基于物联网的电网数字化管理平台构建

2022-01-06杜舒明梁雪青赵小凡刘超周德喜

数字技术与应用 2021年12期

杜舒明梁雪青赵小凡刘超周德喜

1.广东电网有限责任公司广州供电局;2.中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

互联网的进步促进了数字化管理技术的发展,尤其是在目前的物联网时代,传统的数字化管理平台已经不符合目前管理的需求,因此需要设计新的电网数字化管理平台。硬件部分设计了GPS定位器和GIS通信光缆,软件部分首先采集处理了电网管理数据,其次设计了电网主站端管理功能,最后基于物联网构建了综合管理模块。进行平台测试证明:设计的电网数字化管理平台在大量数据情况下依然能进行有效管理,因此平台性能良好,有一定的应用价值,可以为电力企业管理提供参考。

0 引言

按照国家电网要求,各地积极开展了数字化管理平台的实施工作,国家电网公司在上海召开了基础设施建设全过程数字化综合管理平台的在线发布会,标志着平台建设初步完成,进入应用阶段。为确保最终目标的实现,需要各个事业单位积极部署数字化管理平台的建设任务和管理要求[1],改进数字化管理程序,增加管理效率,要求数字化管理平台全面完善,由专业管理团队牵头,完善平台管理模块[2],应用先进的数字化管理,大大提高基础设施建设水准。

基于物联网的电网数字化管理平台的项目管理流程包括基础设施建设和项目管理评价。除此之外,在建设该平台时还需要将项目建设阶段的专业管理要求融入到项目管理中,逐步体现智能化的管理要求,取得良好的管理成果[3]。除此之外,建立的数字化管理平台需要全面进行数字化管理,将管理需求融入到项目流程中,实现信息自动采集、任务精准推送、数据一次性录入和信息共享。在构建平台时,需要增进思想认识,提高服务竞争意识。增加管理水平,实现共同发展。其次,平台设计必须科学合理,需要结合项目管理节点进行特殊的管控设计,开发合适的平台和运营软件,建立紧密高效的架构体系,满足现有的业务,实现多方端口的管理,在操作的同时,还可以为业务创新扩展出新空间,引导电力企业实现综合进步。

1 硬件设计

1.1 GPS定位器

在构建数字化管理平台时,相关的管理人员需要及时定位故障数据,实施数字化管理,在这个过程中,需要使用GPS定位器[4],GPS定位器主要基于几何学和物理学的一些基本原理进行计算。在定位时,利用空间卫星的相对分布状态、卫星与地面的距离,以及地面上某点的纬度、经度、速度进行计算。可以根据GPS定位器获取四个或多个GPS卫星位置,并在特定的时间和空间内利用距离反转算法获取卫星的空间坐标,从而发送故障的实时位置。

1.2 GIS通信光缆

利用GPS定位到得的故障信息需要使用GIS通信光缆进行传输,该通信光纤使用GIS和OTDR进行传输。结合计算机需求和人员组织结构的整合,在某些规则约束的范围内获取并处理与地理相关的信息,生成规划和决策建议。该通信光缆可以利用计算机算法将特定区域的地理信息数字化,再通过综合分析操作,以一体化操作界面的形式提供给用户和决策者。

2 软件设计

2.1 采集处理电网管理数据

在数据采集之前,需要设置数据采集模块,根据运行环境等相应信息,并整合电网内的平台数据,设置数据采集处理模块[5]。该模块可以从电力数据网络中采集原始数据,再将数据管理信息传输相关部门,采用平台与数据隔离的原则,通过接口采集并合理存储数据。数据预处理主要是对采集到的数据进行标准化处理,方便后续处理,程序根据预处理规则对数据进行标准化处理,预处理规则支持很多匹配手段。对于空间数据的处理,可以进行数据压缩和类型转换。对数据的特征点进行过滤提取,也可以根据需要进行扩展,获得后续的数字化管理数据。

2.2 设计电网主站端管理功能

数据采集后需要设计电网主站端的管理功能,主站端管理功能包括平台数据字典管理、光缆检测项目管理、用户管理、平台权限管理、便携终端管理等功能,数据字典管理可以实现对平台常用光缆类型等基本业务代码的维护,光缆检测项目管理可以对检测项目进行分类管理、操作权限划分和移动终端管理[6],也可以用来维护巡检码,检查移动终端设备信息,保证移动终端可以正常连接到平台的后台,及时进行数据下载,从而整理终端设备的使用情况、应用数据等信息。

