基于物联网的电网数字化管理平台构建

国网陕西省电力有限公司电力科学研究院 闫嵩琦

本文为解决人工巡视传统工作模式存在的问题，促使电力企业管理向信息化、智能化方向不断发展，现应用物联网技术，完成对电网数字化管理平台的构建。首先，在完成系统架构设计的基础上，完成对系统运行环境的搭建以及GPS 定位器、GIS 通信光缆核心硬件的设计。其次，依次设计用户登录模块、采集处理电网管理数据模块、电网主站端管理模块、基于物联网构建综合管理模块四大核心模块，保证系统功能模块实现效果。最后，对系统进行测试。结果表明：在物联网技术的应用背景下，本文所设计的电网数字化管理平台在管理海量数据时仍然能表现出良好的运行性能，完全符合预期设计要求。希望通过此次研究，为相关人员提供有效的借鉴和参考。

目前，传统数字化管理平台存在管理效率低、功能不完善、管理成本高等问题，而电网数字化管理平台的构建可以解决以上问题，该平台构建主要包含基础设施建设、项目管理评价两个环节。此外，还要不断地提高数字化管理水平，结合数据管理需求[1]，自动化采集信息，并保证任务推送的精准性，提高信息录入的高效性和共享的及时性，极大地提高用户的使用体验。所以，在物联网技术的应用背景下，如何科学地设计电网数字化管理平台是技术人员必须思考和解决的问题。

1 系统总体设计

1.1 系统架构设计

系统总体结构设计示意图如图1 所示，从图1 中可以看出，用户向登录界面输入正确的用户名、密码登录信息后，系统会自动跳转到系统主界面中，然后，操作和使用用户登录模块、采集处理电网管理数据模块、电网主站端管理模块、基于物联网构建综合管理模块，并利用MySQL 数据库，对系统中的数据进行增删改查和存储管理。

图1 系统总体结构示意图Fig.1 Overall system structure diagram

1.2 系统运行环境搭建

1.2.1 硬件环境

在搭建系统硬件环境时，要严格按照如表1 所示的硬件环境表，完成对应用服务器、数据库服务器、客户端机器在CPU、内存、硬盘三个性能指标的科学化配置，为后期系统硬件设计提供良好的开发环境。

表1 硬件环境表Tab.1 Hardware environment table

1.2.2 软件环境

在搭建系统软件环境时，技术人员要严格按照如表2所示的软件环境表，重点做好对数据库、开发工具、编程语言、系统架构等工具的选用，为后期系统功能设计提供良好的软件环境，有效地保证系统功能模块的开发质量和实现效果。

表2 软件环境表Tab.2 Software environment table

2 系统硬件设计

2.1 GPS 定位器设计

在搭建数字化管理平台时，相关人员要重视对故障数据的及时定位和自动化处理，而这一环节的实施，离不开GPS 定位器的运用。GPS 定位器作为系统重要硬件组成部分，其应用原理是参照几何学和物理学相关原理知识，对卫星与地面距离、某点经纬度进行精确化计算。同时，通过运用GPS 定位器，可以实现对多个GPS 卫星具体位置的获取和确定[2]，然后，采用距离反转算法，完成对卫星当前空间坐标位置的精确化获取，便于后期相关人员快速地确定当前电网故障存在的具体位置。

2.2 GIS 通信光缆设计

在GPS 定位方法的应用背景下，所获得的电网故障信息在实际传输时，离不开GIS 通信光缆的运用。在设计GIS 通信光缆时，要结合计算机实际使用需求，在保证人员组织结构设计科学性的基础上，严格遵循相关规则，完成对地理相关信息的及时采集和处理，此时，系统会自动生成相应的规划方案。该通信光缆应用原理是利用计算机技术，对某一区域的地理信息进行智能化处理，然后，采用综合分析操作的方式，向用户呈现出数字化操作界面。

3 系统主要功能模块设计

3.1 用户登录模块设计

用户登录模块主要用于对用户登录行为的实时识别和认定，避免因出现用户非法登录而造成系统数据的丢失和泄露。在设计该模块时，系统会自动接收和检测用户所提交的用户名、密码等登录信息，并使用数据加密技术，对这些登录信息进行加密处理，避免这些信息在传输期间被网络黑客、网络病毒恶意攻击和窃取，从而实现对这些信息的有效保护[3]，当加密后的登录信息传输到系统服务器，系统服务器会自动匹配数据库中的数据，识别和认证用户登录行为合法性，如果认证通过，说明用户登录行为合法，系统会自动将系统登录成功的界面呈现在用户面前；如果认证失败，说明用户登录行为不合法，存在用户名或者密码输错问题，用户需要核实和重新输入登录信息。用户登录模块核心代码如下：

public class demo{

public static void main(Stirng[] args){

string username = "123456";

string password = "abedefg";

for (int i=0; i ＜3; i++){

Scanner sc = new Scaner (Sysytem.in);

System.out.println("请输入账号:");

string name = sc.nextLine();

System.out.println("请输入密码:");

string pwd = sc.nextLine();

if(name.equals(username)&& pwd.equals(password)){

System.out.println("登录成功。");

break;

}else if (i ＜3){

System.out.println("账号密码错误，你还有"+2-i＋"次机会。");

}else{

System.out.println("账号密码错误，请联系管理员。");

