掌上电脑担纲的智能化电子巡检系统——
机房、基站、变电所、线路等代维管理的千里眼
翟玉杰
摘要 本系统具有智能化管理和电子化数据采集功能。系统通过前台管理电脑编辑巡检计划，自动接收、存储巡检数据，并自动筛选异常和漏检、数据查询、统计处理。系统通过手持数据采集器执行巡检计划，通过登录识别人、通过RFID识别设备，智能人机界面，通过点选文字项、自动添加小数点、提示数据异常、红外数据接口自动采集电表数据、定时蜂鸣、地址导航、长期存储、现场查询设备资料等电子技术提高了数据采集效率。经一年来的实际应用和改进，消除了谎检、误检、漏检、重检、废检，取代了纸质记录，及时发现了多起设备隐患，提高了维护水平，保障了网络安全运行。
关键词 巡检 掌上电脑 智能化 电子化
1 概述
1.1 智能电子化巡检系统区别于在线监控系统
智能电子化巡检系统可用于维护在线监控系统，从巡检项目上完成在线监控系统无法检测的数据，预防性维护等，如设备外观、噪音、气味、消防、安全、预防性试验/检测等。从巡检深度精度上，技术人员现场操作，进行高水平维护，可以使用高精度仪器设备。
设备巡检是一种先进的设备维护管理制度，它的指导思想是推行全员和全面质量管理，以“预防性维护”来取代“计划维修”。同时减少多发性的“故障抢修”，日常巡检则是预防性维护的基础，只有提高设备的巡检水平，才能提高设备的运行质量，延长使用寿命。集中监控系统虽然能够提供设备实时报警和部分运行数据，但是无法取代设备巡检。
1.2 设备巡检的作用和意义
实行设备巡检制度能使设备的隐患和异常及时得到发现和解决，保证设备经常处于良好的技术状态，提高设备完好率和利用率。由于每项检查作业都有明确、量化的检测评定标准，既保证了每次检查和维护的质量，使突发性事故的可能性降到最低限度，又减少了事后抢修的工作量，有利于增加生产和降低维修费用。设备巡检工作目标明确、考核具体、管理规范，有利于推行各种经济责任制，提高工作效率，减少专职检修人员。有利于建立完整的设备技术资料档案，便于信息反馈和实现计算机辅助管理，提高设备管理的现代化水平。
1.3 人工巡检存在的问题
判断巡检数据困难：设备型号、性能各异，设备资料随身携带和查阅不便，现场巡检一般靠经验判断，没有统一的巡检标准，排查故障隐患困难重重。数据严重浪费：巡检纸质记录的形式五花八门，手工记录难以识别，纸质记录不易保存，数据查询不便，利用率低，造成了大量信息浪费。巡检管理困难：只能现场抽查，考核存在漏洞。谎检、误检、漏检难以消除。
1.4 设计目标
大幅度地提高巡检工作的质量、效率，降低巡检成本，最大限度地减小漏检、错检，实现设备巡检从工作计划安排、实施执行、判断处理、考核改进形成一个良性的闭环管理系统，从蛛丝马迹中寻找故障隐患，尽可能地将设备的缺陷消灭在萌芽阶段，在操作和维护上实现标准化、规范化、电子化，防止误操作，将巡检人员从繁琐的、重复的劳动中解放出来，真正提高劳动生产率，可用于机房、基站、变电所等设备巡检的开放式智能化电子巡检系统，立足于辽宁电信浑南变电所的日常巡检管理中，完全解决人工巡检存在的问题和难点。
1.5 技术要求
1) 防止检查人员不到现场等产生的谎检；
2) 防止巡检点错乱、判断标准不一等产生的误检
3) 防止已列入检查点的重要部位的漏检；
4) 防止查出的问题总得不到解决等产生的重检。
5) 防止纸质记录辨认、保存和查阅困难等产生的废检。
2． 智能化电子巡检系统结构
2.1 设备巡检的主要环节
