基于二维码的电力工器具管理系统分析与实现

史洪云 王时春 余永瑞 欧进永

摘 要：从购置、验收、试验、保管、使用、报废全流程出发，分析电力工器具管理过程中的功能需求以及数据格式，然后设计开发电力工器具管理系统，并利用二维码技术实现电力工器具流转数据获取和过程记录，保障了电力工器具的安全使用和高效管理。

关键词：电力工器具;全流程管理;二维码

0    引言

电力工器具是维系电网安全的重要支撑，安全工器具（如绝缘手套、绝缘靴、验电棒及各种检测仪器）更是关系到电力检修人员的生命安全，因此，加强电力工器具的管理至关重要。目前，电力工器具的管理现状普遍落后，缺乏较为系统的制度流程和系统工具作为支撑，工器具的使用和预防性试验等记录以人工登记为主，纸质资料积压，查阅难度大[1]。

针对上述现状，本文先从电力工器具的购置、验收、预防性试验、保管、使用、报废全过程的角度，分析电力工器具管理的软件功能需求和数据模型，然后基于此设计开发电力工器具管理系统，并基于二维码技术实现工器具流程数据的记录。

1    电力工器具全过程管理分析

电力工器具的管理一般包括招采购置、到货验收、预防性试验、入库保管、使用与归还、报废等环节，各环节的关系及数据模型如图1所示。

在招采购置环节，对工器具的最迟到货时间、到货地点以及产品的技术参数等提出要求并录入系统。此外，应实现与招采等系统的数据接入，在到货验收阶段可以进行参数比对。

在到货验收阶段，必须对工器具进行严格的查验。通过调用技术参数等与实物进行逐项对比，建立入库台账，并将台账数据与二维码进行关联。

定期对工器具进行预防性试验是为了保证工具的使用安全。在建立工器具入库台账时，需要录入工器具的预防性试验周期，定时对工器具进行试验;工器具的使用记录数据也要作为预防性试验的依据。

在使用和归还阶段，支持工器具入库状态、借出和归还信息的查询，做到使用和保管责任可追溯。

在使用阶段出现损坏，或者在预防性试验阶段出现不符合继续使用标准的情况，应及时对工器具进行报废处理，并保留台账和使用过程信息。

2    二维码及电力工器具台账数据编码

2.1    二维码技术原理

二维码是利用若干个与二进制数据相对应的几何图形记录数据信息。通过图形输入或光电扫描设备识读进行信息处理。

目前技术最为成熟的是QR Code二维码，其生成过程一般包括数据分析、数据编码、纠错编码、构造数据信息、构造矩阵、掩膜以及生成格式和版本信息。数据分析主要是选择编码的字符类型和纠错等级。数据编码是将数据字符转换为位流，构成码字序列。纠错编码是将码字序列分块，根据纠错等级和分块的码字，产生纠错码字。构造数据信息是将序列按次序分块。构造矩阵是将探测图形、分隔符、定位图形、校正图形等填充到二维码矩阵区域中。掩膜是使二维码图形中的深色和浅色区域最优分布。最后生成格式和版本信息并放入相应区域内[2]。

2.2    电力工器具台账数据编码

QR Code二维码除版本、格式信息、数据和容错密钥等固有信息外，还可以承载约2 kb数据信息，传输能力有限，因此需要对数据进行信息编码、分包、解码和合并处理[3]。

本文的电力工器具台账数据由消息头和消息体两个部分组成。消息头包括安全验证、传输请求、传输内容、逻辑控制和差错校验等信息;消息体即电力工器具台站交换数据，支持用户自定义结构化数据。

此外，为了保证数据安全，本文还对数据进行了加密。由于非对称加密算法的加解密速度比对称加密慢[4]，本文所述系统采用AES对称加密算法对数据进行加密，并根据数据的重要程度合理选择密钥的长度，以保证加密的安全性需求。

3    电力工器具管理系统软硬件设计

3.1    电力工器具管理系统硬件设计

为了兼顾数据安全及使用便捷，电力工器具管理系统硬件分为互联网侧和内网侧，前者由防火墙、交换机、移动端组成，后者由二维码扫描仪和管理员主机组成。互联网侧通过扫描电力工器具携带的二维码进行权限验证，获取脱敏数据。内网侧为管理员提供台账和使用過程数据管理。电力工器具管理系统的硬件如图2所示。

3.2    电力工器具管理系统软件设计

电力工器具管理系统有系统登录、主界面、工器具信息、工器具借取记录、仓库记录、预防性试验记录、数据同步、数据查询导出、系统设置等功能。软件功能如图3所示。

系统登录模块提供用户登录和权限校验，内网用户可以查看工器具详细信息，互联网用户只能查看脱敏数据，管理员可以录入和修改数据。工器具信息管理提供工器具台账数据录入和修改等功能。工器具借取记录提供借用和归还功能。仓库记录提供仓库保存工器具情况的登记和查询。工器具预防性试验记录管理提供工器具试验数据管理。数据同步实现与招采等系统的数据接入和推送。数据查询导出实现所有数据的条件查询和Excel导出。系统设置提供用户自定义配置功能。

电力工器具管理系统最重要的功能模块是工器具的借取记录管理，其软件流程如图4所示。

4    结语

根据电力工器具全过程管理的制度流程进行系统分析、设计与实现，并利用二维码进行各个流程间的数据交换，可以有效提升电力工器具的管理水平，保证电力工器具管理的各环节准确、清晰，减轻管理人员的工作压力，保障电力工器具的安全使用。另外，良好的工器具管理制度能够为系统开发和运维提供重要的依据和需求指导，而高效、易用、功能全面的电力工器具管理系统又可以反过来辅助管理制度的推行和完善。

[参考文献]

[1] 于春辉，郑义斌，翟晨龙，等.二维码技术在工器具管理中的应用[J].山东电力技术，2019，46（3）：77-80.

[2] 朱珺，关广东.基于二维码的跨域信息安全交换系统设计[J].电子产品可靠性与环境试验，2021，39（3）：19-23.

[3] 张维进，纪萍，聂万庆，等.二维码技术在油田电网中的应用[J].上海电气技术，2020，13（4）：26-28.

[4] 杨月媛，陈弘，白冰峰，等.基于二维码技术的工器具预防性试验信息管理[J].数字通信世界，2021（1）：147-148.

收稿日期：2021-07-29

作者简介：史洪云（1980—），男，贵州毕节人，高级工程师，研究方向：输电线路运维。