电力巡检移动应用解决方案

电力移动巡检解决方案 电力巡检移动应用解决方案北京XXX通讯技术有限责任公司2009年3月29日版本修订记录类别：A 增加 M 修改 D 删除日期版本号类别描述作者2009-3-290.1A新增文档李光目 录1引言41.1背景41.2无线应用和MAE42电力移动巡检需求分析52.1电力巡检业务现状分析52.2业务功能需求分析62.3可用性需求92.4可靠性需求92.5性能需求93MAE移动解决方案113.1设计原则113.2方案要点123.3系统整体架构133.4系统功能结构143.5系统安全方案193.6系统运行环境214方案收益235服务支持245.1三级服务体系245.2服务支撑内容245.3服务及监督电话256成功案例267关于无限立通278附录：术语表28第 3 页 共27 页电力巡检移动应用解决方案 1 引言1.1 背景随着我国经济的高速发展，对电力输电网/电厂设备等基础设施的安全运行也提出了更高的要求，各大电力公司均在线路、设备的巡检和维护上投入了大量的人力、物力。电力系统的稳定运行关系着人民生活和生产活动乃至国家和社会的稳定，电力系统的任何一次故障都有可能给社会造成无法估量的损失，所以保证电力系统安全运行是输变电部门等电力行业的首要任务。然而，多种因素致使电力设施老化、疲劳、氧化和腐蚀，如不及时发现和消除，存在的隐患就可能会发展成为各种故障，对电力系统的安全和稳定构成威胁。电力设施巡检是有效保证电力系统安全运行的一项基础工作。巡检的目的是掌握线路运行状况及周围环境的变化，发现设施缺陷和危及线路安全的隐患，保证线路的安全和电力系统稳定运行。1.2 无线应用和MAEMAE产品是由北京无限立通通讯技术有限责任公司（以下简称无限立通）研发的企业无线应用解决方案产品。MAE产品使用中国移动专门为无限立通公司开通的CMMAIL通道，将企业业务系统中的各类业务数据通过PUSH技术主动的推送的手机终端，使得企业的各种业务顺利的延伸到无线终端设备。这样各个业务系统突破了传统的有线网络和固定办公的限制，使得企业的IT应用得到了扩展和延伸，解决了企业的难题。2 电力移动巡检需求分析2.1 电力巡检业务现状分析电力部门的主要业务是向用户提供电能输送、保证供电设施正常运行以及保障用户用电的可靠性与电压的稳定。为了保证电力设施正常运行，电力部门每月都要制订巡检计划，分派人员对包括杆塔、导线、变压器、电容器等供电设施进行巡视，以便及时发现设备缺陷和安全隐患，为月度检修计划和春秋检提供基础数据。早期的电力巡检，由于技术等条件的限制，使得电力巡检环节上存在巡检效率低，难于管理等诸多不足，主要体现在以下几个方面：1、纸质记录、人工录入导致巡检效率差，错误率高。传统的电力巡检一般是管理者对巡检员下达书面任务，巡检员到达目的后进行巡检，并以纸介质方式记录巡视情况，然后再人工录入到计算机中。因此，巡检受过多人为因素的影响，并且人工录入数据量大、数据手工录入过程中容易出错。2、巡检员到位率难以控制。对于工作人员是否巡视到位无法进行有效的管理，巡视质量不能得到保障，线路的安全状况亦得不到保证，留下了安全隐患。3、外力侵害的对抗及应变能力不强。输配变线路和设备多处于长期运行状态，其长期暴露在大自然之中，不仅承受正常机械载荷和电力负荷的作用，而且还经受污秽、雷击、强风、洪水、滑坡、沉陷、地震和鸟害等外力侵害。基于条码技术进行电力巡检工作时，常年处在外界的条码标签经常由于标签外部的磨损或污浊而导致无法被识读，因为条码基于光电技术的特点对标签表面印刷的完整性及清洁度的要求都非常高。4、设施、人员无法准确定位。由于输配变线路和设备多部署在较为偏僻的地方，工作人员亲自到现场巡视线路，设施、人员常常无法准确定位，经常导致设备、线路错检、漏检的情况发生，导致巡检效率低、效果不好。