设备巡检的内容包括巡检点、巡检项目、巡检周期、巡检方法、巡检标准、巡检人员等等，巡检的内容随着设备种类和工作条件不同而变化，还要依据设备的可靠性指标、使用时间等综合确定。巡检内容也受巡检周期的影响，巡检周期一般为小时、日、周、月、季、年，其巡检内容根据需要伺时而动。一般来说，短周期的巡检作业，巡检内容简单，目的是及时发现设备异常，防患于未然，保证设备正常运转。长周期巡检作业，需要专业技术人员凭感官和专用检测工具，定期对设备的技术状态进行全面检查和测定。测定设备的劣化程度、精度和功能参数，查明设备异常、历史报警的原因，为进行参数调整和安排计划修理提供依据，使设备保持规定的性能。总之任何设备的巡检，都必须做好以下几个环节的工作。
1) 确定检查点。一般应将设备的关键部位和薄弱环列为检查点。但关键部位和薄弱环节的确定与设备的结构、工作条件、设备运行及设备在生产中所处的地位有很大关系。薄弱环节包括为多发故障点或故障类型。检查点选择不当或数量过少，难以达到预定的目的；检查点过多，势必造成经济上不合理。因此，必须全面考虑以上因素，合理确定检查点的部位和数量。检查点一经确定，不应随意变更，但必要时可以调整。
2) 确定巡检项目。确定巡检项目就是确定各检查点的作业内容，如温度、散热、电压、电流、噪声、压力、消防、外观、环境、安全以及报警记录等。确定检查项目时，除依据必要性外，还要考虑巡检人员的技术水平检测工具的配套情况。巡检项目确定后，应将其规范化并登记在巡检卡中。
3) 制定巡检判定标准。根据设备制造厂家提供的技术要求和实践经验，制定出各检查项目的判定标准。判定标准要尽可能定量化，如温度、散热、电压、电流、噪声、压力等数据量均应有确切的数量界限，外观、环境、安全以及报警记录等状态量均应有确切的判断界限，以便于检测和判定。制定的判定标准要附在检查项目表内。
4) 确定巡检周期。巡检周期应根据检查点在保证生产或安全上的作用，设备运行特点和设备说明书的要求，并结合故障与劣化倾向、维修经验等来确定，切不可过长或过短。巡检周期过长，设备异常和劣化情况不能及时发现，失去了巡检的意义；巡检周期过短。会加大检查工作量，增加费用支出。巡检周期的最后确定，需要一个摸索试行的过程，一般可先拟定一个巡检周期试行一段时间（如一年），再通过对试行期间的维修记录、故障和生产情况等进行全面的分析研究，确定一个切合实际的巡检周期。
5) 确定巡检方法和条件。根据巡检的目的和要求，规定各检查项目所采用的检查等，都应具体规定。检查方法和作业条件确定后，就成为规范化的作业程序，巡检方法和作业条件。例如，《中国电信电源、空调维护规程》（试行）明确规定了蓄电池的维护、变流设备的维护、UPS设备的维护、变配电设备的维护、发电机组的维护、动力及环境监控系统设备维护、防雷接地系统的维护、空调的维护等巡检方法和作业条件。
6) 确定巡检人员。所有检查任务必须落实到人，也就是明确各类巡检的执行入员。短周期的巡检工作一般应由代维人员和电信专业人员负责，检查设备指示灯，显示数据、设备散热等简单作业，易于及时发现问题、设备在运行中一旦出现故障征兆，能够尽快处理、尽快报告。定期巡检由于工作内容复杂，作业量大，操作技术要求高，应由厂家技术人员和电信专业人员负责，以保证检查的质量和效率。确定巡检人员时，要与一定形式的责任制度相结合，力求做到责任明确，要求具体，任务落实。
