使用二维码识别的电力设备巡视系统设计

陶 莉朱小光王善红

（1.南京工程学院电力工程学院，南京 210000；2.中兴通讯南京研发中心，南京 210012；3.盐城供电公司，江苏 盐城 224005）

使用二维码识别的电力设备巡视系统设计

陶 莉1朱小光2王善红3

（1.南京工程学院电力工程学院，南京 210000；2.中兴通讯南京研发中心，南京 210012；3.盐城供电公司，江苏 盐城 224005）

目前在智能电网高速发展的形势下，变电站智能化已成为趋势。为确保电气设备安全运行，减少事故发生，电力设备巡视成为变电运行维护人员日常且非常重要的工作。就目前变电所基本靠人力巡视模式下，存在巡视到位率不高、巡视质量参差不齐、纸质巡视报告不易保存及分析、巡视无法准确跟踪、巡视条目遗漏、设备巡视记录不全等问题。研究将近来使用便捷、成本低廉的二维码识别技术应用到电力设备巡视中。巡视人员使用便携式移动终端读取二维码，对人员、电站、设备进行分类快速识别，之后完成巡检设备的数据记录、汇总并最终自动生成的电子化报表，便于长期跟踪和故障分析。这样可实现电力设备巡视工作的实时化、规范化、科学化、计算机网络管理化，并可进一步推广到其它领域的巡视系统。

电力设备；巡视系统；二维码标签；网络管理；智能化

电力设备巡视是变电运维人员日常且重要的一项工作。为确保电气设备安全运行，减少事故发生，目前还是主要靠人工巡视[1]。这一模式下，巡视不到位时有发生，巡视质量参差不齐，巡视条目偶有遗漏，纸质巡视报告不易保存及难以统计分析等[2]。针对这些问题，考虑将近来使用便捷的二维码技术应用到电气设备巡视中，可实现巡检工作的电子化、信息化、规范化和智能化，提高巡视工作效率，及时发现问题提前预防，保障电网安全运行[3]。

1 研究开发的依据

1.1 理论依据

二维条码/二维码（QR code；two-dimension code）通过特定几何图形在二维平面上有规律分布形成黑白相间的图像来记信息，并在图像被识读后，利用特定图形与二进制的对应规则实现数据符号的自动识别处理[4]。二维码通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，它既具有条码技术的共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等，又具有对不同行信息自动识别及处理图形旋转变化点等功能。这些技术特点保证二维码能够快速识别，符合巡视系统对设备快速识别的核心要求。随着二维码业务的推广和物联网技术的提高，其应用潜力将不断凸显[5]。

电网的电气设备都有统一的编号，常见的设备巡视工作，需要手工记录设备状态信息，然后人工汇总，过程繁琐，容易出错。如何直接采集现场信息，一直是供电公司探寻的目标。有借鉴仓储管理使用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）标签进行设备巡视管理的研究，但RFID设备价格高昂，维护费用高，推广更新成本高；此外，RFID标签的信息传送容易受到电网变压设备的电磁干扰，需要进一步的测试验证。与 RFID相比，二维码使用光学方法读取，其技术具有通用性更强、制作方便、成本更低、不受电力设备产生的电磁干扰的影响的特点[6]。其便捷方便、成本低廉的特点非常贴合电气设备巡视——电力系统运行管理工作的重要环节的需求[7]。

1.2 实践依据

随着摄像技术的发展，越来越小的高清摄像头普及到我们手中的移动终端上，这对二维码快速扫描提供了帮助，也降低了使用二维码进行巡视管理的设备成本。此外，以前的移动终端使用封闭化的平台系统，不利于终端的应用开发，目前随着终端平台的开放化、智能化，基于智能移动平台的APP（Application）应用已经成为企业信息化管理的重要手段。二维码的技术与运行维护成本的优势都非常适合建立一套使用二维码识别的电力设备巡视系统来满足现场工作的需求，使这项工作实时化、规范化、科学化、计算机网络管理化[8]。