基于以上分析，我们针对性地提出一套基于利通MAE移动引擎，利用GPS、RFID等先进技术，专用于电力系统的“电力移动巡检”解决方案。2.2 业务功能需求分析对于电力移动巡检业务功能，主要有以下需求：模块分类功能分类功能列表功能性说明手机邮箱收件箱接收邮件接收企业内部邮件邮件提醒邮箱收到邮件后及时推送提醒用户邮件查询查询邮件箱中的邮件邮件删除删除收到的邮件附件处理可以查看附件发件箱发送邮件查询显示正在发送的邮件删除发送邮件删除发送的邮件草稿箱存储邮件草稿可以保存邮件草稿编辑邮件草稿对草稿邮件进行编辑修改邮件草稿发送发送草稿邮件已发送邮件存储已发生邮件已经发送邮箱中可以存储已经成功发送的邮件信息删除、查看已经发送邮件删除查看已经成功发送邮件数据同步数据下载通过PUSH技术，将任务分配给相关人员，同时将设备变动信息、设备缺陷信息等推送下来数据上传完成将已填写的巡检记录内容上传到生产管理系统服务器设备巡检RFID扫描用RFID扫描设备靠近电子标签，识别出巡视的设备，并以列表形式展现设备列表详细信息记录巡检设备详细信息列表参数记录巡检员在该页面下记录设备所需记录的相关参数（如油温、绕温、气压等）检测列表打开设备检查项目列表，并查看缺陷信息缺陷管理历史缺陷查看该设备最近已消除的缺陷，防止缺陷现场复发现有缺陷查看该设备当前未解决的缺陷，以便对缺陷进行跟踪、消除录入缺陷巡检的过程中如果发现设备出现缺陷时，巡检人员需要填写设备缺陷信息视频缺陷定损对缺陷进行现场视频图像拍摄采集，传到后端服务器，以便更好的对缺陷进行跟踪、消除快速检查在设备无缺陷时，快速地形成巡视记录电子标签在电子标签损坏之后，通过提交损坏报告而使巡视工作能够继续进行GPS定位电子地图导航目标方向导航系统通过当前人员的实际地理位置（通过GPS设备发送的信号获得），将当前位置与目标杆塔坐标进行计算，得到一个方向箭头的指引和两个位置的大约距离提示。从而巡线人员可以随意在目标杆塔周边走动，而不会错失目标杆塔经验轨迹导航由有经验的巡线人员从输电部到实际的杆塔，在走动过程中，录下他实际走动的轨迹。将这些轨迹保存下来。新来的巡线人员第一次，可以循着这些巡线轨迹，可以轻松到达杆塔位。设施定位当巡线人员到达杆塔某一指定范围内时，巡线设备（PDA）能够自动地提示，并显示巡线人员到达了该杆塔。人员定位在电子地图上可自动绘制出巡线员的行走轨迹，对比设备的物理位置可以清楚地判断巡线员是否到位补充定位当线路变更的时候，某些杆塔位置变化或新建线路，用户可以通过该功能在巡线的时候补充定位杆塔查询统计设备查询系统可根据单元类型、设备单元确定所要查询的设备。查询字段采用下拉框列表的方式进行过滤。对查询出来的结果，如果想了解详细信息，可以通过单击选择项的方式进行查看。信息统计根据系统运行的数据，可以实现巡视到位率统计等功能，显示的方式可以是饼状图或直方图的形式2.3 可用性需求界面表现：系统的在手机终端的页面表现要美观、简洁，对于用户来说一目了然。信息表现：业务系统信息类型较多。在信息的表现方式要丰富，可以实现表格、图文显示。操作性：系统的功能要求操作简单明了。使用门槛低。适合大众使用。定制功能：随着企业的业务变化，业务系统需要做出调整。系统可以灵活定制，不必花费大量的工作量进行重新开发和修改。2.4 可靠性需求要求提供传输加密、权限控制等安全防范机制，以保证数据传输和存储安全；要求在业务数据输入、生成、提交等环节根据业务情况提供较验功能，以保证数据的正确性；要求系统具备高度的可用性、最小故障时间、最小数据丢失风险等，保证系统24小时不间断运行。要求做到系统在运行时稳定可靠，系统必须保证数据的安全与完整。2.5 性能需求作为无线应用解决方案，系统的网络结构比一般的有线网络要复杂，但是系统仍然要做到快速相应的能力。