一、引言
桐庐县供电公司下辖上千个配网开关站，配网开关站数量多、位置分散、分布广，且部分配网开关站运行环境特别恶劣，导致配网开关站运维工作难度很大，很难面面俱到，需要加班加点才能完成2个月一次巡检的任务。因为这些原因，桐庐县供电公司从2012年就开始着手研究配网开关站智能运维技术，并成功研究出了10千伏开关站信息一体化APP软件。
二、开关站运维结合互联网+技术的运用思路
桐庐配网建设10千伏开关站信息一体化APP软件的开发与应用，将环境监测子系统、动力监测子系统、入侵报警子系统和消防辅助子系统进行有机的融合，在一个系统上统一展现，并将数据通过无线技术上传至云端数据库，通过APP完成数据录入、更改、参数查看，有效合理利用了系统资源，从而解决分散式系统中资源利用不合理、数据冗余、数据不一致的问题，避免了系统资源的浪费，同时使各个系统之间的功能切换更加方便，实现配网开关站的远程巡检、无人值守，解决配网开关站的防盗、防水、防火、防SF6浓度过高等隐患。同时，运用互联网+结合物联网的模式，可提高运维人员对于开关站基础信息的了解，减少消缺闭环的不必要工序，大大提高桐庐县供电公司运行维护的效率，大大减少工作量的同时又能保质保量的完成任务,对桐庐县供电公司实际生产力水平提供更好的保障。
三、具体运用思路
1、设计思路和原则
APP采用苹果IOS操作系统，其具有高度的可靠性和安全性；
而开关站智能系统运用多数据处理工作站支持485协议设备接入、标准modbus协议设备接入、标准onvif协议设备接入、标准韦根协议设备接入、4-20ma模拟量接入、开关量接入、继电器控制接入等，是物联网配网开关站智能运维辅助系统的核心设备，实现对配网开关站的“遥信”、“遥测”、“遥控”、无人值守、远程巡检、现场定时巡检复核等功能。
系统通过电力专网/3G/4G，多数据处理工作站将采集到的各类数据上传给公司内网云端，而后云端将数据远传至APP中。
通过类比选择，我们最终选用基于IOS平台的Xcode软件，运用objective-C/Swift完成汇编。该系统拥有开关站导航、基础信息查看、系统内巡视闭环、站内间隔运行状态维护、云数据接收与更改、电缆线路覆盖查看等功能。供电公司的数据中间件管控开关站内的多数据处理工作站。配置一台计算机安装平台客户端，并将APP装到运维人员手机中，可以对配网开关站进行直接控制，并且可以通过数据专网共享信息数据，做到系统之间多级联动，从而使智能化配网开关站的信息更加完整，功能更加完善，变电运行更加安全。
APP系统应当具备开关站数据的扩充能力，支持内部结构的扩展和功能升级；
APP实现操作权限管理，按工作性质对每个操作人员赋予不同权限，系统登录、操作进行权限查验；
APP所有重要操作,如登录、退出等，均操作记录，系统可对操作记录进行查询和统计，所有操作记录具有不可删除和不可更改性；
APP地图导航功能，根据需要开启手机内置GPS功能，导航至目的开关站；
采用全中文图形化界面。
2、APP运用需要实现的功能
智能巡检APP系统主要应用于配电运维人员在开关站日常工作中的定位、搜索、导航、部署工作等，实现与云端管理中心的数据同步，同时支持下载离线电子地图以适应户外无网络信号的环境。 移动巡检APP系统仅支持IOS10以上版本，主要包括节点设置、搜索定位、我的位置、节点导航、离线地图等操作功能，所有操作在百度电子地图上进行。
其系统主要功能为：
（1）系统主页：显示我的当前位置、功能菜单操作等、当前经纬度。
（2）地图操作：支持百度地图比例尺缩放、搜索、定位、导航等功能。
（3）设置：节点设置、拖动、定位、保存及编辑等。
（4）搜索：支持多条件检索、浏览、定位节点。
（5）目录：文件夹目录方式管理和维护节点。
（6）设置：节点部署方式、地图类型、目录设置、离线地图下载等。
（7）同步：手机节点数据与云端管理中心的数据同步。
（8）开关站信息显示：显示监测系统每日监测出的数据。
3、巡检系统结构和框架
智能巡检APP系统管控应用拓扑图如上图所示:
智能巡检系统由以下五部分组成：服务器、手持移动终端（含APP）、巡更点、手机SIM卡（移动或联通）、管理系统。
根据班组需要求进行配置，由一台或多台计算机和数据库管理系统软件共同构成了数据库服务器，数据库服务器为用户应用提供如下服务：查询、更新、数据管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等。数据服务器系一般由系统维护管理员操作或信息中心机房服务器维护人员日常维护，可与报警、监控系统共用一个服务器。
手持移动终端由巡检人员随身携带，用于读卡和上报数据。巡检过程中，如果发现任何异常问题，可以通过文字备注、现场拍照等方式，将数据反馈回管理中心，方便做出应急预案。
4、开关站智能系统功能
智能巡检运维辅助系统的配网开关站应用拓扑图如下图所示：
