基于管理信息化的电力设备检修系统模型设计

2019-10-08 08:34余娅婷吕宏谢鹏辉

软件 2019年7期

余娅婷　吕宏　谢鹏辉

摘要：随着电力行业在设备体量和设备复杂性等方面的快速发展，电力设备的检修困难程度也与日俱增。由于我国国家电网的覆盖面积广、服务对象多，使电力设备始终保持良好工作状态是民生的基本保障。本文通过分析电力行业电力设备的检修现状，依据信息化管理的方法优化现有电力设备的检修效率和效益;主要从检修系统功能运作方面对系统模型进行设计，通过逻辑结构图表述适用于电力行业检修的管理信息系统。本电力设备检修系统将传统的人工线下排查故障转变为信息化管理，将设备的运行状态从人为评定等级转换为实际监测数据，并通过管理信息系统对电力设备的检修人员、资产管理、轮转调度等环节实施实时监控，解决了线下监督设备运作情况的响应速度慢、故障解决不及时等问题。

关键词：电力设备检修;管理信息系统;模型设计

中图分类号： TP391.41 文献标识码： A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.07.021

【Abstract】： With the rapid development of electric power industry in terms of equipment size and equipment complexity， the difficulty of power equipment maintenance is increasing day by day. As China's state grid covers a wide area and serves a large number of customers， keeping power equipment in good working condition is the basic guarantee for people's livelihood. This paper analyzes the maintenance status of power equipment in the power industry and optimizes the maintenance efficiency and benefits of existing power equipment based on the information management method. The system model is designed mainly from the functional operation of the maintenance system， and the management information system applicable to the maintenance of the power industry is expressed by the logical structure diagram. The power equipment maintenance system to transform the traditional artificial offline some troubleshooting for information management and the running status of equipment from human ratings into actual monitoring data， and through the management information system for power equipment maintenance personnel， asset management， rotation scheduling implement real-time monitoring， monitor equipment operation solved offline slow response， failure to solve problems in a timely manner.

【Key words】： Power equipment maintenance; Management information system; Model design

0 引言

互聯网及网络技术的快速发展对全国的各行各业都产生了巨大的影响，许多产业都开始向信息化制造和管理转型。电力行业作为我国基建产业的关键一环，其生产和制造能力需要即时响应市场需求，企业向信息化的转型是必然之势。电力安全生产模式能够很好地契合当前电力行业的生产需求，是深化国家电网体制建设的重要载体。经过各大电网公司的长期探索，设计一种应用于电力设备检修的系统十分必要，这可以为电力企业节省高额的维修和管理成本。许多企业都结合自身的生产需求及战略调整设计适合的管理信息系统，电力企业的设备检修由于检修成本巨大、对企业正常运作影响强烈等鲜明特点，管理信息系统的模块设计需要更加的全面、数据的交流和反馈需要极强的即时性。本文通过对电力设备的检修现状进行分析，对需要优化的部分进行模块定义和归类。

1 国内外研究现状

随着经济水平的发展和人类社会的进步，人们对电力使用质量的要求也越来越高。经研究文献发现，目前国内外电力行业的研究主要集中于设备管理和检修计划管理方面。

（1）设备管理：设备管理是以设备为研究对象，追求设备综合效率，应用一系列理论、方法，通过一系列技术、经济、组织措施，对设备的物质运动和价值运动进行全过程的科学型管理。设备管理是企业内部管理的重点、是企业生产的保证、是企业提高效益的基础。何潇在《电厂设备检修管理系统的设计与实现》一文中对设备管理的研究进行了一系列描述：设备管理系统发展至今，主要有两类用于提高设备管理效率的规范：RCM（以可靠性为中心的维修）和TPM（全员生产维修），但两者又有所不同。其中，RCM是以设备稳定性为基础的，而TPM是为了在最大程度上提高设备的生产能力，即设备生产效率和周期的综合。但是，设备管理在我国的发展时间较短，尽管其发展方向较为明确，设备管理应用仍然较少。尽管如此，仍然不能否定我国发展设备管理的脚步。

（2）检修计划管理：定期检修电力系统中的电力设备可以维护设备性能、降低设备故障发生频率以及延长电力设备的使用寿命，最终达到提高供电质量的目标。在一些发达国家，由于停电对客户的影响较小，所以电力检修优化的目标主要是减少检修过程中的人力成本。对于还处在发展中的中国电网而言，其优化目标则侧重于运行方式的调整，以及避免重复停电的电力设备集中检修[1～2]。

2 电力设备检修现状描述

电力设备的状态检修，主要是根据状态监测和具体的判断技术所提供的电力设备的状态信息而进行的。电力设备的检修主要可以分为问题检修、计划检修与状态检修三个重要的阶段，在目前基本上能够实现电子计算机技术的实时检测状态，但由于现今我国电力设备的检测技术依然处于发展中的状态，与国外检测技术仍存在着一定的差距，这就需要我国在电力设备检测之中尽可能提高检修技术，促使高效新型的电力检修技能进一步的提高。目前电力设备状态检修的问题主要表现在以下几个方面：