2 系统整体设计

依据图1传统变电站电力设备巡视作业流程，系统根据配置好的变电站巡视周期，定期生成巡视任务下发到终端，值班人员每日只要根据现场终端外出巡视，在变电站巡视时应用现场终端扫描站里设置的各个二维码标签，识别后标记已巡视并记录下巡视状况，全所所有二维码标签扫描结束后可结束本次巡视。

图1 变电站电力设备巡视作业流程

系统可设计为三个主体运作流程：系统数据配置、终端巡检使用和报表管理。

2.1 系统数据配置

主要流程含图2所示各环节。

图2 系统数据配置框图

其中“巡视用户”和“系统配置”通过 Execl数据库表进行管理，可将其它系统内相应的信息（员工信息、电站信息、设备信息等）复制过来，或进行独立录入，然后生成相应的配置文件。当用户信息和设备信息发生更新时，可以使用新的版本重新安装，也可以直接复制相应的配置文件到安装目录，即可实现系统数据的更新。

“二维码标签”指对所有涉及的二维码进行分类，保证一类数据使用一种编号前缀。和巡视用户、电站类型、不同的设备类型对应起来，当终端扫描二维码编号时，读取具体的编号值后能够根据编号前缀进行区别，进行相应的操作。

2.2 终端巡检使用

主要流程含图3各环节。

图3 终端巡检使用框图

用户登录环节：将用户ID打印成二维码标签，进行扫描注册和登录，方便自动化管理。

主控管理环节：由用户触摸选择具体操作，实现对电站设备巡视信息的扫描和录入，以及巡视记录的管理。该部分采用选择状态机的控制模式，根据用户选择，进入【主控态】、【站点态】、【扫描态】、【设备态】等多个控制界面，实现信息的输入管理。

2.3 报表管理

报表管理如图4所示，对巡视终端上送的巡检记录进行汇总，按照站点和设备两个维度，对单个班时和时段进行报表汇总，实现电网设备巡检无纸化报表管理。

图4 报表管理框图

3 核心-终端平台设计

最核心的功能单元-终端平台主要含下列功能：

1）用户登录。实现合法用户的注册并保存注册密码，注册用户使用密码进行登录。将用户也作为二维码管理的一部分，支持巡视人员二维码标签，可将标签打印后贴在工号牌上，用户注册或切换用户时，可扫描选择获取，不需要手工输入，保证正确性，也提升管理效率。图5为用户登录流程图。

图5 用户登录设计流程图

2）主控管理。扫描单元，扫描站点二维码可出现该站点巡视项目和巡视要点，扫描设备二维码后能录入设备状态信息。任务管理，显示当前站点巡视项目清单和状态，可直接上下选择巡视项目，跳入扫描模块录入设备信息（设备ID由二维码进行读取，可手动输入设备ID值）。运维人员通过点选操作手持机，结合少量手写描述操作，进行运行设备的巡视，以及各种运行参数的记录，运行设备状态及设备缺陷的记录。如异常中断继续巡视，需读取TMP文件的信息记录，保证跳过已检设备。图6为主控管理流程。

图6 主控管理流程图

【主控态】界面可浏览目前班次时间下所有站点状态；当通过扫描站点或选择站点进入【站点态】界面后，可列出该站点下所有设备状态，通过扫描设备进入【设备态】界面对设备进行状态信息的管理，[设备态]界面结合巡视卡及巡视作业指导书来设计，在巡视结论“正常”或“故障”前有一系列需检查的项目，反复操作最后获得该站点下所有设备巡视信息。各状态界面如图7所示，依次是【主控态】界面，【扫描态】界面，【站点态】界面和【设备态】界面。

图7 界面设计图

3）数据管理。所有电力设备扫描巡视完毕都计入当前站点的巡视记录中，站点所有设备巡视完毕即生成当前班次的站点巡视记录文件，该巡视记录文件可用手机作为U盘读取，或使用FTP上传到固定服务器，或使用Email发送到固定的邮箱。