7) 编制设备巡检卡。为了指导设备巡检工作，需要将各检查点、检查项目、检查周期、检查方法、判定标准以及规定的记录符号等内容编制成规范的表格，作为巡检人员实施检查作业的依据。这种表格称为设备巡检卡。巡检卡既是考查巡检工作执行情况、统计设备维修资料、进行设备技术状态分析的原始记录，又是维修控制和管理中的重要技术文件，编制巡检卡时，文字和符号要力求准确具体，简明规范、以便于掌握和使用。
8) 做好巡检管理工作。企业要建立健全各级巡检管理组织机构，形成设备巡检管理网络；制定有关人员的岗位责任制，做到职责落实，奖罚分明；加强信息反馈和管理，定期汇总、整理各种巡检记录，并按要求分类归档。设备管理部门要做好巡检的检查、考核和奖评工作。
变电所智能化电子巡检系统结构如图1。
图1
2.1 硬件配置
① 前台管理电脑和上级数据服务器：PC机，P4 2G，1G内存，80G硬盘
②手持数据采集器：新大陆PT980采集器： CPU：XScale PXA 270, 312MHz；SDRAM: 64 MB；NAND Flash: 128MB； 262K色TFT触写屏， 2.8英吋，240*320 dots；键盘：25 键；MTBF：10000 小时；接口： USB：Host & Slave1.1；待机时间：≧150小时；重量：250克；外观尺寸：156 (长)mm * 72 (宽)mm * 31 (高) mm；内置红外抄表读头和EM射频标签读头。
③设备RFID电子标签：EM 125k ID只读标签
④服务器操作系统： Win2000，WinXP，Win2003，Vista均可
⑤前台管理电脑和上级数据服务器数据库：SQL SERVER 2000
⑥手持机操作系统： WinCE5.0
⑦手持机数据库： SQLite
2.2 系统流程
智能化电子巡检系统由智能化巡检管理和电子化巡检两大部分组成。前台管理电脑和上级服务器用于实现智能化巡检管理；电子数据采集器和设备RFID抗金属标签用于用于电子化巡检。智能化巡检管理软件主要包括设备账目管理、巡检点管理、巡检项目管理、巡检判定标准管理、巡检周期管理、巡检人员管理、巡检记录管理、巡检的绩效管理等功能模块，可实现运行数据的查询、故障统计、隐患分析，及时提供给管理者和决策者必要的信息。电子数据采集器软件接受前台管理电脑下发的设备资料、人员资料、巡检计划、巡检路线等，生成巡检任务。巡检人员通过RFID钥匙扣登录后，在现场扫描的设备的RFID标签时，电子数据采集器能够自动识别巡检人员和巡检设备。电子数据采集器自动显示该设备的基本资料、检查项目、巡检标准，数据类型等，一般设备巡检通过手动录入数据，电能表的数据使用红外接口自动采集。电子数据采集器具有强大的数据保存功能，可以在适当时候把采集到的数据上传到前台管理电脑中，前台管理电脑可以自动处理数据，如自动筛选异常数据和漏检数据。也可以通过上述功能软件后台处理。
通过对掌上电脑进行的二次开发，可将该电子数据采集器推广至其他巡检现场，如：机房、基站、城域网、接入网等，尤其适用于对设备运行数据要求较高的场所。智能化电子巡检系统的流程如图2。
3 智能化电子巡检系统的管理软件
智能化电子巡检系统的管理软件通过前台管理电脑运行。实际运行界面如图3。
图3
智能化电子巡检系统的管理软件是一个可修改的闭环系统，通过前台管理电脑实现巡检管理的全部职能，系统的管理项目和功能项目全部采用模块化设计，为兼容其他设备巡检系统打好基础。
3.1 设备台账管理模块
设备台账管理模块是通过建立数据库，存储巡检设备的台帐和附加信息，并随时进行录入、删减、编辑、查询。内容包括：设备编号、设备名称及对应的RFID标签编号等信息，添加或修改数据按“编辑”按钮，此时表格进入可编辑状态，可自行加减巡检点，编辑巡检项目代码和电子标签，并将电子标签粘贴到相关设备上。输入操作可以直接在表格上完成，也可从Excel表格里导入。