1、 在终端发起的数据增删改要在5秒内做出反馈2、 在终端发起的大数据量的查询要在10秒内做出反馈3、系统应提供充分的多用户多终端并发处理能力。根据电力行业巡检业务情况必须要支持100个终端的并发访问。3 MAE移动解决方案3.1 设计原则本方案根据规范、根据系统实际需要和现有的技术条件，本着“技术先进性、使用性、可扩充性、可靠信、安全性”的原则综合考虑而设计。l 系统结构的可扩展性我们充分考虑导信息技术的飞速发展，同事也考虑到电力行业的迅速发展情况，因此系统的原则之一是可扩展性。随着公司的发展或新技术的增长，系统应该能够具有很强的扩展性以适应公司的发展。l 系统的标准性和开放性我们提供的系统方案设计将严格遵守有关技术标准，同时遵循开放性原则，一般情况下，我们提供的信息系统和相应的产品能与电力行业的其他系统很好的集成。l 系统易操作性考虑到电力行业的的系统状况和工作任务的技能，我们充分考虑用户端系统界面的友好性，简单易操作，在最大程序上保证用户对应用系统的接受和配合。l 系统的稳定可靠性系统的稳定性是我们设计的重要原则。这对于电力行业企业非常重要，我们提供的系统能应付庞大的数据，同时保持快速的响应，本系统保持不间断动作能力，避免由于系统的不稳定造成企业带来的损失。l 数据安全性系统的安全性也是我们设计的重要原则，采用SSL通道基本对企业的销售数据、内部商业基本进行数据和传输通道保护。同时数据的传输通道是中国移动公司为无限立通提供的专用通道CMMAIL不为其他公司产品分享。这样保证了数据传输的专有通讯线路。l 充分利用先进、成熟的技术和产品充分利用无线立通的最成熟最优秀的技术及产品，高素质的开发队伍，打造完美的产品平台为电力行业提供高质量的产品和服务。3.2 方案要点3.2.1 离线推送用户的手机终端不必实时和服务器保持常连接，系统会根据实际的业务情况主动推送信息到手机终端。降低手机终端的电力消耗和数据流量。3.2.2 简单易用由于手机模式，不存在感染病毒，而且网络为中国移动现有网络，应用简单，能够在广大的用户中应用，不需要对计算机方面有高的操作能力，为应用的普及性和可行性提供了保证。3.2.3 开放数据接口针对用户使用的IT环境，与其多层级组织结构多专业部门机构设置所对应，其信息系统大多数为多平台、多系统的复杂系统如：ERP、OA、销售管理等系统。这就要求作为MAE移动应用系统数据接口具有广泛的兼容能力，可以支持不同的系统平台、数据格式和多种连接方式，要求在网络环境中实现系统是松散耦合的、跨平台的，与语言无关的，与特定接口无关的，而且要提供对Web 应用程序的可靠访问。 采用的Web services实现不同的系统之间 “软件-软件对话”的方式相互调用，打破了软件应用、网站和各种设备之间的格格不入的状态，实现“基于SOAP无缝集成”的目标。 什么是SOAP？SOAP（Simple Object Access Protocol ）简单对象访问协议是在分散或分布式的环境中交换信息的简单的协议，是一个基于XML的协议，它包括四个部分：SOAP封装(envelop)，封装定义了一个描述消息中的内容是什么，是谁发送的，谁应当接受并处理它以及如何处理它们的框架；SOAP编码规则（encoding rules），用于表示应用程序需要使用的数据类型的实例; SOAP RPC表示(RPC representation)，表示远程过程调用和应答的协定;SOAP绑定（binding），使用底层协议交换信息。 基于SOAP协议提供的Web Service使得各业务系统交换数据时不用再去考虑各自所属的操作系统、数据库类型、使用的开发语言等，同时基本文本编码格式的HTTP请求方式使得其先天就具有良好的穿透性，可以轻易的实现跨网段跨平台的应用。