}

}

3.2 采集处理电网管理数据模块设计

该模块主要包含电网管理数据采集模块和电网管理数据处理模块。在正式采集电网管理数据之前，需要重视对数据采集处理模块的设计，结合系统实际运行环境，加强对电网内各类数据的有效采集和整合，以保证数据采集模块设计质量。同时，在整个电力数据网络中，通过利用该模块，可以实现对原始数据的全面化采集[4]，并将采集好的信息数据安全、可靠地传输到上级部门，由上级部门利用系统接口，完成对所需信息数据的有效采集和存储。另外，在设计数据处理模块时，要标准化、规范化处理所采集好的数据，保证数据预处理的及时性和有效性。最后，还要采用过滤提取的方式，提取处理数据特点[5]，为后期电网数字化管理提供重要的依据和参考。

3.3 电网主站端管理模块设计

当数据采集处理工作完成后，需要做好对电网主站端管理模块的设计。该模块主要包含以下几个模块：（1）光缆检测项目管理模块。该项目管理模块除了涉及到通信光纤线路和节点对象的管理外，还可以直接用于对线路通信性能、通信电缆安装方法的维护，通过利用该项目管理模块，可以同时集成化采集和处理光通信光纤线路相关信息。（2）系统管理模块。用户管理模块主要用于对节点与通信光缆线路关系的对应处理，通过使用电子地图可以实现对线路方向的确定和绘制，同时，还能更好地维护塔型、塔高、塔数等光缆线路安装塔的相关信息数据。（3）数据服务模块。该模块在实际设计时，要利用主站，完成对所需数据包的发出，并完成对相关服务功能的创建，同时，还要采用数据转换的方式，完成对数据类型的统一处理，然后，使用移动端，对其进行实时发送。另外，在下载数据包时，可以直接向便携终端安全、可靠地传输所创建好的数据包。当数据采集工作完成后，可以利用移动终端，实时接收和上传数据。为保证数据传输的安全性和可靠性，在正式上传数据之前，要做好对数据的统一转换，确保所转换后的数据直接存储到系统数据库中。最后，还要采用安全控制服务模式，加密处理所传输的数据，并采用后台注册的方式，及时注册、加密传输各个终端设备信息，确保系统与移动终端之间建立安全、可靠的数据通信关系。

3.4 基于物联网构建综合管理模块设计

该模块主要用于对通信光缆线路图的配置，并借助电子地图，完成对通信光缆方向的绘制和确定，然后，将通信光缆节点数量呈现在用户面前。另外，还要做好对电网信息的实时转化，使其转化为各个图形元素，这为后期开展电网故障日常维护工作提供一定的便利。此外，通过运用该模块，可以快速确定和绘制出通信线路，并结合该通信线路，完成对某些故障具体坐标信息的绘制，然后，利用电子地图，绘制出相应的图例，便于用户快捷、有效地查看和了解导轨所对应的安装方式。

4 系统测试

为实现对该平台信息预警性能的有效测试，现结合相关标准和要求，完成对测试系统的搭建，然后，测试和分析该平台对海量数据的管理成效。

4.1 测试准备

在进行本次测试时，要采用分布式服务器部署的方式，将GIS 服务器、应急管理系统统一安装和部署到第一台系统服务器上；将Web 服务器配置和部署到第二台系统服务器上；将LoadRunner 测试软件安装和部署到第三台服务器上。然后，利用该测试软件，完成对各个样例站点的全面化记录，从而保证平台信息预警性能测试的有效性。平台运行界面如图2 所示。

图2 平台运行界面Fig.2 Platform running interface

从图2 中可以看出，该测试服务器的设计，可以实现对各个测试功能的覆盖，该测试软件在实际应用中，可以结合并发测试实际情况，选取合适的测试渠道，然后借助表格，统计和整理最终测试结果。本文所设计的测试服务器在实际应用中，需要做好对并发数的限制，所以，在后期测试中，需要将测试最大并发用户数量统一设置为510 台，当计算机配置性能越高，局域网所对应的带宽速度越高，说明平台信息预警性能越高，这表明影响平台性能测试结果的因素除了涉及到计算机配置高低外，还涉及到局域网宽带大小。

4.2 测试结果与讨论

通过对上述测试环境进行科学配置，可以实现对本文平台信息预警性能的有效测试，最终测试结果如表3 所示。

表3 系统测试结果Tab.3 System test results

从表3 中的数据可以看出，本文平台具有较高信息预警性能，完全符合数字化管理相关标准和要求。

5 结语

综上所述，在数字化时代背景下，本文所设计的电网数字化管理平台，可以实现对电网相同数据的自动化、数字化管理，保证数据管理的高效性和有效性，同时，还能避免因人工管理出现差错，而增加数据出错概率。通过对该平台进行测试，发现该平台具有运行性能良好、操作简单、安全可靠等特点，完全满足现有数据的智能化管理需求，表现出较高的应用价值和应用前景。

引用

[1] 戚振彪,周远科,凌松,等.基于信息化平台的配电网工程数字化管理研究[J].电工技术,2021(13):156-157+161.

[2] 胡璟懿,匡尧,张兰澜.电网企业数字化审计平台构建浅析[J].财务与会计,2021(4):85-90.

[3] 周圣栋,解蕾,宋若晨,等.基于BIM的变电站数字化建设管控平台构建及应用[J].中国电力,2019,52(5):142-147.

[4] 李丰,吉小恒.电网大生产管理平台探讨[J].湖北电力,2005,29(z1):114-116.

[5] 戴志敏,路辉.电网现场作业可视化管理平台建设与应用研究[J].科技创新与应用,2022,12(33):71-74.