智能巡检运维辅助系统选取1个配网开关站，配网开关站部署多数据处理工作站负责对配网开关站内环境监测子系统、动力监测子系统、入侵报警子系统和消防辅助子系统进行管控，对DTU、门禁、温湿度、烟感、水浸、红外双鉴、SF6、电缆温度、母线侧节点温度、UPS、视频等数据进行采集和上传，对除湿机、排风扇、报警灯、门禁等设备进行远程控制。多数据处理工作站支持485协议设备接入、标准modbus协议设备接入、标准onvif协议设备接入、标准韦根协议设备接入、4-20ma模拟量接入、开关量接入、继电器控制接入等，是物联网配网开关站智能运维辅助系统的核心设备，实现对配网开关站的“遥信”、“遥测”、“遥控”、无人值守、远程巡检、现场定时巡检复核等功能。通过电力专网/3G/4G，多数据处理工作站将采集到的各类数据上传给供电公司的数据中间件。供电公司的数据中间件管控开关站内的多数据处理工作站。配置一台计算机安装平台客户端，可以对配网开关站进行直接控制，并且可以通过数据专网共享信息数据，做到系统之间多级联动，从而使智能化配网开关站的信息更加完整，功能更加完善，变电运行更加安全。
智能巡检运维辅助系统构成，见下图：
环境监测子系统：配网开关站安装温湿度传感器、水浸传感器、电缆测温器、母线侧节点测温器、SF6传感器、除湿机、排风扇等。多数据处理工作站采集和上传这些传感器的数据。多数据处理工作站具有配置复杂逻辑联动功能，通过自动控制除湿机、排风扇等设备来自动调节配网开关站内的温湿度、SF6浓度、电缆温度、母线侧节点温度。多数据处理工作站具有智能报警功能，当这些传感器数据超过警戒值产生报警时，将在供电公司安装的客户端上自动弹出报警视频、显示产生报警的设备名称、显示报警产生地址、自动启动配置好的应急预案、自动发送短信到相关负责人、自动存储报警视频录像等，同时根据需求将报警信息上传到电力公司的平台上。
动力监测子系统：多数据处理工作站采集配网开关站内DTU的电压、电流、谷峰值等数据，通过电力专网/3G/4G上传到供电公司的数据中间件上，供电公司数据中间件对数据进行统计、分析，然后将数据汇总到电力公司的数据中间件上。平台客户端上可以查看权限范围内配网开关站DTU的实时数据、历史数据、数据统计等。
入侵报警子系统：配网开关站安装门禁设备、红外双鉴探测器、视频传感器、声光报警器等。多数据处理工作站采集和上传门禁数据、红外双鉴探测器数据，监控开关站人员出入情况，防止有人非法闯入破坏、偷窃等。当设备产生报警时，将在配网开关站本地自动联动关闭配网开关站辅助电源、自动联动声光报警器打开对现场进行威慑，同时在客户端上自动弹出报警视频、显示产生报警的设备名称、显示报警产生地址、自动启动配置好的应急预案、自动发送短信到相关负责人、自动存储报警视频录像等，同时根据需求将报警信息上传到电力公司的平台上。
消防辅助子系统：配网开关站安装烟感探测器、排风扇、声光报警器、视频传感器。多数据处理工作站采集和上传烟感探测器数据。当烟感探测器产生报警时，将在配网开关站本地自动联动声光报警器打开用于警示开关站周围居民不要靠近，同时在供电公司安装的客户端上自动弹出现场视频、查看报警现场情况、显示报警开关站的地址、自动启动配置好的应急预案打开排风扇、自动发送短信到相关负责人、自动存储报警现场视频录像等，同时根据需求将报警信息上传到电力公司的平台上。
配网开关站的平面图和点位分布，如下图：
配网开关站安装门禁设备、温湿度传感器、烟感探测器、水浸探测器、红外双鉴探测器、SF6传感器、电缆温度传感器、母线侧节点温度传感器、视频传感器、除湿机、排风扇、声光报警器等设备，对配网开关站内情况进行严密的监控。
系统还创新多系统统一联动功能和智能报警功能。系统将环境监控子系统、动力监控子系统、入侵报警子系统、消防辅助子系统等统一接入进行管理，在统一系统内实现各种数据间的融合与联动，使系统响应更及时、智能；智能报警功能，利用系统的多数据接入能力，实现多数据智能关联，将离散的报警利用事件上的逻辑关系，生成有逻辑和意义的智能报警，大大降低系统的误报率，提高可靠性。比如：有人闯入配网开关站，则管理中心会收到门禁报警信息，同时自动弹出配网开关站内的实时视频并自动开始录像，自动弹出产生报警的配网开关站的名称、所在位置等，自动打开管理中心的报警灯提示报警，自动发送短信到相关负责人。如下图所示：
系统采用无线数据传输技术（WDN），具有快速自动组网能力，抗干扰能力强，具有快速的二次开发能力，即插即用，施工简便，工作量少，一般的配网开关站只需要1天就可以施工完成。
系统采用中间件技术，使用标准数据接口，只需要将设备添加到物联网配网开关站智能运维辅助系统即可，调试简单方便，工作量少，系统配置1天以内就可以完成。
系统具有设备在线监测功能，可自动检测不在线设备，可以在APP上显示问题设备名称、地址，查找问题效率高，同时只需要去现场更换设备即可，维护方便，效率高，工作量少。
5、该技术的性能特点
5.1、智能巡检
无需在开关站上安装任何信息识别载体,直接利用全球卫星定位系统实现线路巡视自动定位,自动记时,并通过掌上电脑完成缺陷的详细规范性记录,使消缺管理和人员考勤逐步走向电子化,信息化,标准化.
