变电站智能巡检系统软件设计.docx

变电站智能巡检系统软件设计葛欢 吕晓俊 孙庆国电南瑞科技股份，南京，210096摘 要：在当今中国进展智能电网的大背景下，利用先进的通信技术，构建智能无线定位巡检系统；利用先进的计算机技术，在J2EE 模型下设计纯面对对象，可扩展性好，稳定牢靠的系统软件；利用信息技术的进展，通过在线检测系统实现状态检修。最终到达完成一个具有完备功能的智能巡检系统的目的。关键词：智能电网；J2EE；巡检0引言随着市场化改革推动，数字经济进展，气候变化加剧，环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越严密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些进展要求。为此人们提出了智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。1目前国际上目前对智能电网还没有统一的定义，但大体上都认同以物理电网为根底(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调进展的坚强电网为根底) ,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和掌握技术与物理电网高度集成而形成的型电网叫智能电网。2变电站智能化是智能电网的重要的组成局部。其中变电设备的牢靠运行，直接影响到输 变电生产安全和社会效益，影响着智能电网的稳定性，因此保证变电设备处于安康状态格外 重要。所以对设备要有肯定的巡察检查治理。但是未承受治理系统，最原始的巡察治理存在 以下几个问题以往对变电设备的巡检治理，由于未承受治理系统通常会存在以下几个问题：（1） 缺乏针对每个变电站具体设备的巡检细节标准和操作标准；（2） 缺乏针对每个变电站试验轮换设备的任务和信息治理；（3） 对于日常巡检、特巡、夜巡治理上，无法确保巡检值班人员确实到达现场并按预定标准操作；（4） 不便于领导对变电设备及巡检工作和状态直观准时的治理；（5） 表格记录的信息不便于统计查询，无法直接通过软件自动缺陷报警，统计各设备的历史状态变化，为设备检修效劳。3现有的巡检系统虽然解决了以上问题，但是还是存在（1） 信息平台不同一，数据不能同其他治理系统共享。（2） 记录输入繁琐，巡检仪回传记录还需要特制的通信装置，由于本钱和便利缘由，无法每台机器都配置额外通信装置，使得软件后台B/S扫瞄器/效劳器架构便利的优势无从发挥。（3） 更高级的如人员实时定位，巡检信息实时回传，智能巡检路线实时生成都还没有实现。(4)传统的打算检修会造成失修或过修的问题。智能巡检系统可以利用设备状态检修解决这个问题，设备状态检修是利用监测仪器和诊断技术收集和积存设备众多的状态信息，进展系统趋势分析和科学推断设备有无特别和预知故障，在故障发生前准时进展处理的一种检修方式，能够实时提示，削减运行本钱。这样才表达出智能电网对于效率和效益的完善统一。随着信息技术，通信技术，计算机技术的进展，设计一个先进好用的智能巡检系统具备的完备的外部技术条件。1系统模型设计系统的工作流程掌握符合电力系统工作特点和工作数据全过程掌握的要求，针对巡察、检修等工作过程进展序化、细化和标准化掌握，保证整个作业过程处于可控、在控状态，削减人为错误。并且需要和其他系统保存接口，到达信息共享的目的。系统设计借鉴智能电网的特点与优势，充分考虑并承受先进、主流、牢靠的应用技术， 充分考虑各种标准与标准，保证系统的牢靠性、高效性、稳定性、开放性，形成统一化、智能化的应用平台。其他系统巡检系统巡检仪巡检设备图 1 系统构造一般运行人员通过巡检系统生成巡检任务，下装到巡检仪中，通过与被巡检设备特别标志之间的交互，到达强制到达设备，防止漏检的目的。且巡检仪通过巡检过程中收集的数据能够智能回传到巡检系统的效劳器中，由效劳器进展高级应用的智能分析统计。巡检系统巡检仪交互模块2 软件功能描述用设任统对地户备务计外理管管管分接信理理理析口息模模模模模模块块块块块块2.1 用户治理模块图 2 软件系统功能可以通过人员属性和角色属性组合定义相应权限。敏捷性高。不同的角色具有其特别的权限定义，再通过赐予每个人员独特的角色属性，更好的便利了巡检系统的各种权限治理。2.2 设备治理模块对于巡检系统来说，需要知道变电站中全部的设备台帐信息，一般这种信息在 MIS 系统中都已经存在，可以通过对外接口模块中与MIS 系统对接，削减数据库录入工作。然后设备治理模块也具备独立运行的功能，即能够自己完成设备台帐数据库的录入。