導語：新型變電物資綜合信息管理平臺研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:變電物資具有數量龐大和型號多樣化等特點，無論是信息采集手段，還是物資管理手段，對于電網公司設備管理部門均面臨著巨大的挑戰。基于此，提出了新型變電物資綜合信息管理平臺的解決方案，設計了平臺系統的軟件架構和硬件結構，包括APP程序、Windows程序、網絡通訊和智能倉庫等。所設計的智能倉庫采用射頻識別技術和人臉識別技術作為物資入庫和出庫信息的交互，采用Q－learning的RFID防沖突技術，避免了多個RFID標簽同時掃描造成數據丟失的問題;采用基于人臉幾何特征和局部描述子的三維人臉識別算法來解決人臉面部表情對識別精度的影響;并采用線性規劃模型和信息安全主動防御技術解決智能倉庫的物資優化分配問題和網絡安全問題。通過運用所提解決方案，將實現變電物資的智能化、科學化和標準化管理。

關鍵詞:物資管理;智能倉庫;射頻識別;人臉識別;Q－learning

變電站是現代電力系統的中樞，其安全穩定運行直接關系著整個電網的安全，也關系著用戶的用電安全［1－2］。隨著智能變電站技術的發展，變電設備的高度集成化和智能化導致設備內部集成了大量的零部件，某個小部件損壞即可造成變電設備異常運行甚至損壞，嚴重影響電網運行。電網公司變電運檢部門會定期對變電設備進行巡視，變電物資儲備是保證變電設備故障后進行檢修的前提。現有變電物資管理手段缺乏，均為人工管理，致使備品備件歷史信息丟失，物資管理資料零散，嚴重制約著變電設備的檢修工作。因此，合理、科學和規劃地管理變電物資具有重要的實際意義。在電力物資管理系統方面，文獻［3］將數據庫技術和工作流技術相結合，建立了電力物資管理信息系統。文獻［4］采用QRCode二維條形技術搭建了電廠物資管理系統，有效地解決了電廠物資信息的錄入問題。文獻［5］在現有電網公司ERP系統上基于掌上電腦技術構建了電力物資到貨管理信息系統，實時高效完成物資到貨驗收。在電力物資管理硬件設計方面，文獻［6］利用RFID技術建立了電力物資倉儲管理系統，管理系統通過網絡協議與倉庫內自動化設備集成，提高了電力物資倉儲管理水平。上述研究成果具有一定的指導意義，但多數研究是從管理系統出發，更多考慮數據信息管理。大多數研究均缺乏硬件支撐，與實際情況不符，也并未考慮物資采購流程化、出入庫智能化和管理標準化。下面結合國網成都供電公司變電檢修中心實際情況和變電物資特有屬性，提出了一套變電站物資綜合信息管理系統設計方案。該方案實現了從變電物資信息采集到出入庫，再到采購訂單自動生成和審核等一系列流程的智能化和標準化，最大程度地提高變電檢修中心的物資管理水平。

1RFID原理與技術

無線射頻識別(radiofrequencyidentification，RFID)技術是20世紀90年代興起的一種通過無線射頻的非接觸方式對目標加以識別并獲取相關數據的自動識別技術［7－8］，廣泛應用于工業、倉儲、交通和商業等領域。一套完善的RFID系統主要由射頻標簽、射頻讀寫器和計算機系統3部分組成，具體如圖1所示。圖1RFID系統組成結構射頻讀寫器通過內部的天線裝置向周圍發送無線信號能量，在信號輻射范圍內的射頻標簽通過電磁感應產生能量，利用這個能量將射頻標簽自身攜帶的編碼信息發送出去;或者是有源射頻標簽利用自身能量主動發送編碼信息，射頻讀寫器在規定范圍內將接受到的射頻標簽編碼信息進行解碼，并將解碼數據送至后臺計算機或者服務器進行展示或者其他處理。與傳統的條形碼或二維碼相比，使用RFID技術不需要接觸目標物體，只需保證目標物體的電子射頻標簽在射頻閱讀器感應或者接收范圍內即可完成信息識別。RFID系統的射頻閱讀器還可在短時間內對高速運動的目標物體和大批量的目標物體進行精確識別。