管理机收集手持机中的巡视记录信息,完成巡视数据的存储,查询,分析,汇总和报表输出,实现从缺陷发现到缺陷处理及注销的全过程高效监管.
缺陷库编制采用开放的分级代码管理模式,将各种缺陷进行分级分类并赋予唯一的代码编号,整个巡检管理系统内部只识别缺陷代码,而缺陷的名称和描述可以任意更改和制定,为用户的运行和维护提供了极大的灵活性.
手机可接入无线通讯网络,实现巡检数据的远程实时传输,最大限度地缩短缺陷处理时间。
其主要特点为：（1）节点导航：可以对当前位置与目标位置的距离和方位，点线方式实时连接目标位置，并提供多种导航地图方便巡检人员，便于巡检人员移动导航及位置判断。
（2）离线地图：提供全国所有城市的离线地图下载和删除，下载后系统在无网络环境下自动使用离线地图进行查看。
（3）云端修改：支持在有网络条件下，用户通过专用账户将手机巡检的数据实现与云端管理中心的数据上传和下载。
（4）监测显示：将环境监测子系统、动力监测子系统、入侵报警子系统和消防辅助子系统进行有机的融合，在APP上统一展现。
5.2、辅助技术
基于“互联网+”的10千伏开关站智能巡检系统，采用先进的中间件技术，在国内的其他领域已经得到广泛应用。中间件的职责是管理多数据处理工作站、多类型多数据多厂家设备，对数据进行预处理和抽象，向各订阅的上级应用转发数据，并对数据进行一级存储。中间件满足7*24小时稳定运行，内部服务间交互支持加密，对外二次开发接口支持SSL，服务集群提高系统容灾能力。
5.3、无线数据传输技术（WDN技术）
无线数据传输技术（WDN技术）既可用于传感器网络、也可用于低速现场总线和低速数传网络。无线数据传输技术（WDN技术）采用具有自动组网能力的WDN无线通信协议，支持多种网络数据接口，如GPRS、3G、ADSL、WIFI等，具有前端数据预处理与现场分析能力；单网关接入200－500个节点能力；使用ISM免费频段，抗干扰能力强，可以灵活控制组网拓扑和特性；具有快速的二次开发能力，提供最快1小时的对接能力。
5.4、多系统统一联动
10千伏开关站信息一体化APP软件将环境监控子系统、动力监控子系统、入侵报警子系统、消防辅助子系统等统一接入进行管理，在统一系统内实现各种数据间的融合与联动，使系统响应更及时、智能，使用户可以更直接使用系统，提高系统使用效率。
5.5、复杂逻辑功能
系统支持自定义复杂逻辑配置功能，支持图形化联动逻辑配置，生成类似PLC控制逻辑，具备中间过程脚本，方便巡检人员远程调整。配置完成后，可根据温湿度的阀值，自动控制其他设备运行、关闭等。
5.6、智能报警功能
系统支持智能报警功能，利用系统的多数据接入能力，实现多数据智能关联，将离散的报警利用事件上的逻辑关系，生成有逻辑和意义的智能报警，通过APP信息推送或短信报警形式大大降低系统的误报率，提高可靠性。
电气自动化的
6、开关站运维结合互联网+技术的未来趋势
保证配网开关站内DTU数据和环境数据更新及时、准确，确保系统数据与现场设备实时更新，并能够准确传达 APP中，从而实现10千伏开关站智能巡检系统的规范化、精细化、信息化，使配网运维流程变短，信息流通速度更快，从而使运维工作平稳、安全。
7、结束语
10千伏开关站信息一体化APP软件的设计及应用，采用国产麒麟Linux操作系统、中间件技术、无线数据传输技术、地理信息导航技术、云存储技术，加强配网自动化的建设，并通过该系统构建一套开放的、先进的技术架构，满足未来几年内配网开关站在配网自动化建设的进程中保持技术先进。
论文作者:柳树忠,胡松,戴敏杰,孙涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：数据论文; 系统论文; 子系统论文; 智能论文; 设备论文; 功能论文; 工作站论文; 《电力设备》2018年第13期论文;