基于Spring Boot+Vue的二次设备数字化作业系统研究与实现

2021-08-10司超张轩韩辉

科技创新导报 2021年11期

司超张轩韩辉

摘要：二次设备在当前电厂安全稳定运行中发挥着至关重要的作用，而当前现场二次设备及安全自动裝置等二次设备的基础信息管理仍然采用纸质记录、人工整理、人工数字化、再强制录入系统的方式，存在工作量大、易出错、重复工作的问题，基础数据收集汇总、填报等工作量大，难以核对，准确性难以保证，出现数据问题查找困难，浪费人力。基于此，依据对当前主流的Spring Boot和Vue框架技术进行的探讨研究，整合设计和实现二次设备数字化作业系统，对二次设备运维现场作业进行统一管理。针对于二次设备数字化作业系统的复杂业务，整合Spring Boot和Vue、Element-UI实现系统开发过程中的前后端分离，提高了开发效率和系统的可维护性，同时结合RBAC思想的权限控制技术增强了系统的灵活性和可扩展性。

关键词：二次设备 Spring Boot Vue 运维管理

中图分类号：TP311. 1 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）-04（b）-0155-04

Research and Implementation of Secondary Equipment Digital Operation System Based on Spring Boot + Vue

SI Chao1 ZHANG Xuan1 HAN Hui2*

（1. JNPC， Lianyungang， Jiangsu Province， 222000 China; 2. Shandong Xincheng Tongzhou Electric Power Technology Co.， Ltd.， Jinan， Shandong Province， 250000 China）

Abstract： Secondary equipment plays an important role in the safe and stable operation of power plant. However， the basic information management of secondary equipment such as on-site secondary equipment and safety automatic device still adopts the methods of paper recording， manual sorting， manual digitization and forced entry into the system. There are problems such as heavy workload， error prone and repetitive work It is difficult to check and guarantee the accuracy of the data， and it is difficult to find the data and waste manpower. Based on this， according to the current mainstream of Spring Boot and Vue framework technology， integrated design and implementation of secondary equipment digital operation system， unified management of secondary equipment operation and maintenance field operation. Aiming at the complex business of secondary equipment digital operation system， Spring Boot， Vue and Element UI are integrated to realize the separation of front and back end in the system development process， which improves the development efficiency and the maintainability of the system. At the same time， the access control technology based on RBAC idea is combined to enhance the flexibility and scalability of the system.

Key Words： Secondary equipment; Spring Boot; Vue; Management and maintenance

继电保护等二次设备在电厂安全稳定运行中发挥着至关重要的作用，继电保护作为保障电网安全的第一道防线其可靠的运维管理是保障安全稳定供电的重要支撑工作。二次设备设备数量繁多、类型庞杂、逻辑严密、信息海量，都表明对于二次设备专业管理是一个复杂而又庞大的系统工程，对其精细化管理的需求也愈发迫切。二次设备现场运行维护和检修工作面临工作量大、标准化作业落实难度大、管理标准化程度和信息化程度不高等问题。

本文通过使用基于Spring Boot框架结合Vue、Element-UI搭建前后端分离的管理系统，实现二次设备运维现场作业的数字化、信息化和智能化，最大限度减少漏检、错检，提高现场运维工作的管控水平和工作效率，保证设备长期高效稳定运行。

1 技术框架概述

Spring Boot是Spring家族中一个全新的框架，其設计目标是用来简化Spring应用的初始搭建以及复杂的开发过程。另外Spring Boot集成了比较多的框架避免了依赖包之间的版本冲突，解决了引用的不稳定性等问题[1]。

Vue是一套构建用户界面的渐进式框架，单纯的关注视图层，其采用自下向上增量开发的设计模式，目的是通过尽可能简单的API实现动态响应的数据绑定和组合的视图组件。

整合Spring Boot和Vue搭建前后端分离的管理系统开发框架，利用Spring Boot的特性和Vue的便捷性进行高效率的开发，同时保证了系统的相对稳定性。

1.1 Spring Boot框架

Spring Boot是一个开源的较为轻量级框架，它基于Spring 4.0设计，不单单继承了Spring框架原有的优秀特性，还通过简化配置来进一步简化了Spring应用的整个搭建和开发过程。