4 结论

基于二维码识别的电力设备巡视系统，从安全性、可靠性、成本投入、部署使用等考虑，优于其他巡检手段。在安全性方面，使用光学识别手段，在电磁环境复杂的配电站内，不受电气设备影响，也不会干扰站内的IT设备；二维码可以直接打印喷塑贴到需要巡检的设备上，也可以直接印刷到设备标志牌上，直接使用巡检终端就可以识别后录入设备状态信息，无需其他辅助手段，快捷可靠；二维码标签可直接打印，无需另外购买，巡视系统可快速部署到巡检终端，根据任务要求对电站进行巡检产生报表汇总，无需购买其他IT设备，如数据服务器等，客户投入低，成本可控，可快速部署，终端的使用方法契合原手工流程，上手使用无需特殊的培训。

正如上述优势，客户可根据需要规划设备编码，进行分类打印标贴，电站运维人员下载巡视软件，根据工作任务进行巡视操作，巡视结果自动汇总。

通过二维码巡视系统，对电气设备进行无纸化巡视，通过周期性巡查及时把握设备的运行情况，第一时间发现设备缺陷并及时汇报、消除，确保电力系统持续、可靠、安全运行。可以解决只靠人工巡视模式下存在的问题和不足。真正实现巡视便利化、管理规范化、手段信息化、分析科学化，将电力运维工作信息化改进真正落到实处。此外二维码识别的巡视系统，其独有的优势和特点，也非常适合在其他相似行业进行推广，成为监督检查与巡视管理的利器。

[1]吉晏平.变电站设备巡视技术的发展[J].电气工程应用, 2010(4): 30-32.

[2]朱世中, 石峰, 王坤, 等.变电站智能巡检系统的研究和应用[J].电力信息化, 2011, 9(11): 92-95.

[3]何涛.二维码技术在广蓄电厂水工巡检中的应用[J].水力发电, 2014, 40(11): 79-81.

[4]陈荆花, 王洁.浅析手机二维码在物联网中的应用及发展[J].电信科学, 2010, 26(4): 39-43.

[5]左方舒.基于物联网的手机二维码应用研究[J].中国电子商务, 2011(8): 94-95.

[6]王生强, 冯孝宏.基于二维码设备巡视实时管理系统的研制[J].科技资讯, 2013(5): 165.

[7]马银戌, 刘庆东, 鲍慧.变电站智能巡视后台管理系统的设计与实现[J].电力系统保护与控制, 2014, 42(10): 125-129.

[8]金红核, 倪振华, 陈志红.变电设备巡检管理系统的应用[J].华东电力, 2003(7): 78-80.

Design of Power Equipment Inspection System Using Two-dimension Code Recognition

Tao Li1Zhu Xiaoguang2Wang Shanhong3
(1.Dept.of E1ectric Engineering Nanjing Institute of Technology, Nanjing 210000；2.ZTE, Nanjing 210012; 3.Yancheng Power Supply Company, Yancheng, Jiangsu 224005)

At present the intelligent substation has become a trend in the form of intelligent power grid.In order to ensure the safe operationsand reduce the accidents, power equipment inspection becomes a routine and very important work for personnel.Currently In the case of the current substation is mostly human patrol mode .Under present mode, the rate and the quality is uneven, the reports are not easy to save and analysis, inspection can not accurately and inspection items are missing.This paper studies the design of power equipment patrol system based on two dimensional code recognition technology.The personnel read the code tag with a portable mobile termina.Then they complete the data record of the equipments.At last inspection results will automatically summary and complete electronic statements for long-term tracking and fault analysis.This can realize the power equipment inspection work real-time, standardization, scientification, network management.It can be further extended to other areas of the patrol system.

power equipment; patrol system; two-dimension code tag; network management; intelligence

陶 莉（1978-），女，江苏盐城人，硕士，讲师，主要研究方向为电力负荷预测、需求侧管理。