（1）设备检修的体系无法适应多变的日常工作。在设备状态的检修模式从计划检修模式向状态检修模式逐渐转变的过程中，各个省、市的电力部门所需的准备部分工作都稍显仓促，只是依照有关规定来进行日常作业，所以设备状态的检修体系仍处于发展建设阶段。

（2）技术设备方面的落后。从当下的技术层面来看，我国电力设备的状态检修在各个部门的落实也同样存在着一些问题。在设备状态的检修过程中的监测、判断与设备维修工作等多个方面的技术依旧不够完善，并且配套的维修设备水平也无法保障。

（3）状态检修的管理方面也存在着许多不稳定的因素。电力设备的状态检修的日常管理工作大部分集中于人员管理和设备管理这两个方面，然而现阶段这两方面都存在着问题。在人员管理方面，部分检修负责人员缺乏必需的专业素质，这就导致了工过程中可能出现的一些纰漏或者处理方式不当。其次便是在设备管理方面还缺乏一定的重视[3～4]。

3 管理信息系统模型

3.1 系统规划

由于电力行业的特殊性，电力公司的工作对实效性的要求较高，然而“实效性”又取决于设备状态是否良好、性能状态是否最佳[5]。若电力公司的电力设备状态管理还是人为记录、口头传递以及纸张记录，这些方法不仅不利于管理，在需要查询记录时还不便于查询，需要翻越大量资料，费时费力。因此，在這个信息化普及的时代，研究一套更加高效、稳定且用户界面友好的管理信息系统用于管理维护电力设备是很有必要的。

针对电力行业目前在设备检修方面存在的主要问题，本文主要有以下几个建设目标：

（1）实现监察和检验信息实时共享

电力设备安全监管是与检验业务息息相关。电力设备检修系统采用了统一的数据库，也就说检验系统、监察系统等都对接到同一个数据库上。同一数据库可以为不同业务模块提供信息支持，大大提高了数据应用交叉性和关联性。可以为监察、检验、使用信息等提供综合数据库平台支持。要逐步完成网络审批、许可、检验等操作流程，为检验现场提供报告支持，根据电力设备检修数据库做好故障分析和排查。

（2）实现业务操作程序规范

电力设备监管需要明确的部门分工和职责，理顺工作关系，要求各部门、各岗位人员协同参与和密切配合，有效提高监管的规范化和标准化水平。建立业务操作流程后，可以对各业务流程和节点进行时限控制，以达到简化流程效率的目的。另外，业务处理时限是考核设备检修工作的重要手段，可以有效提高资源的投入-产出比，节省电力生产资源，提高电力企业的综合运营效益。

（3）实现设备实时监测功能

电力设备事故通常是因为零配件故障或者损耗过度引起的。如果能够对设备零配件的工作状态进行实时监测，则可以有效提高设备预警水平。还可以采取紧急措施监测电力设备，避免重大交通事故发生。一旦发生事故，则可以立即启动应急预案介入，并在最大程度上减少故障损失。

（4）实现人员角色权限监管

电力设备检修信息的系统权限要根据部门、岗位以及工作分工来确定。信息系统功能可以采取模块化设计，根据用户的实际需要灵活调整，以满足不同部门、岗位人员权限需要。所有系统用户都要经过系统身份认证，以加强系统安全管理。人员角色权限管理可以规范系统的操作行为，追溯历史信息，提高监管水平。

（5）实现全生命周期管理

电力设备采购、使用、检修、更新、升级、折旧等，都要严格按照管理制度执行。每台电力设备都要建立专门的信息档案，记录设备历史运行和维修情况，为开展故障排查、安全评估、风险分析等提供信息依据。通过建立电力设备安全生命周期管理制度，进一步强化安全管理职责。

本文在研读大量文献之后，从电力系统的操作层面，将整个系统的操作人员划分为三个类别，即检修管理员、系统管理员和检修专员，具体划分如图1所示。

3.2 系统分析

在系统分析阶段，最基本的工作任务就是系统开发者和用户进行充分的沟通，了解用户实际需求，最终形成系统说明书和新系统的逻辑方案，用于后期的系统设计以及验证实施阶段。

（1）需求分析

本系统主要从设备类别管理、设备检修管理、设备故障处理、统计报表、系统管理五个功能模块对系统的功能需求进行分析。

设备类别管理：该模块是检修管理员使用的模块，其主要需达到的功能有设备类别的增加、删除、修改、复制、导出。

设备检修管理：设备检修管理是检修管理员和检修专员共同使用的模块，其主要包括检修项目管理、储备库管理和年度检修计划管理三大功能。其中检修项目管理主要实现新建检修项目、检修项目查询、操作监测等功能;储备库管理主要实现储备库维护、储备库项目上报、检修储备库查询等功能;年度检修计划主要实现年度检修计划编制、年度计划审核、年度计划上报、年度计划查询等功能。

