基于移动终端的电力设备智能巡检系统设计

吴浩鹏+++计蕴容+++李刚

摘 要： 电力设备巡检是保障电力系统安全运行的重要工作，巡检的质量和效率又与巡检模式密切相关。分析了电力设备巡检工作的现状及存在的问题，介绍一种基于移动终端的电力设备智能巡检系统。系统采用了无线通信、二维码扫描、GPS定位以及Web Service等前沿技术，并通过移动互联网实现数据传输。该系统在提高电力设备巡检工作的效率、质量以及电力企业的管理水平的同时，有效地扩大了智能巡检的普及性，对电力系统的安全运行具有现实意义。

关键词： 电力设备； 智能巡检； 二维码扫描； GPS； 移动通信技术

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）05-55-04

Abstract： Power equipment tour-inspection plays an important role in keeping the power system working safely and steadily， and the quality and efficiency of inspection is closely related to the inspection mode. This paper analyzes the the current situation and existing problems of power equipment tour-inspection， and proposes a mobile intelligent tour-inspection system. The system uses the technologies of wireless communications， two-dimensional code scanning， GPS positioning， Web service and other cutting-edge technologies， and transfers the data via Mobile Internet. The system improves the efficiency and quality of power equipment inspection， and the management level of electric power enterprise， at the same time， effectively expanded the popularity of intelligent tour-inspection， and has practical significance to the safe operation of electric power system.

Key words： power equipment； intelligent tour-inspection； two-dimensional code scanning； GPS； mobile communication technology

0 引言

电力系统的安全稳定运行关系着人们生活乃至国家和社会的稳定，每一次故障都可能给社会和人民带来无法估量的损失[1]。电力巡检作为一项维护电力系统安全运行的基础工作，能够有效保证设备的安全性、提高设备可靠率、降低设备的故障率。巡检工作是为了及时掌握设备的运行状况和周围环境的变化，发现设备存在的缺陷和安全隐患并及时进行修复。目前电力企业的电力设备种类多、数量大、分布范围广。由于缺乏移动终端的支持，在传统的巡检工作中，巡检人员一般采用手工书面记录的方式进行信息记录，这使得巡检工作受制于环境气候条件、人员素质、责任心等因素[2]，且存在着工作量巨大，巡检效率较低，纸质的巡检记录不易于保存等弊端。除此之外，电力企业在开展电力设备巡检工作时，也会经常出现巡检人员工作不准时、不全面、不到位的情况，使得管理人员难以及时、准确、全面地了解巡检状况，及时做出合理的决策。

1 电力巡检现状分析

近年来，随着物联网技术和无线通信技术的不断发展以及巡检工作需求增多，出现了一系列基于GPS（Global Positioning System）技术和RFID（Radio Frequency Identification）技术的电力设备巡检系统，巡检人员利用移动计算设备PDA（Personal Digital Assistant）读取电力设备上的电子标签以获得相应数据，再将巡检数据通过无线通信网络传输到PC端的后台管理系统[3]。这类系统与人工纸质巡检方式相比，工作效率有了很大的提高，但由于所需投入经费较高等原因，并没有得到真正的普及。因此目前国内的电力设备巡检软件仍然具十分广阔的探索开发和创新的空间，主要体现在两方面。第一方面，在基于RFID的巡检系统中，必须配有电子标签以及相应的PDA才可以开展巡检工作，且采用PDA巡检存在数据存储量有限、无法自动获取巡检任务、人机交互界面功能过于单调等缺陷[4]。由于PDA造价比较昂贵，多数电力企业因缺乏相应资金支持而仍旧采用的传统巡检模式，或是PDA数量不足而使得巡检工作的开展受到限制，因此电力设备的智能巡检并没有得到普及[5]。第二方面，智能手机、平板电脑以及手表等一系列移动智能终端普及率越来越高，将智能移动终端带入到电力设备巡检工作中不仅能大大提高巡检工作的效率，更能扩大智能巡检在各电力企业中的普及率和覆盖率，从而保证电力系统的安全稳定。

综上所述，新一代的智能巡检系统在降低使用成本的同时，更应该充分地结合物联网技术、无线通信技术等前沿技术让系统能在基于Android/IOS等主流操作系统的智能移动终端上运行。

2 系统概述

基于移动终端的电力设备智能巡检系统分为移动端和后台管理端两部分。其中，移动端采用M/S（Mobile/Server）移动技术架构，后台的管理系统采用B/S（Browser/Server）分层架构。

系统设计充分考虑到应用的便利性和可扩展性。采用移动互联网通信技术，充分利用当前移动终端设备具有良好的便携性与普及性等特点，结合二维码扫描技术、GPS定位等技术等，构建了新型的网络移动软件架构智能巡检体系，图1为本移动巡检系统的技术路线图。

巡检工作开展前，先要完成巡检系统的前期部署：由管理员对企业所属区域中的所有电力设备进行统一编号，并生成相应的二维码贴在设备上，最后向数据库中录入所有设备的编号、地理位置等参数。

管理员可查看所有设备的参数资料、故障情况并针对实际需求制定巡检计划，利用后台管理端将计划发布，同时系统将自动向担任本次巡检任务的巡检人员发送飞信提醒。图2为数据流图。

巡检人员收到通知后登入到巡检系统移动端，查看巡检任务并按要求开展巡检工作。本系统利用MD5算法对巡检数据进行加密，以确保系统安全性。巡检系统会对巡检过程进行全程监控，一旦发现有设备出现故障，管理员可在后台管理端查看具体情况并向维修部门发出故障维修通知。巡检过程中获取的电力设备的各项参数都会通过移动互联网传输到服务器，管理员可以通过巡检系统的后台管理端实时、精确、全方位地了解企业的电力设备状况，及时做出合理的决策。

