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摘要：合理采用物联网技术为变电站电力系统构建智慧建设及运维平台，不仅能达到优化变电站电力建设的效果，还能达到全程可视化控制的目的。本文先分析支撑智慧建设及运维的变电站电力物联网技术，再提出几点技术应用的建议，希望为变电站电力智慧建设及运维发展水平的提升提供帮助。
关键词：智慧建设；运维；变电站电力；物联网技术
Research and application of substation power Internet of things technology supporting smart construction and operation and maintenance
Zhang Chao,Yang Yu
(Anhui Electric Power Design Institute,Hefei Anhui,230000)
Abstract:The rational use of the Internet of Things technology to build a smart construction and smart operation and maintenance platform for the substation power system can not only optimize the effect of substation power construction,but also achieve the purpose of whole-process visual control.This paperfirst analyzes the substation power Internet of Things technology that supports smart construction and operation and maintenance,and then puts forward some technical application suggestions,hoping to provide help for the improvement of the development level of substation power smart construction and smart operation and maintenance.
Key words:smart construction;operation and maintenance;substation power;internet of things technology
一、支撑智慧建设与运维的变电站电力物联网技术分析
支撑智慧建设和运维的变电站电力物联网技术架构主要涉及感知层次、网络层次、平台层次及应用层次。感知层次是通过传感器技术对信息进行全面接入处理。网络层次需要开发协同一体化类型的通信网络系统，以确保数据信息、模型传输的安全性与高效性。平台层次需要以一体化云平台为基础，实现数据信息的互联、互通、共享。应用层次是以其他层次为基础和支撑，按照应用的场景和需求等方面进行应用功能的开发。
二、变电站电力物联网技术在智慧建设中的应用
变电站电力系统智慧建设采用物联网技术的目的是通过物联网技术进行智慧工地现场的实时感知、在线服务、透明性监管和智能化分析。同时，需完善技术应用的整体架构，设置基础设施层次、工地感知层次与现场感知层次。另外，应构建智慧工地系统，如图1所示，构建完善的智慧工地系统，能充分发挥变电站电力物联网技术在智慧建设中的支撑作用。
(一)完善技术应用的架构
1.基础设施的层次
基础设施层次既需要配置移动终端、RFID技术、身份证读卡器、指纹识别与生物识别仪等基础设施和设备，还需要配置门禁和考勤基础设施，引进现代化的CSS定位设施、光学定位设施、卫星定位设施、RFID定位设施等设备。另外，需配置固定类型、便携类型、单兵类型的视频监控设施，配置电子围栏和临边防护器等区域性管理设施，引进工程测量的全站仪设施、水准仪设施及高级三维扫描仪设施，着重配置高危监测设施和绿色化施工监测设施。
2.工地感知的层次
第一，在整体系统中，应完善工地感知层次的可视化感知功能，采用视频监控设备采集各类视频图像数据信息，利用监控画面、数码图像和虚拟现实场景等方式对工程现场进行仿真模拟，以达到对现场进行可视化感知的目的。第二，采用标识和识别设施、门禁和考勤设施及定位设施等设备，对智慧建设过程中的人力资源、车辆资源、工器具资源、设备资源和材料资源等形成数字标签，以达到准确识别与感知的目的。第三，对区域性管理设施、工程测量设施和网络系统进行整合，通过网络系统平台实时、准确地获取现场的场地空间信息，以此达到现场空间的感知目的。第四，通过高危监测设备感知深基坑施工、高大支模施工、塔吊施工和升降机施工的风险隐患。第五，使用绿色施工监测设备进行施工现场的气象感知、扬尘感知、噪声感知、用水量感知及用电量感知，便于严格开展绿色化施工[1]。
3.现场管理的层次
第一，在现场管理层次中应合理设置通信方面的基础设施，将有线接入技术与无线接入技术结合起来，合理改善现场的网络通信现状，同时引进移动终端设施和物联网终端设施等设备，有效进行信息的采集和推送。第二，科学开展智慧建设资源管理，综合管控人员、车辆、材料与设备，合理管理场地空间安全、进度及质量，通过物联网可视化技术实时监控现场各类资源和各个工序进度，以及时对进度延期风险进行预警。同时，应提前识别现场的安全风险隐患及质量风险隐患等问题，保证安全管理和质量管理效果。第三，在现场管理层次中需重点控制技术造价，通过物联网技术智能化查阅项目设计图纸与技术资料，并认真审查项目造价预算编制的内容，对比预算编制和预算执行的差异性，提出控制造价的科学建议和对策。第四，为有效控制造价，可以通过物联网技术构建设计变更与签证变更审核模块，利用模块全面审查设计变更情况和签证变更情况，以此有针对性地控制造价，预防预算超支问题。
