应用。
3.2.8 统一巡检门户
统一巡检门户为企业高层、管理、安全等各类岗位人员统一应用平台, 通过巡检地图、动态跟踪、智能报警和综合分析等功能, 实现巡检工作各类信息的可视化、实时化、在线化、智能化展示和管理, 全面提高用户感知和应用效果。
3.2.9 统一巡检终端
统一巡检终端为生产现场巡检人员统一操作平台, 实现现场巡检任务执行、数据采集上传及各类问题全面处理, 平台通过移动APP方式部署在各移动巡检终端, 通过分布式、实时化、方便的操作, 全面提高巡检人员工作效率和水平。
4 结语
可视化移动在线智能巡检系统创新性的综合应用了GPS、GIS、二维码、4G/3G、移动互联、大数据、智能分析、SOA等先进信息化技术, 可以全程定位掌握巡检人员动态, 有效确保巡检任务执行, 全面减少或避免安全事故发生, 降低伤亡及财产损失;可实时采集、智能分析各类巡检信息, 并对问题进行智能报警, 支撑现场问题及时处理, 有效确保生产平稳运行, 同时避免了网络建设所需大量投资。整个系统技术先进、扩展性强、功能全面、性价比极高, 有广阔的市场应用前景。
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智能巡检 篇8
建设坚强智能电网已成为未来电网的发展方向和既定目标,智能电网建设定位于利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的智能电网[1]。物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果,将有效整合电力系统基础设施资源,提高现有电力系统基础设施的利用效率,提升电力系统信息化水平。
变电设备智能巡检技术是物联网应用于智能电网的重要研究方向之一。通过对目前常规变电巡检系统现状的研究,结合物联网技术在智能电网中的应用,围绕资产全寿命周期管理理念,提出依托物联网技术的新一代变电设备智能巡检系统的应用方案,进一步促进变电设备的精细化管理[2]和在电网资产管理领域的应用。同时,系统的设计充分体现信息化、自动化、互动化的“智能”技术特征,这对推动智能电网战略具有重大的现实意义。
1 当前变电设备巡检系统现状
目前,变电设备巡检系统主要是采用移动计算设备(PDA)获取设备信息,利用射频识别(RFID)技术来标识和辅助定位电力设备。通过对设备精细化管理和智能化需求的调研,我们发现目前国内巡检软件存在较大的提升空间,主要体现在以下几个方面。
1)智能化。
巡检任务及巡检路径配置模板化;根据设备性能差异进行个性化配置;录入方式多样化;对未检、漏检设备及路径告警,对巡视数据越线警告;标签和PDA数据不会被非法截取或非法修改;故障恢复后断点续检。
2)信息共享。
目前,电力物资采购管理、物流管理、基建进度管理及设备运维管理虽大多已实现信息化管理,但系统之间难以畅通地进行信息交互,设备标识出现了多个信息孤岛。由于目前的管理模式下这些信息编码没有统一的载体,使得设备巡视管理信息无法从物资管理系统中来,设备缺陷及故障无法传到资产管理中,资产绩效管理缺乏必要的实时设备管理信息,使信息化建设和深化应用受到一定的制约。
3)信息安全。
目前变电巡检中RFID标签信息在数据校验和信息加密上未进行统一规划,使系统在信息安全方面存在隐患。
4)标准化。
变电设备巡检标准化管理的关键在于各种标准体系的科学、系统的建立,在此基础上,彻底摒弃现有企业标准应用各自为政、缺少统一规划的做法,真正将安全生产与经营管理各个环节的技术标准集为一体,使标准实用化、具体化、简单化,进而实现变电设备精细化管理。
2 基于物联网的变电设备智能巡检系统设计
2.1 物联网及其体系架构
物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把所有物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的体系框架如图1所示,它包括感知层、网络层、应用层和公共技术[3]。
感知层主要实现智能感知功能,包括信息采集、捕获、物体识别,涉及传感器、RFID、二维码和多媒体信息采集等技术;网络层是各种通信网络与互联网形成的融合网络,除网络传输外,还包括网络的管理中心和信息中心,以提升对感知层感知到的信息的传输和运营能力;应用层将物联网技术与行业专业技术相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集,智能电网是未来物联网的典型应用;公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的3层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QoS)管理。
2.2 基于物联网的智能巡检系统体系架构
基于物联网体系架构,遵循电力物联网整体规划,智能巡检系统的体系架构如图2所示,由感知层、解析层、数据层和应用层组成。
1)感知层。
数据采集与感知主要用于采集电力物资、设备、资产发生的事件和数据。在电力物联网中将国家电网公司物资、设备、资产等信息资源标准主数据标识到共用的一个RFID标签中,如物资分类码、设备分类码、功能位置码、固定资产卡片号。利用短距离数据传输将RFID存储的数据采集后进行协同信息过程处理。
2)解析层。
利用PDA统一中间件技术实现把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行解析和传送,采取多元化应用模块接口,能够满足“三集五大”[4]数据分析的需求,达到更加广泛的互联功能。
3)应用层。