Spring Boot有开箱即用和约定优于配置的策略。所谓的开箱即用指在开发过程中通过在Maven项目中配置的pom文件中添加相关依赖包，再使用相对应的注解来取代繁琐的XML配置文件管理对象的生命周期。这个简单的策略可以使开发人员摆脱比较复杂的系统配置工作和代码依赖的管理工作，让开发人员更专注于业务逻辑。约定优于配置，是一种由Spring Boot自身来配置目标结构，这一特点减少了开发人员的开发量，同时可以将代码编译、测试和打包等工作全部自动化[2]。

1.2 Vue框架

Vue框架是一套用于构建用户界面的渐进式的开发框架。与其他大型前端框架不同的是，Vue是可以被自下向上逐层应用的。Vue框架的核心库只单纯的关注视图层，不仅更容易快速上手还可以很方便的与第三方库或既有项目整合。而且，当Vue与现代化的工具链以及各种可支持类库结合使用时，也完全能够为复杂的简单应用提供驱动[3]。

Vue框架有两个非常关键的核心点。

（1）响应式数据绑定。

当数据发生变化的时候，所在的视图会自动更新，这样就实现了双向数据同步，其原理利用了ES6的Objecet.definedProperty中的setter/getter来代理数据，以监控对数据的操作。

（2）组合的视图组件。

组合的视图组件就是页面最终映射为一个组件树，采用规范的树形数据结构进行设计，可以方便维护和重用[4]。

2 系统的设计与实现

二次设备数字化作业系统在参照《国家电网公司继电保护技术发展纲要》和国家电网运检部智能运检体系建设意见的指导下，结合“智慧电厂”的发展方向，充分地应用“大云物移”等新技术强化二次设备及安全自动装置的运维管理，推动二次设备及安全自动装置运维管理的移动化、标准化、智能化和精益化，实现二次设备及安全自动装置全寿命周期管理、二次专业精益化管理和运维作业闭环管控，从根本上改变传统的工作模式，实现二次运检作业的全过程标准化管控[5]。

（1）完成全厂二次设备及相关设备的电子标签生成及配置，形成二次设备专业技术数据平台的基础数据源。

（2）建设基于保护设备识别码的二次设备智能移动运维平台，实现二次设备及安全自动装置在运维检修作业过程中的多维度信息的高效收集、自动传递、综合汇总、数据挖掘、辅助分析和精细化管理。

2.1 系统主体架构

基于系统需求，结合Spring Boot框架特性，将系统分为系统表现层（客户层）、业务逻辑层（应用层）和数据持久层，强制性地将应用程序的业务数据输入、逻辑处理和结果数据输出分开，形成独立的功能单元模块，采用按功能模块的开发方式，支持数据字典与数据权限管理[6]，见图1。

通过Spring Boot技术架构，设计实现了基于二次设备数字化作业系统的层级分离，具体实现如下。

2.1.1 系统表现层（客户层）

系统表现层就是系统页面，为了给用户提供友好的系统操作界面，所以采用了基于Vue的Element-UI。表现层通过界面样式和交互动效让用户可以清晰的感知自己的操作过程，操作后，通过页面元素的变化清晰的展现当前所处的状态[7]。

2.1.2 应用层

应用层包含后端各个业务功能模块实现的详细代码。包含控制层、具体业务逻辑层、系统基础服务层。控制层为系统表现层提供各种业务处理服务，实现请求控制类的设计来用于接收页面请求及各个参数信息，并且根据相应的请求接口调用对应的业务组件。业务逻辑层根据处理类Service调用实现接口完成数据的持久化操作。基础服务层对于基础数据进行处理转换实现系统的完整性。

2.1.3 数据层

数据层即数据持久层，是对业务数据接口的具体实现，通过数据持久层框架负责业务逻辑层与数据库之间的数据传输和通信，提供数据的存储和读取服务。一般情况下对数据库的操作都在数据层实现[8]。

2.2 系统功能模块

充分考虑二次设备数字化作业系统的需求，系统主要设计为5个功能模块：台账管理、巡检管理、缺陷管理、资料维护、告警智库。每个功能模块又包含各自的子功能菜单，这些功能之间通过业务数据流转相互支撑，配合流程管控的使用保证系统的闭环，见图2。