2平臺體系總體架構

新型變電物資綜合信息管理平臺包括軟件系統和硬件系統。軟件系統由APP程序和Windows程序組成。硬件系統由手持設備、RFID設備、高清攝像頭、服務器、顯示器、通訊設備和智能倉庫等組成。系統軟件總體架構如圖2所示。在軟件系統中，APP程序與手持移動設備搭配使用，Windows程序與電腦、服務器搭配使用。APP程序和Windows程序通過數據網絡或者無線網絡進行連接。在硬件系統中，手持設備首選手機或者平板電腦(PAD)。RFID設備包括RFID標簽、RFID閱讀器和RFID天線。高清攝像頭選用1080P及以上攝像頭。服務器包括數據服務器和Web服務器。顯示器需具備觸摸功能。通訊設備選用路由器、網關和集線器。智能倉庫是整個平臺的硬件核心，具有貨架、托盤和升降設備等基礎設備，并囊括了前面所述硬件設備。智能倉庫總體構成如圖3所示。

3平臺功能設計

變電物資綜合信息管理平臺可實現電網公司基礎信息歸檔、變電物資入庫管理、出庫管理、缺貨提醒、采購訂單智能生成與審核、信息智能查詢與統計以及系統管理等功能。下面將重點對上述功能內容進行詳細介紹。3．1基礎信息歸檔。基礎信息歸檔模塊的主要功能是對變電管理部門管轄變電站的所有主設備、輔助設備、各類備品備件(即組成電氣設備的零部件)和電網公司員工臉部等基本信息進行采集和歸檔，并定期對上述信息進行核對和更新。其中，設備的基本信息包括但不限于編碼、名稱、型號、物料編碼、生產日期與廠家、投運日期、缺陷、檢修記錄等。電網公司檢修人員通過手持設備對變電站內所有主設備、輔助設備和各類備品備件進行采集，形式包括視頻、圖片及文字等;回到單位后，通過局域無線網(該網絡隸屬于電網公司內網)將采集的信息錄入到變電物資綜合信息管理平臺，后臺系統運用智能編碼算法對設備，尤其是備品備件進行唯一編碼，建立倉儲檔案信息。智能倉庫管理員使用人臉識別器對單位員工臉部信息進行掃描，并將所有面像文件生成面紋編碼錄入到平臺。3．2變電物資入庫管理。電網公司變電物資到貨后，智能倉庫管理員先從變電物資綜合信息管理平臺調取物資信息，核對信息正確后，并使用RFID閱讀器制作變電物資的電子標簽，然后將物資放置智能倉庫對應位置，這樣就完成了變電物資入庫管理。3．3變電物資出庫管理。智能倉庫入口處有高清攝像頭，主要用于采集入庫人員的面部信息，與平臺中已存儲的面紋編碼進行對比，進行人臉識別校驗。因此，當檢修人員需要變電物資時，檢修人員直接進入智能倉庫找到對應的物資拿走即可，倉庫門口的RFID智能感應門框能自動完成變電物資所有的出庫手續，同時在系統后臺形成一條完整的出庫信息，并智能歸檔。員工也可采用預約模式，通過手持設備進入APP，在變電物資出庫預約界面上填寫基本信息，智能倉庫管理人員收到預約單后，會提前將員工所需物資放到出庫區域，檢修人員可直接將變電物資拿走。同理，物資經過智能感應門框后會形成一條完整的出庫信息并智能歸檔。預約模式可省去檢修人員在智能倉庫中查找物資的繁瑣流程，節約了變電物資出庫的時間，提高了工作效率。3．4變電物資缺貨提醒。綜合信息管理平臺中錄入了變電物資入庫和出庫信息，并且系統后臺檢測到庫存數量低于設置的閾值就會自動提醒，并以通知的形式發給單位分管領導、物資管理專責和班組負責人等，提醒應提前準備物資采購手續。3．5采購訂單智能生成與審核。目前，國網成都供電公司物資采購形式主要有電商采購、批次采購和緊急采購，3種采購形式對應的采購模板是有區別的，要求將采購訂單模板導入系統后臺。當然，物資采購訂單模板可以按照各個單位實際需求進行個性化定制。根據前面描述的變電物資缺貨后，系統后臺會將缺貨物資信息發送至“等待采購物資”列表，物資管理專責或班組負責人進入綜合信息管理平臺找到“等待采購物資”列表，選中待采購物資、填寫信息、選擇物資采購形式和提交訂單。提交采購訂單后，系統會將采購訂單發給單位分管領導審核，領導審核通過后，系統將采購訂單發給單位物資管理專責，管理專責對采購訂單信息進行核對無誤后，系統將采購訂單發回采購人員賬戶。此時，物資采購訂單可打印簽字，即可購買物資。當員工有其他變電物資采購需求時，在綜合信息管理平臺中找到物資采購界面，通過查詢找到需要采購的物資，同理按照上述步驟即可完成變電物資的采購。采購訂單智能生成與審核功能解決了班組負責人對變電物資儲備情況不了解的現象，避免了審核人員不在，采購人員來回跑的麻煩。3．6信息智能查詢與統計。信息智能查詢與統計功能主要是對綜合信息管理系統中錄入的各類基本信息進行查詢，可實現對變電物資入庫、出庫、庫存數量進行統計，查詢和統計結果可導出為Excel文件。一方面，領導可以隨時掌握單位物資情況;另一方面，班組成員可隨時查閱管轄范圍內變電站設備及其備品備件信息，做到心中有數，再也不用重復到庫房或者現場核實，提高了班組物資管理水平。3．7系統管理。系統管理功能主要是對綜合信息管理系統軟件部分進行維護管理，包括APP程序、Windows程序的漏洞修復、角色權限分配、密碼修改、系統日志記錄、軟件功能調試以及其他操作設置等，確保軟件與硬件設施互聯互通，并安全穩定運行。