光缆检测项目管理主要分为节点对象管理、通信光纤线路管理、线路通信维护、通信光缆安装账号维护等,通过该模块可以实现通信光纤线路和光纤数字化采集同时进行。节点对象核算主要记录光缆线路的节点设备,线路核算维护明细和具体参数如光缆类型、安装方式、运行状态、总核心数、长度、阻尼、连接盒数量、核心传输数量和备用核心数量等。

用户管理与光缆线路的对应主要用来保持节点与通信光缆线路的对应关系,可以在电子地图上绘制线路方向,及时进行电信光缆安装账号维护,可以及时地维护光缆线路安装塔的账号信息,如塔型、塔数、塔高、距离等,用作采集光缆线路坐标的基础数据,平台权限管理功能主要在主站与移动终端之间的数据传输业务中体现,包括数据业务和安全控制两大功能,权限管理平台采用智能化处理,无需人工干预。

数据服务模块的主要功能包括数据包创建管理、数据包下载管理、数据上传管理、数据冲突合并管理等,在主站发出数据包并创建服务功能后,可以输入到自动转换模块进行数据转换,再由数据包和移动终端发送。数据包下载管理模块可以将创建的数据包发送到便携终端。移动终端完成数据采集后,接收数据即可进行上传,在数据上传时需要进行数据转换,转换后储存在主站的数据库中即可。安全控制服务主要是对移动终端进行数据加密,所有连接到主站的终端设备必须在后台进行注册、查询和传输加密,才能接入终端,再通过实时检测,保证主站与移动终端之间数据通信的安全。

2.3 基于物联网构建综合管理模块

可以利用物联网配置电网综合管理模块的电子地图图元和通信光缆线路图,通过该综合管理模块,可以在平台内置的电子地图上绘制通信光缆的方向,显示通信光缆的节点。将电网信息转化成包含各种图形元素的方框,便于专业人员在日常操作和维护过程中确定电网故障的具体地理位置和故障状态。

通过综合管理模块还可以在电子地图上映射数字化图形元素,确定光纤节点的图形元素标识、连接器和安装类型,还可以在电子地图上直观地查看完整的电信光纤信息。数字化信息采集利用了通信光缆线路图,在浏览模块的电子地图中,通过手持终端来采集通信线路坐标,不仅如此,用户在综合管理模块中还可以指定具体的通信线路,设计平台在电子地图中的线路方向图,根据该方向图绘制平台中某些故障传输的坐标,并在电子地图上使用不同的图例来查看导轨的安装方式、连接器标识和节点标识,可以选择相应的标识来查看电网账户信息和站点照片。

综合管理模块中的基础管理主要包括终端配置、数据操作包管理、本地操作、日志管理等,其具体功能有很多,(1)终端配置管理,当第一次使用移动终端时,终端配置模块可以配置移动终端的连接方式、主站连接的网络和本地用户名的初始化。配置完成后即可与数据通信主站进行交互,也可以下载和上传数据包。(2)可以在移动终端平台进行在线客户端更新。数据任务包管理主要可以管理主站下发的各种数据包,分为本地任务包管理和远程任务包管理。本地任务包通过查询数据线下载的任务包和主站创建的坐标采集作业包来选择相应的作业包并下载到主站,进行数据采集和线检工作。(3)本地日志管理功能,该功能主要可以统计下载的工作包数量、工作包返回作业数量、缺陷登记数量、现场拍照数量等在移动终端平台中的特殊数量,方便用户随时了解移动终端上任务的执行情况。

3 平台测试

为了测试本文设计平台的性能,搭建了符合要求的测试系统,测试设计平台在大数据下的管理效果,测试过程和结果如下所示。

3.1 测试准备

本次测试选择分布式服务器部署方式进行,在一台机器上安装GIS服务器和应急管理系统作为系统服务器,在第二台服务器上配置Web服务器,在第三台服务器上部署Load Runner测试软件。使用LR测试软件记录样例站点脚本来测试设计平台的性能,此时平台运行界面如图1所示。

图1 平台运行界面Fig.1 Platform running interface

由图1可知,本文设计的测试服务器涵盖了所有的测试功能,Load Runner将根据并发测试的数量选取不同的测试渠道,并以表格的形式提供测试结果。由于设计的服务器需要限制并发数,因此在接下来的测试中,设置测试最大并发用户数为500,电脑配置越高,局域网带宽越大,并发用户越多,性能越好,即性能测试与机器的配置和带宽有关。