2.2.1 台账管理

二次设备数字化作业系统支持存量厂站的台账初始化，支持两种方式进行存量厂站的台账初始化。通过台账文件方式初始化和与OMS或者统计分析系统或者PMS系统进行接口，实现存量厂站的台账信息初始化，也支持通过EXCEL文件进行存量厂站台账初始化

2.2.2 巡检管理

巡检为厂站二次运检人员提供二次设备巡检任务管理、巡检数据采集、巡检数据分析等功能，巡检人员在移动端创建厂站巡检任务，内置二次设备专业巡检标准化作业指导书中的巡检项目，巡检人员在厂站巡检过程中以二次设备的问题为出发点，巡检发现问题扫描设备身份唯一性识别码即启动问题记录，支持用户选择装置面板及外观检查、屏内设备检查、版本及定值检查、光纤通道检查、模拟量检查、装置差流检查、开入开出回路检查、反措检查、二次回路检查、红外测温，可记录文字、照片、语音、视频等各种多媒体形式，记录的内容自动关联设备台账，自动整理形成巡检报告。

2.2.3 缺陷管理

缺陷管理分为：缺陷记录、消缺安排和消缺作业。

缺陷记录：缺陷记录扫码直接定位到缺陷对象，采用最简洁高效的缺陷记录方式，扫码自动识别缺陷对象后，进行缺陷描述，可添加文字、图片、语音、视频等多种富媒体形式，全景记录现场缺陷情况，缺陷记录高效快捷。缺陷评估和消缺作业可真实、全面掌握缺陷内容，实景还原缺陷现场情况，做到缺陷的全方位掌控。

消缺作业：基于缺陷的数据驱动，缺陷评估后消缺人可基于全景的缺陷情况进行消缺作业，消缺作业过程标准化，相似缺陷或相同缺陷处理方法自动呈现，指导消缺人员快速准确消缺。

2.2.4 资料维护

在保护设备新投、退役或改造时，可以添加、删除、修改保护设备的图档资料（包括全站SCD文件、图纸、说明书、定值通知单等），在智能厂站配置文件管控系统基础上形成二次设备数据平台，解决二次设备装置身份唯一性识别码为作业入口，依托移动终端在二次设备作业过程中资料即扫即看，实现彻底变革了传统检验资料“人工携带、人工查阅”的模式，资料查找时间由数分钟缩短为几秒钟，操作便捷，现场工作效率和准确性大幅提升。

2.2.5 告警智库

通过对告警信息的分层优化、综合归纳、建立二次告警智库，可有效用于指导和帮助运行人员快速对事故或异常作出准确的判断，提高了保护运行管理水平和供电的可靠性，实现由“经验驱动”向“数据驱动”的转变，具有较高的应用推广价值。

2.3 系统部署

系统部署在电厂集团内网，由WEB服务器，数据库服务器组成，并配置管理工作站，系统内用户通过内网可直接通过WEB浏览器直接访问，见图3。

3 应用效果

在管理效益方面：该系统在田湾核电试点应用，完成了田湾核电涉网的继电保护装置的电子标签安装，构建了基于设备识别码的继电保护智能运维管理体系，实现了设备即时识别，数据高效采集，同时与智能分析、移动作业的无缝衔接，有力支撑了设备状态全面管控和专业管理的深度融合。

在经济效益方面：有效地降低误操作目标设备的发生率，有效地提高了缺陷处置效率和质量，有效的提高了资料查阅效率，有效的提高人员巡视效率，降低了运维成本和人工重复作业成本。

在社会效益方面：基于设备识别码构建继电保护物联网，简化了作业流程，实现了设备数字化管理，为继电保护的可靠运维和精益化管理提供及时、准确的数据，有力保障了继电保护的安全运行，同时带来了极大的社会效益[9-10]。

4 结语

本文基于Spring Boot和Vue开发框架，通过对二次设备数字化作业系统的详细设计及构建开发，将先进的软件开发思想应用到二次设备智能运维管理系统中，使二次设备智能运维管理系统具有高稳定性、强使用性、可扩展性，在此基础上使系统可以很好地满足现场作业人员需要，使二次設备专业管理工作更加方便。

参考文献

[1] 颜治平.基于SpringBoot和Vue框架的教代会提案系统的设计与实现[J].科技创新与应用，2020（3）：91-93.