3.3 系统整体架构网络部署图本系统主要由三部分组成，包括服务器端、手持定制终端、浏览客户端；服务器端用于将巡检系统移动化MAE引擎以及视频管理，支持Web Service，用于浏览端能够实时浏览当前的视频流。定制终端用于巡检现场数据录入、查询以及视频的录制及发送，支持Windows Mobile 6.1的手机，手持定制终端具备系统登陆、权限管理功能，实时流在发送过程中，需要具备加密功能。同时，从网络部署图可以看成系统服务器只需要部署在企业内部中，他通过Internet和3G网络使得企业内部系统和无线终端进行交互。3.4 系统功能结构电力巡检移动应用系统功能架构如下图所示：3.4.1 手机邮箱手机邮箱功能可以通过MAS服务器把企业邮件系统中都邮件推送到手机终端。首先在MAS服务器上注册Email服务器。然后增加邮箱帐号和手机号码到MAS。通过发送手机邮箱配置文件到手机终端后，在手机终端填写邮箱帐号和密码。MAS会自动开通该邮箱帐号的手机邮箱功能。 收件箱收件箱中将MAS服务器推送到手机终端的电子邮件存储在这个目录中。供用户查看邮件。邮件按照接收邮件时间的降序排列。邮件列表中显示内容包括：发件人、发件时间、邮件主题。打开邮件，邮件内容显示：发件人、邮件主题、邮件内容、邮件附件。用户可以点击邮件附件下载附件内容进行附件查看。用户也可以通过接收邮件功能主动到邮件服务器接收邮件。 发件箱发件箱中存储了正在发送的邮件。在邮件没有发送完成前，用户可以在这里找到正在发送的邮件。 草稿箱草稿箱中存放了用户编辑的草稿邮件，用户可以打开草稿邮件进行对邮件进行编辑，完成编辑后可以通过发送功能发送邮件。 已发送已发送邮件统一保存在已发送目录中，用户可以在这里查询查看所有发送成功的历史邮件。3.4.2 数据同步数据同步模块主要分为两个部分：数据上传和数据下载 数据上传数据上传功能主要完成已填写的内容向生产管理系统导入的功能，数据上传完毕可以选择是否删除数据。数据上传方式可以通过无线网络或是蓝牙、红外接口传输，可以根据用户的实际情况选择。 数据下载运行班组去变电站现场工作之前需要与生产管理系统进行同步，以确定是否有设备发生了变动，同时将以前没有消缺的缺陷下载下来，提醒工作人员继续进行处理。3.4.3 设备巡检设备巡检模块主要分为：RFID扫描、设备列表、缺陷管理、快速检查、电子标签几个部分。 RFID扫描用RFID扫描设备靠近电子标签，巡检前端系统会自动扫描该标签，并搜索出相关的设备。无线射频识别(RFID)技术使快速物品识别成为可能。通过射频信号，可以实现远距离识别。RFID标签还可以将产品生产商、产品类型以及环境变量等各种信息作为身份的标识。 设备列表.1 详细信息在设备列表中，点击相关设备即可查看该设备的详细信息列表。.2 参数录入巡检员在该页面下记录设备所需记录的相关参数，主要包括：设备温度检查、避雷器动作记录、保护压板核查、断路器压力检查、蓄电池定期测量等。.3 检测列表打开设备检查项目列表，并可以查看相关缺陷信息。 缺陷管理.1 历史缺陷查看该设备最近已消除的缺陷，防止缺陷现场复发.2 现有缺陷查看该设备当前未解决的缺陷，以便对缺陷进行跟踪、消除.3 缺陷录入巡检的过程中如果发现设备出现缺陷时，巡检人员需要填写设备缺陷信息。填报设施缺陷记录，这是巡线系统项目的核心主体功能，目的就是为了在PDA上方便、快速、规范地填写、提交线路、杆塔当前的运行状况记录、缺陷记录，以供后台系统实时对输电网络整体的巡检、检修提供第一手数据。这种填报的意见在于，它是通过移动设备，在实地进行，可以实时提交的。当有特殊情况发现时，如发生大台风、发大水时，有杆塔发生倾斜，将有可能发生倒塌时，必须对线路实施停电抢修时，这种实时传送数据将有巨大意义。