设备故障处理：该模块是设备正常运行的必要条件，是设备管理的重要环节，其主要由检修专员使用。设备故障处理模块的主要功能有故障报警、故障处理、故障录入、故障反馈以及年度检修计划查询，其中故障处理功能又包含临时维护和售后返修两大子功能。

统计报表：统计报表模块主要包括厂家维护统计、设备故障统计、设备状态统计、维修费用汇总、设备检修统计等五大功能，这五大功能都是由检修管理员负责处理的。

系统管理：系统管理模块是本系统的重要组成部分，此模块主要包括数据管理和用户管理两大功能，其中数据管理又包含数据备份和数据恢复，用户管理又包含用户信息维护和用户权限管理，该模块主要由系统管理员使用。

（2）可行性分析

系统的非功能需求分析主要包括经济可行性、技术可行性、管理可行性、用户验证和授权和系统日志等五个方面的需求分析[6]。

经济可行性：主要需要系统开发方硬件和软件方面的支持，在硬件方面，系统开发方需要一台开发服务器，以保证硬件的正常使用，在软件方面，开发管理信息系统需要用到Visual Studio 2008、SQL Server 2005数据库等软件。

技术可行性：本系统采用SQL数据库平台和JAVA开发语言进行开发，在开发技术上具有一系列特点，例如：优秀的开发软件、先进的客户机/服务器开发解决方案、采用面向对象的程序设计等。因此，在技术方面优秀的开发平台和开发语言为整个系统提供了强有力的保证，加上优秀的开发人员和完善的开发环境，为系统的顺利开发提供了基本的技术保证。

管理可行性：本系统使用对象为电力行业的管理层人员和相关的设备维护检修人员，系统主要采用界面简洁、结构清晰以及易于用户操作的设计，这样可增加系统使用人员顺利使用系统的可行性。

（3）非功能性需求分析

用户验证和授权：用户验证和授权主要是为了保证系统的安全登录以及用户的合法性，本系统对用户进行合法性验证，只有通过验证才能进入系统，并且用户还需经过系统管理员的相关授权才能具有操作相应功能的权限。

系统日志：系统日志是记录系统中硬件、软件和系统问题的信息，同时还可以监视系统中发生的事件，用户可以通过它来检查错误发生的原因，或者寻找受到攻击时攻击者留下的痕迹[7-10]。

3.3 系统设计

系统设计是根据系统说明书为新系統制定技术实现方案的过程，即提出系统的物理模型。本系统的设计过程包括系统概要设计和数据库设计两大部分。

（1）系统概要设计

设计目标：通过对系统的需求分析，可以总结出电力设备检修系统在投入使用后，应该实现以下一系列要求：简洁明了的页面展示;简要牢靠的信息储存;精确明了的数据归类;灵活高效的信息检索;权限分层;易于维护和控制。

系统功能结构设计：通过对电力行业的检修现状的调研分析以及功能需求分析，开发出既适应当今时代发展，又契合于当代电力行业的电力设备检修管理信息系统。基于前文的系统角色划分图以及功能需求分析，可以看出本系统共包含五个功能模块，分别是设备类别管理、设备检修管理、设备故障处理、统计报表、系统管理，系统的总体功能结构如图2所示。

通过检修系统的详细设计，将各功能模块需要实现的详细功能建成系统详细功能结构图如图3所示。

（2）数据库设计

数据库概要说明：数据库概要设计阶段的主要内容是将系统需求分析阶段的内容转化为数据结构，建立目标系统的逻辑模型。本系统数据库的核心数据库表有检修项目信息表、年度专项检修计划信息表以及设备类别信息表，本系统数据库表的设计结构如表1、表2、表3所示。

数据库概念结构设计：在数据库概念结构设计中，E-R模型（实体-联系模型）是描述现实世界的概念模型。E-R图使用统一的图形表示实体、属性和联系。图例展示如下。

依据前文对本系统进行的需求分析和系统分析，在数据库概要结构阶段设计出的电力设备检修系统数据库的实体主要有设备类别、检修情况、电厂设备、检修计划，技改项目和技改计划等六个实体，图4至图9为六个实体的E-R图。

应用管理信息系统和数据库方面的知识以及相关信息技术，建立一个便捷、高效的电力设备检修系统，实现电力设备检修的信息化、现代化，进而有助于促进电力行业的建设和发展。

参考文献

[1] 谢权. 惠州供电局变电站电力设备检修管理系统的研究与分析[D]. 云南：云南大学软件学院， 2015.

[2] 刘国民，宋雨，周庆捷，等. 电厂设备检修管理系统研究与分析[J]. 启明星辰， 2012， 01.

[3] 郝锴，杨晓卫. 电力设备状态检修实施策略研究[J]. 低碳技术， 2018： 95-96.

[4] 胡智慧，朱斐. 基于B/S 架构的培训部课程管理系统的设计与实现[J]. 软件， 2015， 36（8）： 79-83.

[5] 何潇. 电厂设备检修管理系统的设计与实现[D]. 西安：西安电子科技大学软件学院， 2016.