4系統關鍵技術

4．1RFID標簽防沖突技術。智能倉庫中不同類型的變電物資都具有唯一的RFID標簽，當檢修人員同時拿著多種類型的物資出庫時，RFID智能感應門框存在無法同時檢測多個圖4RFID防沖突算法流程RFID標簽的問題［9－10］。為解決上述問題，所設計的系統采用基于Q－learning的RFID標簽防沖突技術［11－12］，該技術模擬馬爾科夫決策過程，通過a-gent與周圍環境進行不間斷的交互與學習，進而生成Q值函數，最終得到信道的最優分配方案，算法具體流程如圖4所示。4．2人臉識別技術。人臉識別技術［13－14］是平臺的關鍵環節，如果精度未達到要求，變電物資管理信息就大量丟失，所謂的智能化管理也不存在了。為了避免面部表情變化給人臉識別精度帶來的困擾，采用人臉幾何特征和局部描述子構造的三維(threedimensional，3D)人臉識別技術［15－16］。該技術使用多尺度形狀變化指數檢測到分布穩定和易區分的關鍵點，分別在關鍵點上提取3D法向量分布直方圖描述子和協方差矩陣描述子，并將人臉測試數據與數據庫在一定的約束條件下進行匹配，進而得到最優匹配結果。人臉識別算法流程如圖5所示。4．3信息安全防御技術。網絡技術的高速發展也伴隨著網絡攻擊手段多樣化，網絡安全對于本系統至關重要。采用主動防御技術［17］保證管理系統的安全穩定運行，其結構如圖6所示。4．4貨物優化分配技術。不同類型的變電物資的體積差異巨大，托盤是智能倉庫的最小儲貨單元，托盤的優化使用對于智能倉庫管理員具有重要意義。本系統采用線性規劃模型建立了托盤與變電物資的優化分配模型，以托盤能裝下變電物資數量為目標函數，考慮托盤尺寸和物資體積約束條件，具體數學模型為:式中:N為需要入庫的變電物資類型數量;fn為第n種變電物資需入庫數量;Ln，goods、Wn，goods和Hn，goods分別為第n種變電物資的長度、寬度和高度;Lm，trays、Wm，trays和Hm，trays分別為第m個托盤的長度、寬度和高度。

5結語

智能變電站因其高度智能化而必須配置大量的智能設備和智能檢測裝置，它們的存在使得變電物資管理復雜。為適應國網成都供電公司提出的提質增效目標，設計了一套新型變電物資綜合信息管理平臺，對系統整體設計、系統功能設計、硬件架構設計和關鍵技術設計進行了詳細剖析。所設計的系統能精準契合國網成都供電公司變電設備管理部門對變電物資管理的實際需求，創新地實現變電物資的無紙化、智能化和標準化管理，縮減變電物資管理人員的工作量，最大程度提高變電物資管理工作水平，確保變電設備運維與檢修工作有序且高效開展。下一階段，將利用國網成都供電公司變電檢修中心現有變電物資管理資源，對所設計平臺進行實現，并落地驗證。

作者:譚洋洋 劉君 楊紅權 姜波 鐘鵬 郭松寧 王鋼 舒文靖 單位:國網成都供電公司