这时，领导可以不在现场，而在办公室就能获知最新情况从而下达是否对某些线路停电抢修的决定。另外，通过用PDA提交的巡线缺陷记录，将是规范的数据，可以有效地进行分析汇报。.4 视频缺陷定损对缺陷进行现场视频图像拍摄采集，传到后端服务器，以便对缺陷更详尽、准确的定位，确定消除方案，更好的对缺陷进行跟踪、消除。 快速检查在设备无缺陷时，快速地形成巡视记录 电子标签电子标签菜单的主要功能是在电子标签损坏之后，通过提交损坏报告而使巡视工作能够继续进行。3.4.4 GPS定位 电子地图导航在电子地图上，可以查看到所有线路与杆塔在地图上的实际地理位置。配合GPS接收设备的使用，电子地图提供了两个简单、实用的功能：目标方向导航与经验轨迹的导航。目标方向导航的功能是这样的，通过选定了一个到达目标。系统通过当前人员的实际地理位置（通过GPS设备发送的信号获得），将当前位置与目标杆塔坐标进行计算，得到一个方向箭头的指引和两个位置的大约距离提示。从而巡线人员可以随意在目标杆塔周边走动，而不会错失目标杆塔。经验轨迹导航的意义在于，某些架设于野外缺乏标识物、或显眼的参考地理标识物，对于新的巡线人员，这是一个难题。我们通过以验轨迹的解决办法就是，先由有经验的巡线人员从输电部到实际的杆塔，在走动过程中，录下他实际走动的轨迹。将这些轨迹保存下来。新来的巡线人员第一次，可以循着这些巡线轨迹，可以轻松到达杆塔位。 设施定位当巡线人员到达杆塔某一指定范围内时，巡线设备（PDA）能够自动地提示，并显示巡线人员到达了该杆塔。该功能极大地提高了巡线人员使用巡线设备的认同感，提高了巡检的效率，自动提示巡线人员在按照既定的巡线路线行走时不会忽略某些不显眼的杆塔，大大减少了漏检线路、杆塔。 人员定位也可以在电子地图上可自动绘制出巡线员的行走轨迹，对比设备的物理位置可以清楚地判断巡线员是否到位 补充定位当线路变更的时候，某些杆塔位置变化或新建线路，用户可以通过该功能在巡线的时候补充定位杆塔。3.4.5 查询统计库存盘点模块是为了提供用户方便对门店的库存情况进行盘点登记。 设备查询系统可根据单元类型、设备单元确定所要查询的设备。查询字段采用下拉框列表的方式进行过滤。对查询出来的结果，如果想了解详细信息，可以通过单击选择项的方式进行查看。 信息统计根据系统运行的数据，可以实现巡视到位率统计等功能，显示的方式可以是饼状图或直方图的形式。3.5 系统安全方案3.5.1 通道加密SSL通道加密方案是指手机终端利用通道加密技术，建立与服务器基于SSL的直接通信。手机终端与服务器之间的通信是端到端的SSL通信，手机终端与服务器之间SSL的密钥协商和密钥交换是也是端到端的，推送网关负责TCP/IP数据包转发，无法获得和破译通信的内容。性能指标：l 支持标准SSL/TLS加密和认证l 密钥交换的加密算法为RSA，密钥长度为1024比特l Hash算法为SHA1，密钥长度为160比特l 数据加密算法为RC4, 密钥长度为128比特方案特点：采用立通MAE系统的安全和加密方案，具有以下的特点：l 企业不需要更改防火墙设定,服务器与推送网关的通讯是通过标准443端口进行传输。l 服务器不需要申请公网IP地址。这样的话，企业的应用服务器不需要暴露在互联网上被黑客攻击，外界无法接触企业应用服务器。3.5.2 服务器加密策略服务器的安全由多重机制保护：l 服务器安装在企业内网，受防火墙保护；l 通过指定的IP地址和端口与推送网关连接，其它所有地址均不能访问；l 外部无法主动访问服务器；l 用户可自定义垃圾邮件过滤策略；l 服务器上缓存数据全部采用加密方式保存，即便管理员也无法看到内容；3.5.3 手机终端安全策略立通MAE的用户通过手机终端来接收/发送企业内部的内部数据，其内容很可能是非常敏感的。