3.2 巡检内容管理模块
巡检内容管理模块是对各种巡检点的巡检项目、数据种类、数据标准范围等进行编辑、存储、查询功能软件。设置巡检设备的巡检项、巡检数据格式、异常判定标准、巡检周期等，可在巡检内容菜单上双击设备名称，弹出运行界面。
图4
把巡检设备作为一个巡检点，可以设置不同的检查项目，每个项目可以设置温度、电压、电流、电量等数值量巡检数据，也可以设置指示灯亮/灭、开关分/合、设备正常/异常等逻辑量巡检数据，还可以设置显示屏、报警记录、事件等文字巡检数据。
3.3 巡检点管理模块
巡检点管理模块是对巡检路线、巡检顺序等进行编辑、存储、查询的功能软件，巡检路线是巡检站点的集合，应充分考虑巡检设备时的最优线路，减少路程浪费，提高巡检效率。手持终端可自动进行线路导航，提示下一巡检点。
3.4 人员管理模块
人员管理模块是对巡检人员的自然资料，包括姓名、职称、简历、住址、电话等数据进行编辑、存储、查询。
3.5 值班管理模块
值班管理模块是对值班表进行编辑、存储、查询的功能软件，可进行周期性排班和临时排班，设置值班员的分组和轮值时段、周期等。
3.6 查询管理模块
查询管理模块是智能化电子巡检系统对巡检数据进行接收、处理、存储、查询的管理软件，接收电子数据采集器的数据后自动完成排查异常和漏检数据，还可以按照巡检人、巡检时间、巡检设备、巡检数据正常异常等参数分类查询数据。
3.7 抄表记录管理模块
抄表记录管理模块可管理电能表的各种记录。电子数据采集器通过红外接口接收电能表的各种数据，上传到智能化电子巡检系统管理软件平台后，由抄表记录管理模块进行处理、存储、查询。
3.8 巡检绩效管理模块
PDA掌上电脑数据采集器不仅记录巡检工作人员到达“检查点”的时刻，而且记录巡检工作人员巡检完毕并输入巡检结果后的时刻，这样既可以考核巡检工作人员的巡检到位情况，又可以考核巡检人员工作的认真程度。巡检绩效管理模块就是通过统计巡检任务的漏检次数，统计巡检到位率。可按照巡检人、巡检时段、巡检设备等分类统计查询、存储。
3.9 安全维护模块
对数据库进行备份、恢复、压缩、清空的功能软件。
3.10 帮助模块
针对软件的操作方法、技术要求等进行说明的帮助软件。
3.11 备用模块
为了满足将来发展的需要，开放式的系统设计预留的功能模块。
巡检任务包含检巡人、巡检时间、巡检点、巡检路线等
4 电子化巡检系统
变电所智能化电子巡检系统由PDA掌上电脑构成的电子数据采集器和RFID电子标识组成。电子数据采集器首先从前台管理电脑的巡检管理系统下载的基础信息和巡检任务，电子数据采集器通过二级数据库存储设备的运行数据、状态描述、巡检标准等资料，生成巡检任务。电子数据采集器通过显示巡检人姓名、巡检点进行巡检任务导航。巡检人手持电子数据采集器扫描设备的RFID电子标识后，手持电子数据采集器自动显示巡检项目及其采集数据填空，可输入数字、点选词库、输入文字完成现场数据的采集和存储，如各种电压、电流、温度等数字量；或选择各种指示灯亮/灭；各种开关分/合、设备正常/异常等逻辑量；或选择设备发生事件等文字量。巡检完成后将数据传给前台管理电脑，经处理后再保存到上级数据服务器的数据库中。
4.1.1 RFID电子标识
