浅析泛在物联网在设备运维检修阶段的应用

白雪峰

（国网山西省电力公司吕梁供电公司，山西 吕梁 033000）

1 智能终端与泛在物联网感知层的关系

随着计算机技术和各类硬件的快速发展，可供使用的智能设备种类越来越多。本文提到的智能终端仅指具有独立操作系统、具备运行数据分析程序的移动装置和独立无线信息传输装置。借助这样的智能移动终端，工作人员可以获得关于设备信息的高效服务，从而提高运维检修工作质效[1]。

1.1 本文用到的智能终端

移动式平板电脑、无线头盔通信装置、混合现实MR（mixed reality） 穿戴式电脑。下面将简述这3种设备在物联过程中的功用。

a）移动式平板电脑：完成设备识别和数字台账的输入和查询。

b）无线头盔通信装置：远程连接工作现场和指挥中心，提供实时高清视频通信服务。

c）MR穿戴式电脑：克服设备拆解过程的时空障碍，实现大部分工作场景下的设备1∶1拆解。

其中无线头盔通信装置是物联网中具备视频信息联网传输的一套设备，具备物联网典型特征。高清视频的传输是与5G通信发展紧密相连的，直接关系到视频是否流畅。移动式平板电脑和MR穿戴式电脑是综合功能强大并具有独立操作系统的智能设备，较单一功能的物联装置，它们具有综合信息分析和提供多种服务功能的特点。

1.2 二维码和RFID的使用

结合国网公司推行的设备唯一ID，使用二维码或射频识别技术RFID（radio frequency identification）来实现设备与智能终端的连接。它记录了变电设备的身份信息，读取它就可以快速完成物与数字台账之间的关联，进而实现准确登记和查询。

在物联网中，传感器提供的是物体或环境的状态信息，二维码提供的是物体的身份信息。它们虽然构成形式和装置复杂程度不同，但在物联网中功能却是相似的，都是提供物体（环境） 的信息以便与相关物体产生连接。本文就是通过变电设备的身份信息，将变电设备与对应的数字台账相连。

1.3 用增强现实完成设备拆解

借助增强技术，可以在很狭窄的空间完成大型设备的拆解（见图1），帮助工作人员直观、快捷地进行设备结构分析，辅助完成故障位置的定位和检修方案的制定[2-3]。

图1 创新工作室内1∶1拆解110 kV油CT

本套MR设备目前造价较高，未达到普及水平，但是通过新设备的应用可以看到，物联网具有极大的拓展性，可以将各类不同功能的设备连接在一起。使用者可以选择自己需要的设备，设备也可以通过智能终端的边缘计算，得到其他辅助设备的服务。比如，变电设备的测温装置获取了设备的高温数值，内置的程序判断该温度需要启动风机进行冷却，于是发出指令启动了风机，实现了变电设备和风机之间的连接。

2 设备台账数字化

在变电站设备台账管理中，有很多是纸质台账，存在遗失和损坏的问题，在保存和维护上也耗费人力且查找信息困难，无法进行快速检索。设备台账的数字化管理，将众多纸质台账转为电子台账，经过信息筛选构建具有发掘价值的数据[4]。在软件开发过程中建立日常工作所需的信息检索模式，依托内化决策判据实现可视化界面的关键信息提示功能，辅助繁杂琐碎的日常工作，避免疏漏造成的不良影响。

2.1 数字管理信息框架

台账数据以设备为主体，围绕设备建立巡视记录、缺陷记录、检修记录、基础参数、备品备件等数字台账。这些台账在运维检修工作中会经常用到。此外还有设备结构图纸、变电站建设图纸等，由于它们属于图纸类信息，所以在本文中未做数据分析，仅对可以进行数据检索的台账进行管理。

台账信息的输入通过固定的操作界面进行登记，其记录对象通过上文提到的智能终端获得身份信息，所填写的其他台账内容来自于实践需求，将设备运维关键信息进行记录，并在应用过程中不断完善并固化。

2.2 各类信息联结方式

各台账之间通过设备的唯一ID作为辨识标签，实现各台账的信息关联，使得应用过程中可以自由地在各类表单中获取需要的信息。

拥有变电设备的综合信息后，借助软件可以快速查看设备的缺陷记录、检修记录，确定设备的故障原因[5]。

有很多设备故障是上次故障分析不到位遗留下来的，根据数据的查询就可以有效避免错误分析定位，提高检修的准确性。

数字台账能横向比对，可以方便地在数据库中得到检索结果，通过比对可以找到同类故障，得到有效准确的处理方案。

2.3 数字台账的价值发掘

数字化后的设备台账，可以借助数据库管理技术，高速地进行统计分析。笔者通过编写程序将数据筛选分析策略转化为计算机语言，能在计算机后台完成数据处理并在操作界面显示最终分析结果。

在积累记录的同时，完善检修策略库，让运维检修从人工编制走向人工智能，准确定位，快速决策。

3 应用实例

笔者以数字台账中的检修工作记录为例，展示变电设备、智能终端、设备检修记录、设备三维结构信息之间的联结，简述这样的联结如何辅助工作人员快速反应、准确定位。

3.1 二维码识别变电设备

用移动PC扫描设备二维码（见图2），在弹出的界面上登记检修记录。在登记时，将检修关键环节的影像资料上传于服务器。查询设备检修记录时，只需要在查询界面扫描设备二维码就可以获得设备的历史检修记录，还可获取同类设备的检修记录进行参照。

图2 220 kV某变电站组合电器实物ID

3.2 数字化检修记录的信息类型

设备信息有检修人员登记的检修记录，也有运维人员登记的缺陷记录。为了直观便捷地开展一次设备的故障排除，在服务器中还存储了设备的三维模型信息（见图3） 与设备设计阶段的数字化移交对接，将设备信息的复用价值提高[6]。我们也可以借助MR设备获得变电设备结构模型并实时进行拆解，获得故障位置三维空间信息。

图3 与实体设备对应的结构模型

3.3 检修记录数据价值挖掘

在移动PC上可以通过扫码查看本设备的历史检修记录，在总的设备管理界面，还可以显示出各类设备检修的统计数据，如图4所示。查看统计结果可以发现设备故障的分布情况。由于数字记录详尽，我们通过查看历史检修记录中的影像资料，通过总结分析，就可以将该类设备的高频故障进行总结并添加到设备故障典库中，为后期智能分析提供数据。随着数据的积累，可使用数据挖掘技术逐步实现智能分析，减少人为操作。

4 泛在物联网提升运维质效的推广价值

本文简述了设备运维检修阶段进行泛在物联网的应用，既可以将应用范围向前期设备设计、安装对接延伸，也可向后期的资产管理与设备退役进行延伸。因为具有不断扩展的特点，所以开发人员可根据实际需求不断增加物联设备和信息管理类型。

图4 检修记录后台自动统计分析

不同专业通过二维码中记录的唯一设备ID实现实物与台账的连接并进行数据共享，达到互联互通的效果，提高了不同专业之间的沟通协调效率。

通过增加设备的物联设备，既可多方位提供设备的状态数据实现综合评价，也可以在物联装备之间通过物与物之间自主完成功能动作，提高设备自动化水平，让设备管理更加综合全面，进一步提高工作质效。