当用户手机丢失或被其他人冒用时，很可能会造成泄密。对于这些情况，我们也充分考虑了用户的需要，设计出完整的手机终端的安全策略。l 移动终端软件可设置密码保护l 如果用户的手机丢失，用户可以通过MAS服务器的系统管理员或者通过10086/800-810-9939客户服务部门，给手机发送一条炸弹短消息，以清除手机终端上所有数据和设置信息。当用户邮箱的密码修改后，用户必须在手机终端上修改密码才可以继续使用移动办公服务3.5.4 用户权限安全策略l 企业电力巡检应用系统服务器设定仅对MAE平台服务器的IP开放端口；其他任何IP无访问权限。l 企业邮件服务器设定发送验证，只有通过验证的合法用户才能发送邮件，外部非法用户则无法通过企业服务器发送垃圾邮件。立通MAE系统平台具有多种策略确保企业电力巡检系统和MAE服务器的安全，完全能够为企业提供全面周到的保护。立通MAE系统，完全符合中国移动的各项规范：l 移动邮件推送标准l MAS2.0规范l Web Service 标准SOAP接口规范目前已在国内各个省市开展业务，越来越多的企业用户正在使用着这项业务。大量的实践证明，立通MAE系统对电力巡检系统服务器端口的使用是安全的。3.6 系统运行环境3.6.1 硬件环境机器型号主要功能主要配置网络情况备注XXXX视频管理服务器Xeon 2.4*4 RAM 4G 1T HDD100/1000M接入互联网XXXXXMAE服务器Xeon 2.4*4 RAM 4G 1T HDD100/1000M接入互联网手持定制终端手持定制终端Windows Mobile 6.1操作系统内置RFID、GPS模块支持3G3.6.2 软件环境机器用途安装软件操作系统要求网络情况备注视频管理服务器无MicrosoftWindows Server 2000简体中文版企业版sp4。MicrosoftWindows Server 2003简体中文版企业版sp1及以后版本100/1000M接入互联网MAE服务器Microsoft Office 2003企业版MicrosoftWindows Server 2000简体中文版企业版sp4。MicrosoftWindows Server 2003简体中文版企业版sp1及以后版本100/1000M接入互联网手持定制终端Windows Mobile 6.13G3.6.3 移动终端移动终端支持多种通信方式（包括无线局域网、无线广域网或通过通讯座进行数据下载）实现数据交换的能力使系统可以满足各电力企业不同的现场情况 内置RFID（射频识别）和GPS定位的能力，并保证设备工业等级，以适应不同的电力企业采用的现场巡检点的设备情况 具备键盘输入和在强光下可视触摸屏输入的功能，支持手写输入 以满足常规资料检索和特殊状况记录的要求。终端支持Microsoft Windows Mobile系统。4 方案收益电力巡检移动应用系统解决的电力企业的诸多棘手问题，为企业带来切实的收益，主要体现在一下主要几个方面： 方便了巡检人员的巡检和提交巡检结果，减少了人为错误的机率 确保了巡检人员到位，保证了巡检质量和巡检工作的管理效率 由于缺陷搜集和处理质量及效率的大幅度提高，输电线路的稳定性也得到了保障 无线通讯技术及GPS定位技术的应用，大大提高了电力巡检的工作效率 简化了电力巡检操作，节省了大量的附属设施、交通费、运维费的开支，为电力企业降低运营成本； 供了高效的数据分析和统计功能，提高了管理人员处理缺陷的效率 符合标准的系统为业务扩展做好了准备 5 服务支持5.1 三级服务体系立通公司建立了规范化，高水平的运营支撑体系 形成了覆盖全国的三级服务支撑网络5.2 服务支撑内容服务类型服务承诺客户支持电话问题交流800400电话客户服