2.3 任务治理模块任务治理对于巡检是个很重要的模块，包含了通过日历增加、删除、修改巡检任务。对于任务完成与否有着定期提示。系统建立和维护不同的标准化作业模板库，每次编制 标准化作业指导书时依据具体的任务和设备自动生成相应的标准化巡察作业指导书生 成作业指导书。系统还能够生成当前最优的巡检线路等。经过领导审核后即可进展巡检。假设现场设备消灭特别状况，系统可以依据状态检测装置传送来的信息，智能分析，一 但觉察特别状况，主动生成巡检任务，定时提示运行人员主动巡检。2.4 统计分析模块对于各次通过巡检仪收集来的数据，可以依据用户要求生成各种统计报表，还可以高级分析比对缺陷记录，使得可以更简洁的解决在巡检过程中觉察的问题。2.5 对外接口模块由于在很多厂站系统中，根本上都是每家都有一个标准，全部产品信息根本上都不 能共享，使得整个大系统数据冗余 且难以维护。对外接口模块单独担当了供给与统一信息平台交互信息的功能，供给统一信息平台所需要的信息，从统一信息平台猎取所想 要的信息。统一治理，大大削减了系统的对外接入量，并提高了信息猎取的力量。而且 现今自动化系统大多数处于数据采集、数据处理、人机展现等阶段，对多年来积存数据 的整理、分析、挖掘等应用较少。同时数据采集、调度掌握、生产运行等专业跨度较大， 难以对全部安全区、大多数自动化系统产生的数据进展分析整理和挖掘，因此难以形成 有效的关心决策力量，所以全部厂站系统供给统一的数据交互的意义是相当重要的，并 且这也是智能化的表达。现今的 61850 规约使之具备了这种统一的条件。2.6 地理信息模块地理信息系统平台(GIS)，实现二维地图和三维地图的可视化展现，通过无线网， 具备人员位置实时定位，智能路线生成，并依据人员位置的转变实时生成最正确巡检路线， 使巡检过程效率最优化。2.7 巡检仪交互的模块后台与巡检仪之间一般就是同步数据。由于巡检仪在整个巡检系统中起着很大的作用，起着连接设备和后台桥梁的作用。下面还是介绍下巡检仪的功能。巡检仪一般应具备读取RFID 标签，具有蓝牙功能，还能具有无线wifi 功能，特定状况下甚至可以利用GSM 的通信网来进展信息交互。这些功能集成在巡检仪中极大的简化了巡检工作。（1） 通过RFID 标签可以识别当前巡检设备，并可以依据设备生成对应的作业指导书。（2） 红外功能可以实时测温并对数据进展记录，并可以和以往数据进展比照。（3） 无线wifi 可以使得巡检仪同后台进展各种数据的同步，并且在无线网中可以实现定位功能。（4） GSM 的功能在需要领导授权时，能自动生成短信内容，进展发送，收到相应授权短信后才能进展对应操作，削减了审核时间，提高了工作效率。3 软件模型设计3.1 系统架构首先软件承受现在流行的B/S 架构，由于 B/S 架构相对于传统的C/S 架构确实有着很多优点：其中最大的优点是客户端免维护，然后在企业级应用中，系统随着需求的变化，软件升级是一种很频繁的行为。最早的 C/S 架构的软件，就要把每个客户端都要升级一遍，现在很多变电站早已无人值班，原来通过远程掌握软件PCANYWHERE 牵强也能升级，但是常常消灭的状况就是要么用户名密码被转变，PCANYWHERE 无法连接，要么就是现场机器早已关闭， 那样升级就必需跑很多变电站，由于我国经济的高速进展，在我国局部沿海兴旺地区，集控 类型的站早已超过 100 个，导致升级效率变低，还简洁出错。3.2 系统框架打算了B/S 架构之后就牵扯到框架的选择，WEB扫瞄器WEB容器Servlet,jsp,htmlEJB容器Entity、Session、MessageBean JMS、JDBC、JMX、RMI、JNDI、JavaMai、l JTA、JAAS等企业数据源Sun 公司现在被甲骨文公司收购的J2EE 标准和微软的公司的dotNet 平台是当前最主流的网络开发平台。其实经过这么多年的进展，2 种平台光从性能上应当是难分伯仲，但J2EE 标准、开放、自由的思想，和众多的开源软件使得其更有生命力些，而且java 语言的一次编译处处运行的优点对于跨平台的公布还是有个很大的优势。 J2EE 系统框架见图 3客户端J2EE应用效劳器企业信息层3.2.1 J2EE 模型图 3J2EE 系统框架 4J2EE 中也有 2 个模型，第一种就是整个WEB 应用几乎全部由 JSP 页面组成，JSP页面承受处理客户端恳求，对恳求处理后直接做出响应。用少量的JaveBean 来处理数据库连接、数据库访问等操作。这个模型的好处就是实现简洁，适合快速开发小规模工程，但从工程化角度来说，将掌握规律和表现规律混杂在一起，从而导致代码的重用性格外低，增加了应用的扩展性和维护的难度。