基于物联网技术的配网线路巡检系统研究与实现

邢毓卿++谢祝平++周炳华

摘 要：该文考虑到现如今电力行业配网线路及设备易受外界因素影响，促使线路上各元件老化、疲劳、损坏，对电力系统的安全运行构成威胁。同时配网设备的更新换代速度快，设备采购的设备型号不同、厂家不一，存在着兼容性问题，会影响抢修效率、延误工作进度。配网直接面向用户层，但故障停电、因恶劣天气取消的停送电信息存在无法及时告知的情况，最终造成话务量多、咨询工单多的情况发生。结合二维码技术及移动通信技术为市电网公司达到电力系统“安全、经济、多供、少损”的运行目标，提供解决方案。

关键词：电力行业 物联网技术 配网巡检 主动服务

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0044-03

在电力网中重要起分配电能作用的网络称为配电网。配网按电压等级分类，可以分为高压配网（35-110kV）、中压配网（6-10kV）、低压配网（220/380V）。但在负载较大的特大型城市，220kV电网也有配电功能。电力系统中供电可靠性是供电企业的一项重要技术经济指标，体现了电力生产技术水平、装备水平和企业管理水平。而配网线路传输过程中的线路设备作为配电网中重要的组成部分，除要承受正常机械载荷和电力负荷的内部压力外，还因有线路分布广、高度低、杆上设备多等特点，易受雷击、强风、洪水、树竹、鸟害、车辆、外部施工等因素的侵害。上述因素会促使其中各元件老化、疲劳、损坏，如不及时发现和消除隐患则可能造成各种故障甚至事故，对电力系统的安全运行构成威胁。

与此同时，配网设备的更新换代速度快，电力企业下发的设备型号不同、厂家不一，存在一定的兼容性问题。因为外观相似，设备安装完毕后较难区分，设备新装时兼容性问题不是很明显，但不同厂家、型号的设备投入配网运行后，设备变更时兼容性矛盾就显现。特别是故障抢修、设备轮换时，如果领取的材料、设备与现场不配套，无法实现安装，影响抢修效率、延误工作进度，对供电可靠性与优质服务都存在影响。

配网直接面向用户层，是信息发布、提供咨询的第一通道。当前计划停电信息发布有登报、电视台播报、粘贴停电信息等手段。这些途径均无法实现用户对信息的获取要求，且耗费大量的人力、物力资源。而故障停电、因恶劣天气取消停电等不可预知的停送电信息存在无法及时告知的情况。造成话务量多，咨询工单多，对电网服务要求提出了不小的挑战。

1 保证设备安全稳定的手段：巡视、检修

线路巡视、检修工作是有效保证配网线路及设备安全运转的一项基础工作，也是确保设备信息准确的一个途径。通过巡视来掌握线路运行状况及周围环境的变化，发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，提出具体检修意见，以便及时消除缺陷、预防事故发生，或将故障限制在最小范围。通过巡视来核对基础资料，准确获取基础资料，为设备变更时设备选取提供参考依据。保证输电配网线路安全稳定运行，缩短故障处理时间。

2 供电公司配网线路管理现状分析

现如今，余杭区供电公司辖区内各供电所承担管理的电力线路地域广、线路长、设备多、人力资源短缺，如何提高巡检效率、提高设备信息的准确率是迫切需要解决的问题。同时如何快速准确地掌握被巡检线路的设备信息、缺陷情况，然后将巡查到的信息迅速准确地反馈回来，并及时作出正确的反应也是亟需解决的问题。

受辖区面积广、用户多、分布散等因素制约，登报、电视台播报、粘贴停电信息都无法满足停送电信息的及时发布，为保障优质服务，及时发布信息，减少话务量、减少咨询工单成了如今迫切需要解决的问题。