RFID是Radio Frequency Identification的缩写．即射频识别。俗称电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术．它通过射频信号自动识别目标并获取相关数据。具有难以复制，不易混淆，信赖性强；可以远距离读取，满足安全距离等优点。电子化巡检系统通过RFID识别技术进行人员识别和设备识别，实现了操作人、设备现场、巡检时间、巡检记录数字化结合的自动巡检系统，大大提高了设备巡检效率。
4.1.2 巡检人员登录
电子数据采集器的巡检程序启动后，首先弹出登录界面，巡检员接班后要读取自己的钥匙扣，才能进入电子巡检系统，登录后，如果当天有巡检任务会在界面下方显示当班巡检员及巡检时段，如果显示“无任务”请先确认一下当天的巡检员，并重新登录。
4.1.3 下载巡检任务
当设备台账、巡检内容、线路分配、员工资料、值班设置等基础数据完成添加或更新内容后，需要重新向手持机下发，以确保手持机与服务器数据库的数据同步一致。用USB数据线连接好电子数据采集器和前台管理电脑，点击智能化电子巡检系统管理软件的主运行界面的下发数据按钮，然后复选框中选择要下发的数据项，按“开始”下发，弹出一个进步条指示传输进度，下发数据结束时会有信息提示，提示成功表明手持机数据已完成更新，如果提示失败的话，则检查数据连线是否接好并重新下发数据。电子数据采集器根据上述巡检计划、值班表等巡检任务参数，自动生成一个包含巡检人、巡检设备、巡检时间段组成的巡检任务，只要没有达到循环次数或循环时间段，就自动重复循环，自动提示设备巡检人员按照一套预先定义好的、规范化的巡检流程来进行巡检，真正实现了设备巡检流程的自动化。
4.1.4 巡检数据采集
电子数据采集器自动提示巡检人、巡检时段、巡检任务，维护人员到达设备现场，按提示的设巡检点对准设备的RFID标签并按“SCAN”键读取，设备的巡检项目的数据填空自动显示于屏幕上。巡检数据包括各种电压、电流、温度等数字量；各种指示灯亮灭、各种开关分合、设备正常异常等逻辑量；设备发生事件描述等文字量。每个巡检时间段（2小时）内，设备标签只读一次；设备巡检完毕，自动导航，提示下一巡检点。在数据录入过程中，系统会自动进行数据有效性检查，如果数据非法或越限，系统会提示操作员确认输入或进行修改。只有完成了当前项目的数据采集工作，才能进行下一项目的操作，以避免作业人员的工作遗漏。到其他地点重复进行读取地点卡、录入巡检数据、保存巡检记录三个过程，直至完成一次巡检任务。
（1） 状态量输入。巡检点的状态量巡检数据一般只需简单地选择正常和异常。系统默认选择正常；当巡检项目异常时，需要单独点选选异常项，输入结束后点选保存，进入下一项。
（2） 数字量输入。如点选数字量巡检项目，会弹出数据输入框，例如电压输入选项直接输入3位数字即可，小数点可自动加上。
（3） 异常判断。在运行数据录入过程中，会进行数据有效性检查，如果数据非法或变量越限，会提示操作员确认输入或进行修改。输入数值后电子数据采集器自动判断对应的异常等级，输入框会有颜色提示，浅绿色是正常，黄色为重大，红色为紧急。
（4） 采集数据的查询修改。系统为用户提供两种查询方式：一是直接扫描设备电子标签来查询某台设备中某一项目的巡检结果；二是依次选择巡检组、巡检设备、巡检项目号、日期、班次来查询。对于每个用户，系统仅授权修改或删除自己在当天当班次所录入的巡检记录，对其他用户录入的巡检记录只可查询。
（5） 巡检任务导航。当所有巡检项都已检查完毕，按“保存”按钮保存数据，如果还有漏项，会有提示弹出未输入的数据项，完成数据采集后，手持数据采集器根据巡检路线自动提示下一个巡检点，直至巡检全部结束。任务完成后自动显示完成提示，说明本时段的巡检结束。等到下一时段的巡检时间到了，电子数据采集器自动响铃提示员工上岗。