其次种就是经典的 MVC模型视图 掌握架构了，Servlet 作为前端掌握器，负责承受客户端发送的恳求，在 Servlet中只包含掌握规律和简洁的前端处理，然后调用后端的JavaBean 来完成实际的规律处理，最终转发到相应的 JSP 页面处理显示规律。具体流程如图4扫瞄器1 恳求掌握器4Servlet视图JSP5 响应优点就是2 实例化模型JavaBean3企业数据库图 4MVC 模型 4（1） 多视图可以对应一个模型，削减代码复制和代码维护量。（2） 应用被分成 3 层削减了各层之间的耦合。（3） 更符合软件工程治理化的精神。不同的层各司其职。缺点也有，就是导致前期学习预备过于简单。2 种模式其实就是开发速度和维护便利之间的一个权衡。对于巡检系统来说，虽然大体上要求是全都的，但是各个地方有着不同的特别要求，更为重要的是对于一个企业级的应用利用MVC 模型，便于开发人员分工，便于后期维护，使一个工程的生命周期大为延长。3.2.2 J2EE 组件3.2.2.1 Struts对于 J2EE 来说，他的开放性使得我们有着很多符合MVC 模型的框架组件可选，Struts2.0 应当是目前来说比较优秀和流行的框架。优点在于（1） 线程安全性，每个恳求产生一个实例。（2） 和 Servlet 供给的API 解耦。（3） 支持表达式语言JSTL，对象图导航语言OGNL。53.2.2.2 SpringJ2EE 标准中中间件EJB 有着很重要的地位，但是对于巡检系统这种并发量不大的系统来说，EJB 设计过于浩大了，而且并且是不行裁剪的。巡检系统可以用Spring 框架中的对于 Bean 的各种简洁的治理功能即可。63.2.2.3 Hibernate如今的主流商业数据库都是关系数据库，但如今的软件编程都是面对对象的，对于JavaBean 与企业数据库的交互是毫无疑义用Hibernate 的，Hibernate 通过对象/关系数据库映射，使得软件编程和传统的通过 SQL数据库查询语句编程中解耦出来。在 Hibernate中还可以很轻松的实现连接池个功能。7应用程序长久化对象HibernateHibernate配置文件数据库XML映射文件数据库图 5 简易Hibernate 体系构造连接池是创立和治理一个连接的缓冲池的技术，这些连接预备好被任何需要它们的 线程使用。这种把连接“集合”起来的技术基于这样的一个事实：对于大多数应用程序， 当它们正在处理通常需要数毫秒完成的事务时，仅需要能够访问JDBC 连接的 1 个线程。当不处理事务时，这个连接就会闲置。相反，连接池允许闲置的连接被其它需要的 线程使用。优点有：（1） 削减连接创立时间，创立的 JDBC 连接会招致网络和 JDBC 驱动的开销。假设这类连接是“循环”使用的，使用该方式这些花销就可避开。（2） 简化的编程模式，当使用连接池时，每一个单独的线程能够像创立了一个自己的 JDBC 连接一样操作，允许用户直接使用JDBC 编程技术。（3） 受控的资源使用，假设用户不使用连接池，而是每当线程需要时创立一个的连接，那么用户的应用程序的资源使用会产生格外大的铺张并由可能会导致高负载下的特别发生。（4） 应用 Hibernate 还有个最大的好处，就是用户打算更换底层的商用数据库的时候，寻常假设用面对过程的 SQL数据库查询语句编程的话，就会觉察不同厂家之间对于标准的SQL 具体的实现都不一样。就连一个厂家的比方微软 access 和 其 SQL 系列都有不同，笔者有次把单站版的软件向集控站软件移植的时候，由于数据库的变化就觉察这样的话工作量会增大很多。而 Hibernate 对于数据库方言的配置很轻松的解决了这个问题。对于以后系统的升级改造带来了极大的便利。4 结论通过现今科学技术的飞速进展，使得具有状态巡检，无线定位，实时通讯的一代智能 巡检系统的实现成为可能。极大的提高巡检效率，为安全生产保驾护航，实现了节能减排， 低碳经济的目标。参考文献：1 宋菁，唐静，肖峰。国内外智能电网的进呈现状与分析。电工电气。2023 年 3 月2 张宏艳，汪祥兵。智能电网在我国进展之展望。武汉电力职业技术学院学报，2023 年 12 月第 7 卷第 4 期3 胡成群，刘 强，刘晶东。变电运行、治理、巡检一体化。ELECTRIC POWER IT，2023 年第 7 卷第 5 期4 李刚。轻量级J2EE 企业应用实战其次版。电子工业出版社。2023 年11 月5 Struts Documentation。 :/struts.apache.org/6 Spring Documentation。 :/ springsource.org7 hibernate Documentation。 :/ hibernate.org/