主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中,支持平台主要为SG-ERP平台,应用服务主要包括电力物资采购管理、设备巡视检修管理、固定资产管理以及在此基础上的资产全寿命周期管理。
4)数据层。
准确地说,数据层不属于物联网技术的某个特定层面,而是利用PDA安全技术将数据解析到SG-ERP数据中心,或是应用层将修订的标识更新SG-ERP数据中心某一特定属性,并通过PDA加密验证后写入RFID标签中。
2.3 变电设备智能巡检系统实现方案
针对目前物资管理、设备管理、固定资产管理的信息相对独立的模式,使用基于物联网技术的RFID标识为全过程信息载体,利用国家相关标准和国家电网信息资源标准来规范RFID标签的信息内容,将物资、设备、固定资产标识信息有机融合到同一个RFID标签中。并按管理权限不同,分级分区安全共享其内部信息资源,开发适应设备精细化管理和资产全寿命周期管理的新一代变电设备智能巡检系统。
2.3.1 系统结构
图3为变电设备智能巡检系统结构图。变电巡检系统由电力生产管理系统服务器、生产管理系统客户端、巡检用PDA和存储着资产全寿命周期标识的RFTD标签组成。
由于同一个标签按统一标准存储了物资、设备、资产3个方面的业务数据信息,系统可扩展应用于物资管理和资产管理中,满足资产全寿命周期管理和设备精细化管理需求。
2.3.2 关键技术
1)基于物联网的系统架构设计。依托物联网体系建设,遵循国家电网公司标准规范,设计变电设备智能巡检的系统架构。
2)RFID电子标签作为电力设备资产全寿命周期的唯一标识物。
3)信息安全接入。对RFID标签写入数据进行逐位校验,按各业务领域进行分类加密。
4)信息海量存储。RFID芯片可同时存储物资管理、生产管理和固定资产管理相关信息,如物资分类、供应商信息、生产厂家信息、设备分类、功能位置、安全等级、资产分类、资产卡片号等信息。
2.3.3 变电设备智能巡检系统主要功能
1)设备标识定位。
利用RFID射频芯片对监测设备的状态信息和监测区域的运行环境信息进行采集、感知、识别,进而实现对设备的标识定位,一定程度上代替人工巡检,提高巡检工作效率和质量。
2)设备生产厂家和供应商的追溯。
通过读取故障设备的RFID标签,可追溯其生产厂家和供应商,同时获取同批次生产厂家设备安装位置,实现设备的故障预防,为设备状态检修提供辅助手段。
3)为资产绩效管理和资产风险管理提供决策参考。
将设备缺陷及故障信息上传至生产管理系统,经分析处理后传给资产全寿命周期管理,为资产绩效与资产风险管理与决策奠定基础,同时为资产全寿命周期管理提供数据支撑。
4)巡检作业和安全标准化指导。
作业指导书既符合国家电网公司《电力企业现场标准化作业指导书应用手册》中“变电运行巡视作业指导书”[5]的标准,又能根据设备性能差异进行个性化配置,集成了作业步骤、项目、标准、方法、安全措施等,指导作业人员采取安全措施和提高作业质量。
此外,考虑到设备状态检修的相关要求,根据不同设备的运行特点,对周期巡检数据进行整理,引入图表、曲线等工具,使标准化作业指导书的内容和项目更加形象化。
5)标准化缺陷库管理。
系统建立了标准化缺陷库,能够灵活定义设备缺陷数据,对变电设备中的缺陷进行新增、删除和修改,可以定期统计;提供已经经过多个工程验证的缺陷库,为电力设备质量管理提供了详细、规范的原始数据积累和依据。
6)巡检人员的到位监督。
通过射频识别,实时跟踪巡检人员位置并生成数据采集的时间,从而对巡检人员进行到位监督,避免漏检,实现工作绩效的量化管理和事故职责的追溯。
7)智能告警。
对未检与漏检设备及路径错误、数据越限均给予智能化告警提示。
3 系统扩展应用
系统将物资、设备、资产等信息资源标准主数据标识到共用的一个RFTD标签中,并对标签进行数据校验和数据安全加密。
图4为采用统一标准规范的RFID标签在电网业务中的应用示意图,利用RFID信息内容贯穿电网建设运维全过程,系统可扩展应用在物资采购管理、输变电检修管理、固定资产盘点、资产退役管理、资产绩效管理等领域中,实现对资产全寿命周期的信息及资产价值变化进行有效监控与管理。
通过对目前基于PDA和RFID标签的变电巡检系统进行智能化升级改造,或是重新部署,使系统在开放性、安全性、可靠性、易用易维护性上充分体现设备精细化管理。
4 结语
资产全寿命周期管理节点中一个关键节点就是通过有效的、通用的信息载体将物资、设备、资产标识信息共享,使信息快速流通,减少中间环节。
使用基于物联网技术的RFID标识为全过程的信息载体,将物资、设备、资产相关标识信息有机融合到同一个标签,通过对现有变电巡检系统的技术提升,重新规范和更新标签内容,将满足资产全寿命周期管理的数据重新写入RFID标签,延长了标识存储介质的使用时间,并可重复写入,节省了各标准对标签的使用量。
系统还可扩展到物资采购管理、输变电检修管理、固定资产盘点、资产退役管理、资产绩效管理中,有利于推进巡检工作的管理创新,实现巡检工作管理规范化、信息标准化和数据集约化。该变电设备智能巡检系统的研究对于物联网在智能电网中的应用和资产全寿命周期管理以及设备精细化管理都具有重大的推广意义。
参考文献
[1]李娜,陈晰,吴帆,等.面向智能电网的物联网信息聚合技术[J].信息通信技术, 2010,4(2):21-27.
[2]薛玉兰,维捷,依靠技术进步提高技改投资效益——“十五”技改工作回顾及“十一五”展望[J].华东电力,2006,34(4): 65-68.
[3]刘韵洁.物联网产业发展现状与未来展望[R].香港:RFID与物联网高峰论坛, ??2010.
[4]全面服务支撑智能电网和“三集五大”建设——国家电网公司2010年信息化工作会议隆重召开[J].电力信息化,2010,8 (3):13.