淺談基于物聯(lián)網(wǎng)智能終端的智慧運維管理的研究

 

摘要：本文針對電力系統(tǒng)運維過程中可能存在問題提出高效、快捷、高質(zhì)量的解決方案，通過基于物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備的引入，解決運維中故障定位、遠程協(xié)助以及分析研判等問題。從"受理為主的被動運維“向"預防為主的主動服務“模式轉(zhuǎn)變。 

關鍵詞：智能終端；運維；智慧 ；

 

    隨著國內(nèi)國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力供需矛盾的日益加大，對電力行業(yè)運維服務的可靠性提出了更加嚴格的要求，各級運維人員對現(xiàn)場運維的及時性和消缺率更加重視。如何提供快速、 高效、高質(zhì)量的服務，是擺在電力相關企業(yè)面前的“三座大山"。同時信息化作為推進電力企業(yè)實現(xiàn)發(fā)展戰(zhàn)略目標的核心保障體系，作用日益突出，這其中更需要進一步推動運維綜合管理系統(tǒng)的深化應用工作。為此，不管從技術角度還是從應用角度上來說，需要建立一套統(tǒng)一、直觀、智能化的運維管理系統(tǒng)，自動實現(xiàn)資源整合，定位跟蹤，對于降低運維成文，提高運維響應速率都有深遠的意義，以期達到從“受理為主的被動運維"向“預防為主的主動服務"模式轉(zhuǎn)變。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的深入應用，給各行各業(yè)都帶來了新的變革。以物聯(lián)網(wǎng)智能終端為主導的邊緣化產(chǎn)品慢慢的在智慧運維中占據(jù)了重要的地位，結(jié)合高科技的智能化產(chǎn)品，不僅實現(xiàn)了遠程圖像、數(shù)據(jù)的高可靠性的采集和分析；同時基于流媒體技術的智能終端系列產(chǎn)品更是實現(xiàn)了實時動態(tài)數(shù)據(jù)、圖像等高保真?zhèn)鬏?，為電力運維工作帶來新局面。

 

    基于手持可伸縮“智慧眼"智能裝置，有效避免現(xiàn)場作業(yè)時不必要的爬桿、登梯操作，解決夠不著的尷尬，以及解決鏈路斷層監(jiān)控難點。智能終端產(chǎn)品集成紅外抄表、圖像識別、無線通訊等技術模塊，滿足現(xiàn)場作業(yè)需求。 

1.1檢測裝置 + 絕緣伸縮桿

    “智慧眼"感知設備，采用“云 - 網(wǎng) - 邊 - 端"系統(tǒng)架構(gòu)，整合現(xiàn)有的通信協(xié)議和軟硬件資源?！霸?端建立運維監(jiān)控，集數(shù)據(jù)采集、視頻流媒體服務于一體；“終端"應用于現(xiàn)場低壓補抄表、現(xiàn)場抄表核對、故障排查與檢修，集成紅外抄表模塊，抄表核對一鍵直達，借助 4G/5G 等無線傳輸方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)云端共享，借助圖像識別、數(shù)據(jù)網(wǎng)格化、大數(shù)據(jù)檢索技術，實現(xiàn)故障現(xiàn)象預分析；絕緣伸縮桿采用絕緣玻璃鋼材質(zhì)，能夠更好的保護作業(yè)人員；內(nèi)置電壓感應裝置，快速識別危險區(qū)域并告警提示；借助 4G/5G 及藍牙傳輸方式，依托視頻流媒體服務，實現(xiàn)現(xiàn)場與監(jiān)控視覺同步，集成圖像識別技術，智能匹配數(shù)據(jù)庫，快速定位故障及解決辦法。 

1.2“云 - 網(wǎng) - 邊 - 端"遠程運維服務

    采用“云- 網(wǎng) - 邊 - 端"系統(tǒng)架構(gòu)，整合現(xiàn)有的通信協(xié)議和軟硬件資源，通過建設運維監(jiān)控，借助圖像識別、RTSP 實時視頻傳播技術，實現(xiàn)故障快速定位，以及遠程專家團隊視角輔助運維，提高現(xiàn)場作業(yè)效率。 