（6） 红外抄表。对于具有红外接口的设备，可通过红外接口读取数据。电度表的抄录、处理一直存在记录量大、容易出错的问题，我们采用的电能表红外通讯模块是依据国家电力工业部颁发的电力行业标准《多功能电能表通讯规约DL/T645》的调制型红外光接口，读取数据包括总电量、电量（峰）、电量（平）、电量（谷）市电电压，市电电流、市电故障、有功功率、无功功率等变电所的总要运行数据，既准确性提高数据准确性有提高了数据采集效率。为方便电度表数据的查询处理，单独设立了红外抄表程序按钮，存储、查询十分便捷，可自行处理波动数据和每月电费。对于准确缴费、实施机房绿色节能具有重要意义。
（7） 数据上传。巡检结束后通过USB数据线，可将掌上电脑内的巡检数据上传至前台管理电脑中的智能化巡检系统管理软件平台上。电子数据采集器的数据存储量可满足每月上传一次，上传数据时可选择清空或保留，采用闪存可以保证数据不丢失。将采集到的巡检数据上传至前台管理电脑后自动产生漏检和异常报告即完成数据采集过程。
5 智能化电子巡检系统的数据管理
5.1 数据自动筛选
运行于前台管理电脑的智能化电子巡检系统软件平台每次接收电子化数据采集器的数据后自动筛选出异常数据和漏检数据，同时自动识别新增的数据，填写进SQL数据库便于查询。由于电子化数据采集器与智能化电子巡检系统软件平台的巡检资料数据相同，电子数据采集器自动判断的异常数据也适用智能化电子巡检系统软件平台中，并且在数据接收后立即筛选到智能化电子巡检系统软件平台上端，浅绿色是正常，黄色为重大，红色为紧急。这样可以以最快的速度提醒操作员异常数据，及时处理，如图5。
图5
5.2 数据查询
在系统授权的范围内，巡检人员可以对所有巡检记录进行实时查询、修改、删除、打印。进行数据查询可以按照日期范围、时段、数据状态（正常、重大、紧急）、设备名称、巡检人的要素进行交集搜索。系统管理软件自动对数据进行分析，自动生成漏检和异常报告，并可以转出到EXCEL中。可进行多种条件的数据查询，满足用户的实际需要。
6 结束语
智能电子化巡检系统于2010 年应用于浑南变电所，从开始值班员不理解、消极反对，到逐渐熟悉使用，到今天难以割舍，说明智能电子化巡检系统是计算机技术应用于维护巡检方面的成功典型，适用于所有的现场管理，尤其适用于重复性的计算机应用项目，如：设备识别、设备资料显示、历史记录显示、巡检时间和数据记录、人员识别、巡检计划转化为巡检任务、巡检任务提醒、数据查询、备份、导出、导入、巡检绩效考核等等，可具体应用于线路、基站、电源设备、机房值班等现场周期性巡检，对于传统的巡检管理改革具有革命性的指导意义。
由传统的人工巡检到智能化电子巡检，从某种意义上来说是质的飞跃，不仅把我们从繁重人工劳动中解放出来，也为保证巡检数据的客观性、及时性、有效性提供了有效工具。在通讯网络不断被扩大、维护队伍日益壮大的今天，智能化电子巡检系统可以说是设备巡检的主神经，是保证网络安全运行的撒手锏。
参考文献
[1]王明衍，杨寅华智能化巡回检查管理系统上海工程技术大学学报第2004年12月 18卷第4期 [336-338]
[2]李和平，黎福海．基于MF RC500的Mifare射频卡读写器设计lJ】．电测与仪表，2007，(09)．
[3]李斌，李文锋．智能物流中面向RFID的信息融合研究【J】．电子科技大学学报，2007，(06)
作者 翟玉杰，