基于“状态机”模型的扫码操作掌上系统设计

张子悦 沈润 马群 王晓辉

摘 要：本文提出一种适用于运维作业的扫码操作掌上系统，内嵌基于“状态机”模型的图-库-规则-操作票自动生成系统，利用二维码编解码技术，实现运维作业由人防到技防的转变，有效避免了误操作事故的发生，为人身、电网、设备安全可靠运行提供了有力的保障。

关键词：变电运维;掌上系统;操作票;二维码

变电站是安全、资产、技术密集集中的单位，操作中发生误拉合开关、带负荷拉刀闸等情况会对人身及社会经济造成不可挽回的影响。传统的操作票多由人工手写，为了准确无误地编写操作票，工作人员需要拥有丰富的电力系统知识和运行经验，增加了操作票的书写难度。电网、变电站系统向着智能化的方向发展，传统的倒闸操作存在着人为因素多、流程不可控、管理不便等问题，难以确保任务执行时的规范性。[1]随着变电智能化程度不断提高以及移动终端的高速发展，为了实现运维工作减员增效，提高运维人员个人承载力成为重中之重，为此本文提出一种提高操作规范化水平的扫码操作掌上系统。

1 系统功能

扫码操作掌上系统，主要利用二维码技术和基于“状态机”模型的图-库-规则-操作票自动生成系统，根据操作任务智能生成操作票，关键操作步骤前对设备唯一二维码进行扫描确认，并实现操作视频记录，在跳项、漏项、走错间隔等错误前对管理人员和操作人员发出短信报警提醒，有效避免误操作行为。该系统将操作用具整合，推进人防到智能防范的转变，实现过程管控。[2][3]

该系统有效解决变电运维工作中：

1）操作前准备：扫码操作掌上系统具备多种传统工具的功能，改变了传统操作时需要携带录音笔、票夹、纸质操作票、签字笔等多种工具的现状;

2）操作中：操作人员按照扫码操作掌上系统上操作项目逐项扫码操作，能够显著规范运维人员操作規范性，保证操作安全;

3）事故及异常处理：基于状态机的自动生成操作票系统可以快速响应事故异常，提高事故异常处理效率;

4）数据分析：将值班员操作记录直接保存数据库，提供各类统计界面，方便工作量统计与绩效考核，同时还可以作为值班员倒闸操作行为、习惯分析的依据;

5）无纸化办公：节省打印成本。

2 实现方式

2.1 操作票自动生成

掌上系统内嵌基于“状态机”模型的图——库——规则——操作票自动生成系统，本系统是变电站模型构造、面向对象程序设计方法和数据库管理系统融合的结晶，系统结构图如下图所示。

操作票自动生成系统结构图

本文通过采用“状态机”模型，构建基于各电压等级设备的运行状态的数组，从而描述电力系统一次运行方式。其中，每一个状态代表一种运行方式，通过状态之间的切换，模拟运行方式的切换，从状态机倒推触发条件，结合规则库和子程序，通过智能分析，将操作步骤分解为提前设置好的子函数，并自动生成操作票。[4]

2.2 变电站内重要设备二维码编解码技术

对于倒闸操作过程中需要重点关注的设备，制作并粘贴成本低、易制作、持久耐用且高密度编码、信息容量大、容错能力强的矩阵二维码标识牌;APP编程实现对QR Code、Code 49、Code16K、Code one 等常用码制二维码的解码功能，将解码后的二维码信息与当前操作步骤对比判断。[5]

本文APP二维码解码程序设计：

（1）优化Zxing库;

（2）利用Captureactivity文件回调宽、高以及字符串三个参数;

（3）跳转到 CaptureActivity;

（4）通过 cameraManager.openDriver（surfaceHolder），对相机进行初始化，及硬件配置;

（5）通过对 CaptureActivityHandler 的创建，实现解码类 MultiFormatReader 的配置，画面的预览实现，每一帧画面的数据请求，传递，解码逻辑实现;

（6）最后根据这一帧画面数据扫码结果 是成功还是失败发送，来决定是继续请求下一帧的画面信息还是处理扫码成功的结果。

3 总结

本文提出的基于“状态机”模型的扫码操作掌上系统，使用方便，实用性强、易学习，适用于各个年龄层次的工作人员，系统实现了倒闸操作无差错，由人防到技防的基本实现，能辅助监督操作规范程度，及时提醒操作人员的错误步骤，有效避免了误操作事故的发生，为人身、电网、设备安全可靠运行提供了有力的保障。同时数据库存储、服务器升级、人工智能、APP设计等行业的技术革新将会进一步优化系统的相关性能，将会进一步降低该系统的生产及运维成本提高产品利润率，该系统具备一定的市场竞争力和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]高三山，孟文.一种基于Q-学习的智能操作票推理方法[J].中国科技论文，2018，2（13）：126-130.

[2]曾利.基于专家系统的智能操作票系统的研究[D].西南交通大学，2017.

[3]潘佳锋，朱和剑，高捷，等.防误操作平台在智能操作票系统中的研究及应用[J].电力系统保护与控制，2018，20（46）：158-163.

[4]董元帅，程健，彭彬，陈欣.基于间隔模型的图—库—规则—操作票自动生成方法[J].电力系统自动化，2015，3（39）：84-89.

[5]于洪峰.条码在生产周转过程中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护，2016（21）：83-85.