     一款基于多通信方式通用環(huán)境采集及視頻監(jiān)控裝置，支持多種通信方式，可接入各類智能設備，適用于多種復雜場景，提供完整的設備運行狀態(tài)及運行環(huán)境監(jiān)控解決方案，同時對于老舊設備及場所，提供協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊設備，減少現(xiàn)場布線工作量，易與安裝與維護。通過 Wifi、ZigBee、RS485、RJ45 等多種通訊方式與數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關進行通訊；數(shù)據(jù)網(wǎng)關對采集數(shù)據(jù)進行整理，并根據(jù)預設閥值及場景進行環(huán)境調(diào)節(jié)及告警；同時數(shù)據(jù)網(wǎng)關通過專網(wǎng)或公網(wǎng)，與前置機進行通信，實現(xiàn)對目標場所的環(huán)境數(shù)據(jù)采集。對采集數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)分析及深度挖掘，基于事件驅(qū) 動模型，實現(xiàn)對目標場所的風險評估與異常預警。 

2.1 聯(lián)動控制

    基于預設環(huán)境閥值及聯(lián)動場景，數(shù)據(jù)網(wǎng)關對環(huán)境數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)的進行采集與分析，實現(xiàn)環(huán)境自我調(diào)節(jié)功 能，當環(huán)境參數(shù)出現(xiàn)異常時，網(wǎng)關通過 ZigBee3.0 通訊協(xié)議采現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)，經(jīng)處理確認后，可自動控制執(zhí)行設備調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)；根據(jù)預設聯(lián)動場景，實現(xiàn)對異常圖像視頻的及時告警。構(gòu)建具備智能判斷與自適應調(diào)節(jié)能力的多通信方式入網(wǎng)和分布式管理的智能化監(jiān)控系統(tǒng)。 

2.2 融合通信 

    與現(xiàn)有技術相比,集成環(huán)境采集與視頻監(jiān)控與一體，方便現(xiàn)場部署，提高安裝效率；通過 ZigBee 轉(zhuǎn)換模塊，降低老式 RS485、RJ45 等有線設備的接入難度，減少現(xiàn)場布線工作；采用事件驅(qū)動模型，結(jié)合人員、設備、事件三維數(shù)據(jù)，構(gòu)建高效的分析算法，實現(xiàn)對目標場所的風險評估與異常預警；重構(gòu)底層采集設備遙信及喚醒機制，實現(xiàn)設備低功耗穩(wěn)定運行。 

 

    基于現(xiàn)場故障分析終端通過 WIFI、藍牙、電力線載波通信和 RS485 總線技術實現(xiàn)運維檢測自動化管控，可通過該設備實現(xiàn)屏顯故障、數(shù)據(jù)異常、事件異常、通信故障、時鐘故障 5 類 20種常見故障的檢測分析，通過移動終端及手機實現(xiàn)運維一體化管控 APP 軟件實現(xiàn)現(xiàn)場運維管理工作的信息化和智能化，很好地解決了電力用電信息采集運維[2]、計量周轉(zhuǎn)柜和其他智能設備相關運維時候，由于檢測工具檢測功能單一，不具備綜合檢測功能，不方便攜帶等原因?qū)е碌倪\維效率低等問題?，F(xiàn)場故障分析終端可實現(xiàn)與運維服務系統(tǒng)無縫對接，解決了現(xiàn)場用電用戶來回奔波、或多設備儀器攜帶所帶來的人工和設備成本，有效的支撐了終端產(chǎn)品鏈路故障現(xiàn)場定位分析的空白。 

 

    基于構(gòu)建故障工單智能派發(fā)模型、運維設備風險評估[1]及預警模型和運維多維度質(zhì)量評價模型，通過通信模塊保證APP 通信，基于大數(shù)據(jù)分析工具，實現(xiàn)快速異常預分析，迅速判斷現(xiàn)場故障類別和實時位置信息，實現(xiàn)工單智能派發(fā)，故障現(xiàn)象預分析、預告警和供應商評價管理。 