(二)完善技术实施方案
变电站电力物联网技术的应用，不仅需要构建完善的智慧建设系统架构，还需要制订完善的技术实施方案。
1.制订人员管理方案
为确保在变电站电力智慧建设过程中能够有效利用物联网技术进行人员管理，工作人员应积极采用先进的北斗技术和GPS技术进行人员室外定位，通过蓝牙技术、超宽带技术、CSS技术与RFID技术等进行人员的室内定位，以此减少定位工作成本，提升定位信息的精准性和可靠性。
2.制订物资管理方案
在物资管理工作中采用先进的物联网技术，可通过智慧化的管理方式进行物资运输、到货、质量等方面的控制。首先，在物资运输环节中，可通过RFID技术对物资进行管控，在物资出厂阶段粘贴电子标签、设置北斗定位跟踪器设备，如此，在物资发货后，工作人员就可以利用移动终端实时了解物资的运输情况和到货情况。其次，在物资到货后，管理人员可以利用手机移动终端扫描电子标签，以实现到货交接和验收填报。最后，物资质量管理人员可通过手机移动终端上报物资的损坏问题及供应商的现场服务需求信息等，并附带照片，等问题处理完毕后，实现相关闭环操作。
3.制订作业管理方案
在变电站智慧建设的作业管理中，可以采用先进的物联网技术进行作业进度控制、违规监控和施工模拟。首先，工作人员在系统内部填报工程各个工序的开始时间与完成时间的信息后，物联网综合管理系统能够自动分析每个标段、每个工序的进度情况，进而汇总进度数据表，利用进度横道图的形式将计划进度和实际进度的差异展示出来，帮助管理部门高效控制项目建设进度。其次，在项目建设管理期间，可通过物联网技术对违规行为进行监控，借助智能化图像分析技术方式和边缘计算技术方式等实现视频数据信息的预警处理与智能化分析处理的目的，自动识别各类违规违章行为，例如工作人员没有佩戴安全帽、高空作业没有系安全带、闯入电子围栏境界区域、人员和岗位工作不一致等问题。如此，既能提升现场违规监控工作的智能化水平，又能精准防控安全风险，高效开展治理工作。最后，在施工模拟过程中，可采用三维仿真技术和MR技术等构建项目虚拟仿真情景，沉浸式进行现场一次设备安装、二次设备安装及其他电力设备安装的模拟仿真，构建三维模型，根据场景模拟的情况对现场施工进行反馈，从而促进施工人员和虚拟场景之间的互动，保证施工人员的精准作业[2]。
三、变电站电力物联网技术在智慧运维中的应用
(一)完善可视化运维机制
在变电站智慧运维工作中采用电力物联网技术，需重点构建完善的可视化运维工作机制，有机整合高清视频类型与红外测温类型的系统，采用先进的人工智能技术、边缘计算技术、MR技术、物联网技术和图像识别技术等，对变电站进行全面、实时的可视化监视。在这一过程中，该机制可以借助高清视频联动功能与设施监控系统进行相互联动，从而确保变电站设备巡检工作的高效开展。以远程巡检代替传统的人工巡检方式，及时识别设备故障问题，有效开展运维作业流程的管控工作，为变电站的运维和检修工作提供支撑。
(二)完善系统的功能框架
在应用变电站电力物联网技术支撑智慧运维时，相关部门应重点优化和完善系统的功能框架，具体包括以下几方面。第一，表现层次。该层次能够实现变电站智慧运维过程中多个场景的并列展示、数据信息的关联展示及多个信息的择要展示。第二，应用层次。该层次可实现智能化巡检工作的高级应用，采用高清摄像头设备进行智能化巡检。第三，数据资源层次。在该层次中，可收集存储高清视频、红外测温、主设备与辅助设备监控等数据信息。第四，平面支撑层次。高效完成样本数据信息采集操作，深度学习算法操作、边缘计算操作、图像识别操作。第五，设置标准化的接口，以保证操作系统、硬件设备、网络系统与数据库系统的安全接入。
(三)完善系统的应用方案
1.制订智能巡检可视化技术方案
变电站智慧运维工作人员在实际工作中可以利用系统进行各类视图的切换处理，合理选择智慧巡检的路线、点位和设备，以智能化映射模型判断需要调用的摄像机位置和数量，明确预置位的图像，将各类图像展示出来。
2.制订设备温度监控的技术方案
使用双光谱云台红外热成像测温摄像机设备对主变压器设备、刀闸设备、线夹部件及接头部件进行测温监控处理，智能化识别接头松动风险、套管过热风险和接触不良风险，同时进行电弧故障预警、短路故障预警、烧毁和起火故障预警，以此达到自动化巡检、预警和温差趋势分析的目的。
3.制订智能化识别的可视化技术方案
智慧运维系统应统一进行高清摄像头的管理，构建变电站、设备、巡检点位及摄像机等方面的映射关系，采用特定性、周期性与自动化巡检的方式，通过可视化系统展示结果，以此明确是否存在异物问题、油位异常问题、渗漏油问题及开关与刀闸分合状态问题等，准确识别和展示开关状态、刀闸状态和表计读数状态。
4.制订智能化分析的可视化技术方案
运用智慧运维系统自动生成运维工作的操作票，一键启动操作步骤，对主站系统情况进行校核分析，并按照运维顺序执行操作工作，智能判断设备状态。
5.制订MR技术的应用方案
使用MR眼镜扫描设备上的二维码与RFID标签，对设备中包含的信息进行解析，以文字和图片的形式展现出来。运维工作人员可以利用MR眼镜了解平台发送的操作票流程，按照流程指示开展工作，避免出现误操作的问题。运维人员可以通过MR技术打破时间与空间层面的限制，远程开展运维操控，和现场人员进行动态化语音交互，进而增强智慧运维的交互体验感。
四、结语
综上所述，在支撑智慧建设与运维的变电站电力物联网技术的应用过程中，应重点结合变电站智慧建设和智慧运维的需求，完善各类系统架构和功能，确保能够利用物联网技术构建相应的智慧建设和智慧运维系统，提升变电站建设过程中现场管理、资源管理、安全和质量管理等工作的智慧化水平，提升变电站运维工作的智能化程度。
【参考文献】
[1]严亚兵，黎刚，李辉，等.智慧变电站监控系统智能联动技术浅析[J].湖南电力，2020(3).
[2]方晶晶，常海青.泛在电力物联网在智能变电站中的应用与展望[J].电工电气，2020(04).
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