3 系统设计与实现

3.1 数据采集

巡检人员到达待检设备后，利用移动终端上摄像头扫描设备上的二维码，获取该二维码所包含的设备/编号信息。

二维码作为一种全新的信息储存、传递和识别技术迅速地融入到社会生活当中[6]。与传统的一维条码相比，二维码在信息容量、编码范围、译码可靠性等诸多方面都有较大提升。 除此之外，低廉的成本及简易的制作过程也使得二维码的应用得以涵盖诸多领域。在本系统中，二维码扫描技术起到了关键性作用。对比于前文提到的射频技术（RFID）所伴随产生的昂贵费用，本系统采用的二维码扫描技术，快捷方便，经济成本低廉。

扫描二维码时移动终端利用Google提供的地图应用接口、XML（Extensible Markup Language）等技术实现GPS定位功能[7]对移动终端所在位置进行定位，从而获取巡检人员所在地点的经纬度信息。最后将设备编号、经纬度信息与数据库中原始录入的信息进行比对，只有比对成功才能进行巡检数据信息的输入，从而确保了整个巡检工作的可靠性，图3为巡检数据采集流程图。

巡检数据信息主要有：设备编号及参数、设备位置、瓷件、电气连接件、音响、本体及基础等。其中设备编号及参数由二维码信息自动生成，设备位置信息由GPS定位系统自动生成，其他数据为员工自主填写。

3.2 数据传输与处理

本系统的后台管理端采用B/S层架构，分别为：用户界面层、业务逻辑层、数据访问层，如图4所示。系统利用Web Service获取巡检相关信息，Web Service是一种面向服务的体系结构，像是一个“黑盒子”，它所提供的数据访问接口能够被智能移动终端、PC端等各种不同类型的平台访问。因此，只要符合Web Service的接口定义，不管来自何种平台，基于何种编程语言的数据访问请求，都能实现数据交互[8]。移动端采用M/S架构，通过第三方提供的SDK（Software Development Kit）来调用Web Service，从而实现数据以XML格式在移动终端与服务器之间的传输。

系统充分利用Web Service的开放性、跨平台性等特点，结合HTTP和SOAP协议、XML数据解析技术[9]等，实现从移动终端到服务器的数据交互，围绕巡检工作的计划制定、设备正/异常状况记录、巡检过程监控和巡检数据处理等业务功能，进行模块化设计。

巡检系统后台管理端由系统管理、巡检管理、设备管理、统计报表、员工反馈以及帮助文档六个模块组成。主要实现内容如下。①系统管理：对所有巡检人员及管理员进行权限的分配、信息的更新与维护，便于工作的安排和巡检计划的落实。②巡检管理：由管理员根据实际情况制定出合理的巡检计划，及时通知巡检工作人员并对巡检过程进行监控。③设备管理：记录企业内所有电力设备的实时状态、故障状况、巡检记录信息等数据。④统计报表：服务器利用已有的数据信息生成多样化报表，使管理员能够更直观、更全面地掌握电力设备的状况。⑤员工反馈：巡检人员将在巡检工作中遇到的特殊事件或是对于巡检工作的建议等及时反馈给系统管理员。⑥帮助文档：提供所有设备的巡检信息和参考数据，巡检人员可根据帮助文档中的相关标准进行巡检，保证巡检信息的准确性。

3.3 实时监控

系统后台管理端利用Web Service+Java Script技术实现监控页面与服务器进行无刷新的数据交换[10]，从而在监控页面内动态地对设备故障情况进行实时刷新，使得管理员能及时掌握所有设备的实时状况，若有电力设备出现故障可在第一时间保修。

在巡检工作中，巡检人员可根据设备的故障情况上传“设备故障等级”信息，分别为“正常”、“一级”、“二级”、“三级”，故障级别越高，表示设备的故障越严重。在监控页面里每个设备的不同故障等级都会用不同颜色来表示，“正常”为绿色，“一级”为黄色，“二级”褐色，“三级”则为红色，若设备“未检测”则显示灰色。当巡检人员发现电力设备故障并上传相应故障等级时，后台管理端的“实时监控”页面中相应设备的颜色将会改变，这使管理员能够总览所有设备的故障状况，及时采取应急措施。若巡检员漏检，可向该员工的移动终端发送飞信进行提醒。

4 结束语

基于移动终端的电力设备智能巡检系统充分利用了智能终端普及率高的优势，支持搭载Android操作系统的智能手机、平板电脑等智能移动终端，具有成本低、覆盖广、操作简便、界面交互性强等优点。结合无线通信技术、二维码扫描技术、GPS定位技术以及Web Service等前沿技术，并通过移动互联网实现数据传输，搭建了一种新型的智能巡检平台，使电力巡检工作更加专业化、智能化。与传统的人工巡检相比，本系统有效地提升了电力设备巡检的工作效率和电力企业的管理水平，“实时监控”功能可保证巡检工作质量，使得管理员能够及时、准确、全面地了解设备状况，从而制定最佳的保养和维修方案。相比与RFID技术，本系统采用的二维码扫描技术在控制经济成本、业务复杂度、应用扩展性等诸多方面都有明显优势，对于智能巡检工作的普及有着重大的意义。

总的来说，本文所介绍的基于移动终端的电力设备智能巡检系统提高了电力设备巡检工作的效率、质量以及电力企业的管理水平，实现了“无纸化智能巡检”新模式，这对电力系统的安全运行具有现实意义。该系统有良好的应用前景。

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