3 配网线路管理方式的研究

根据以上的问题，我局从实际管理需求出发，以GIS和PMS系统现有的线路定位、资料采集、缺陷流程等功能为依托，依据电网公司基层配网巡检人员日常工作需要，结合现如今物联网技术设计出的配网线路巡检系统方案。以协助消除在日常工作中遇到的诸多问题，是对GIS、PMS等系统功能的补充与完善，以达到提升配网线路设备资料的准确性，提升工作效率，提升优质服务的目的。

通过物联网技术能够快速准确的定位被巡检线路，通过无线网络技术可实时获取到该线路的详细信息。工作人员可通过手持终端对现场发现的缺陷隐患情况进行实时记录、对巡视设备信息进行实时修改，并上传至服务器端。日常抢修人员可以通过手持终端对故障停电进行及时的停电信息发送，以便用户第一时间掌握一些不可预知的停电信息。

3.1 研究内容原理简述

该项目主要研发一套基于物联网技术的配网线路巡检系统。物联网是建立于物与物、物与人之间的联系。该系统通过装置在杆号牌上的二维码来定位获取记录杆上设备的详细信息和缺陷隐患信息，是实现物与物、人与物之间联系的一把钥匙。

为了方便线路巡检人员更加便捷地了解被巡检线路的信息情况，采用二维码的方式来存储设备信息。巡检人员通过手持端系统软件扫描二维码，可快速识别出被巡检设备的关键字段信息，系统通过这些关键字段信息利用无线网络传输信息、数据库索引等方式，快速、准确地获取到服务器端关于此设备的详细信息，以及包含被巡检设备的历史缺陷隐患的信息。巡检人员可以对设备信息进行现场核对、修改。与此同时，巡检人员还可通过摄像头拍照及文字记录方式将发现的隐患缺陷情况通过无线网络回传至服务器端的配网线路巡检系统平台上。配网线路巡检平台则对电力线路的信息进行管理、分析及统计，为电力线路的安全运行情况提供可靠依据。

服务器端配网巡检平台上还可以将现场作业人员通过手持终端回传回来的停、送电时间及时做出整理，并划分出停电范围，同时也是为方便电网用户更加及时有效地了解到停送电信息。通过配网线路巡检平台，可对停电范围内影响到的重要用户进行短信告知。巡检人员也可以通过手持终端发布停、送电信息。

为了实现缺陷的有序管理，提高线路检修效率，减少重复停电，通过配网线路巡检平台，计划停电范围内的缺陷会自动提醒，巡检人员可根据缺陷线路及时查看检修过程中备品备件间中所需备品库存情况，同时对缺少的备品，系统能够及时进行提醒。便于在停电时同步快速开展消缺工作，最终达到提升电网整体服务质量的作用。配网巡检系统结构图如图1。

3.2 研究内容的理论或者实践依据

配网线路巡检系统是一个集物联网二维码技术、移动互联终端技术于一体的综合性应用平台系统，不仅具备传统Web应用面向工作人员在PC端操作系统的需求，更结合移动互联网、手持智能设备和基于二维码的设备定位技术实现了面向户外工作人员现场作业的需求。

配网线路巡检系统在系统信息化建设实践中，既吸收了传统开发技术的精髓，确保项目实施理论方向的正确性，又结合当前物联网和移动互联网技术的发展潮流，实现了项目开发的技术实践的创新性。

3.2.1 基于传统Web应用三层架构的创新改进

配网线路巡检系统在功能上首先是一个基于传统三层架构的Web应用，包括表现层UI、业务逻辑层BLL、数据访问层DAL，如图2。

传统三层结构分别服务于用户界面、系统功能实现和数据的增删改查。鉴于配网线路巡检系统既用于PC端用户又用于移动端用户，既要满足局域网内应用，又要适配移动互联网应用，故针对传统三层架构进行一定的创新性改进，以满足项目的需求，如图3。