4.1 故障工單智能派發(fā)模型

    開發(fā)針對大量運維數(shù)據(jù)、系統(tǒng)人員歷史數(shù)據(jù)、當前故障點位置及人員位置進行多維度分析，甄別各類異常的嚴重程度，輸出運維效用值模型，通過應用移動作業(yè)終端下載數(shù)據(jù)模型，自動判斷異常處理的先后次序，逐步提升異常工單處理的完成率和工作成效的可控性，從而進一步提高系統(tǒng)設備可用率和數(shù)據(jù)完整性。對于單個產(chǎn)品運維效用值來說，主要有：故障類型、緊急程度、異常持續(xù)時間、人員位置和人員工作繁忙度等 5 個方面影響。 

4.2 運維設備風險評估及預警模型

    通過對歷史工單進行多維度、大批量數(shù)據(jù)分析，歸納數(shù)據(jù)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)各維度下異常工單發(fā)生大概率的異常原因，并綜合考慮各維度下相同異常原因發(fā)生概率，輸出單個異常原因概率比值，對比各個異常原因比值的大小，從而對未來發(fā)生類似故障現(xiàn)象起到預分析作用，提升運維效率。 

4.3 運維多維度質(zhì)量評價模型

    終端產(chǎn)品質(zhì)量評價模型:根據(jù)運維情況對各終端廠商的終端質(zhì)量進行量化分析，利用各終端廠商的運行終端數(shù)、確認終端問題數(shù)、異常終端占比、更換終端數(shù)、終端時鐘異常數(shù)等數(shù)據(jù)，建立終端產(chǎn)品質(zhì)量分析評價指標。

    供應商模塊質(zhì)量評價:根據(jù)運維情況對運維產(chǎn)品配件進行量化分析，利用各配件廠商的使用數(shù)、確認模塊問題數(shù)、異常模塊占比、更換模塊數(shù)、異常數(shù)等數(shù)據(jù)，開展各廠商的產(chǎn)品模塊質(zhì)量分析，建立供應商產(chǎn)品及配件質(zhì)量分析評價指標。 

    基于智能終端的物聯(lián)網(wǎng)智慧運維管理系統(tǒng)的研究，通過軟硬件結(jié)合的模式，引進大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)傳感技術、多模式通信技術等大大提升了運維人員現(xiàn)場多業(yè)務故障定位，預判、分析和解決的能力，有效提高了運維的效率，節(jié)約運維成本，大大提高了用戶滿意度，具有持續(xù)的可發(fā)展的市場前景。 

    安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）"各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）"的生態(tài)系統(tǒng)，積極參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應商、用戶服務。

 

5.1 云

    安科瑞電氣近年來已經(jīng)陸續(xù)推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理云平臺、5G基站智慧用電解決方案、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應用在多地國網(wǎng)公司用戶端業(yè)務、環(huán)保部門、安監(jiān)部門、住建部門等。

5.1.1 變電所運維云平臺

    據(jù)統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數(shù)量達到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。

 

    AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、和煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

 

變電所運維云平臺功能一覽

5.1.2電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺

    電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；和用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。

    電動自行車數(shù)量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關的和火災事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個隱患。基于電動自行車火災的危害和特點，各級部門發(fā)文對電動自行車火災的整治重點都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學校、醫(yī)院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

5.2管

    安科瑞根據(jù)多年來的項目經(jīng)驗，結(jié)合用戶實際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關和終端設備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。

5.3邊

    安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)了多款智能網(wǎng)關，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計算技術，現(xiàn)場采集和存儲終端設備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數(shù)據(jù)采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關就地設置，網(wǎng)絡故障時數(shù)據(jù)存儲在本地，網(wǎng)絡恢復后補傳數(shù)據(jù)，斷點續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。

5.4端

    針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。

 

 

參考文獻：

【1】李榕桂. 論基于物聯(lián)網(wǎng)智能終端的智慧運維管理的研究

【2】李小莉,王長勝.淺談用電信息采集系統(tǒng)運行維護及管理[J].科技創(chuàng)新與應用

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計及應用手冊.2020.06版

 

作者簡介：劉細鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)智能運維系統(tǒng)，