改进后的三层架构从宏观上看，仍由表现层、业务逻辑层、数据访问层三层构成；从微观上看，表现层被拆分为了移动端UI和PC端UI。而业务逻辑层为了适配两类表现层通过统一的基于Json的UI数据访问接口提供上层UI的展示数据，并提供部分针对移动端的数据API。这种改进方式既是架构上的创新，也是架构自然演进的必然趋势。

3.2.2 系统开发中多语言结合编程快速迭代

经过改造的系统架构，从技术实现上来说是分为三个独立的子项目实施的，包括：移动端UI子项目、PC端UI子项目、服务端子项目。

三个子项目由于需求的相对独立性和技术实现的差异性，为了便于快速迭代实现，在定义好业务逻辑层的数据接口的情况下，通过三种对应的编程语言进行实现，即 JavaScript、PHP、Java。

在移动端UI子项目中，JavaScript结合移动HTML5的移动设备界面开发优势，如同开发Web页面一样，快速实现HTML5用户界面的绘制，并通过JavaScript完成相关的交互功能。

在PC端UI子项目中，借助PHP脚本语言快捷、高效的特性，在Web动态页面的开发效率上具备其他编程语言所无法比拟的速度。

在服务端子项目中，Java语言天生就是企业级应用系统开发的不二之选。其系统运行稳定、吞吐量大，作为两类表示层的坚实后端，提供稳定高效的业务逻辑功能，并以Json数据接口的形式提供表示层调用、无缝对接。

配网线路巡检系统以敏捷开发管理方式，拆分多个子系统并行开发，结合多种编程语言的特性实现了快速迭代的开发模式。

3.2.3 二维码技术优化搜索过程

配网线路巡检的现场作业无不涉及各种设备的查验，通常在信息系统中对设备的定位是通过关键字段搜索、并人工在列表中查找来完成的。这样的方式在现场作业往往显得十分低效，不能够满足现场工作人员的用户体验，还降低了工作效率。

然而二维码技术作为一种安全高效的信息编码技术，在配网线路巡检系统的物联网应用环境下，主要利用其存储的信息进行设备定位，其信息具备明确的指向性，优化系统的搜索过程，直接给出当前与二维码绑定设备的信息，无需人工翻页、查找。

采用二维码技术进行设备标识定位，直观高效，结合移动终端设备，即扫即查。

3.2.4 移动智能设备提高作业效率

配网线路巡检往往涉及大量的现场作业操作，通过传统PC电子办公的方式，在恶劣的办公环境下，既不方便、也不稳定。随着移动互联网和大量智能终端设备的发展，尤其是Android系统在移动应用上的发展，极大的促进了移动作业的可能。

现场作业的工作人员如今已经可以淘汰书写板和纸笔的作业记录模式，直接使用移动Android设备，结合手持应用系统，通过摄像头扫描二维码读取设备信息，查验设备后及时通过移动互联网上传巡检记录，大大提高作业效率。

4 结论

采用该项目的研究成果，可以使工作人员实现资料查找、资料修改、资料实时上传、统计报表等自动生成，彻底避免数据重复统计，数据准确性低等问题。与此同时能够实现停、送电信息的主动、及时发布，减少值班室话务量与咨询工单。配网线路巡检过程中发现的缺陷、隐患等与计划停电有序结合，避免因缺陷重复停电的可能，提高供电可靠率。而且同余杭供电公司现有的备品备件智能仓库连接，可对故障抢修所需的备品物资进行实时查询，以便做出快速应对，进而提高线路抢修效率，缩短停电时间。研究成果基于物联网技术，一方面可随时随地快速准确获取并修改线路详细信息与记录缺陷情况，达到物物相连。另一方面可最大限度的减少硬件设备投资，减少项目投资成本。项目成果的推广可使经济效益更加明显，对配电网线路的管理模式将产生巨大的创新。

参考文献

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[3] 刘军.基于物联网的仓储管控一体化系统设计策略[J].物流技术，2011（15）1-3.