1 引言
隨著電力系統(tǒng)體制改革的進(jìn)一步深化以及電力行業(yè)的市場(chǎng)化、信息化的發(fā)展,傳統(tǒng)的繼電保護(hù)信息管理方式和手工管理手段己經(jīng)不能適應(yīng)電力行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,形勢(shì)要求繼電保護(hù)專業(yè)必須改變現(xiàn)有落后的管理體制、管理方式和手段,建立網(wǎng)絡(luò)化、統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)。為此利用新的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),開發(fā)實(shí)用的、針對(duì)性強(qiáng)的繼電保護(hù)管理信息系統(tǒng),把專業(yè)人員從繁瑣的日常管理工作中解放出來,就成為一項(xiàng)非常重要而且有意義的工作。本文從繼電保護(hù)技術(shù)信息管理通用平臺(tái)的設(shè)計(jì)角度出發(fā),對(duì)其功能需求和設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了研究和探討,對(duì)開發(fā)過程中遇到的核心技術(shù)問題,提出了具體的解決方案。
2 繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)的需求分析
繼電保護(hù)是現(xiàn)代化技術(shù)水平要求較高的行業(yè),建立一個(gè)規(guī)范、實(shí)用的信息管理系統(tǒng),將改變過去管理工作中數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象,提高管理水平,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展。總的來說,一個(gè)實(shí)用、規(guī)范的繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分:
?。?)圖紙管理:繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)建設(shè)核心的是圖紙管理。對(duì)這些圖紙不僅僅是靜態(tài)的、檔案意義上的管理,更重要的是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下面向生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程的、動(dòng)態(tài)的圖紙管理,符合圖紙業(yè)務(wù)流程,實(shí)現(xiàn)共享環(huán)境下的圖紙制作、審批、瀏覽、查詢與傳輸?shù)裙δ堋?/p>
(2)文檔管理:通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)文件、資料和記錄的信息進(jìn)行管理,用戶可以控制目錄的創(chuàng)建,支持各種類型資料的網(wǎng)絡(luò)瀏覽和傳遞,利用關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)對(duì)文件查詢,利用數(shù)字簽名技術(shù)對(duì)文檔進(jìn)行電子簽名以保證文檔的安全性。
?。?)定值管理:針對(duì)不同系統(tǒng)不同種類的繼電保護(hù)應(yīng)該分門別類進(jìn)行繼電保護(hù)數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)計(jì),建設(shè)各種規(guī)范的表單。實(shí)現(xiàn)基于各種類型保護(hù)的定值查詢以及微機(jī)保護(hù)控制關(guān)鍵字的查詢。所有表單可以自動(dòng)生成,也可以由用戶自定義合適的模板輸出。
3 繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)的建設(shè)流程
根據(jù)實(shí)際的需求分析,一個(gè)規(guī)范、實(shí)用的繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)具體應(yīng)該涉及到以下相關(guān)方面,其中系統(tǒng)的建設(shè)流程如圖1所示。
4 繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
4.1 圖紙掃描矢量化的探討與分析
繼電保護(hù)專業(yè)由于行業(yè)的特殊性,圖紙成為信息管理工作的核心。由于現(xiàn)有的繼電保護(hù)圖紙缺乏完善的管理手段,絕大多數(shù)仍然采用手工制圖、人工管理,不同的設(shè)計(jì)單位有不同的作圖方式,圖紙儲(chǔ)存方式多種多樣,因此首先應(yīng)該統(tǒng)一圖紙的格式?,F(xiàn)有的圖形文件可以分為兩類:一類為位圖文件,另一類稱為矢量類圖像文件。前者以點(diǎn)陣形式描述圖形圖像,后者是以數(shù)學(xué)方法描述的一種由幾何元素組成的圖形圖像。由于后者對(duì)圖像的表達(dá)細(xì)致、真實(shí),因此需要將圖紙全部轉(zhuǎn)化為矢量圖文件。由于AutoCAD已經(jīng)成為了二維工程圖紙事實(shí)上的一種標(biāo)準(zhǔn),所以通常轉(zhuǎn)化為AutoCAD的DWG格式。由于目前電力行業(yè)技術(shù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)尤其是AutoCAD不熟悉,如果要將所有的圖紙用CAD進(jìn)行重繪,工作量太大。在實(shí)際的應(yīng)用中,通過掃描-矢量化繪制圖紙是一種較為實(shí)用、高效的方法。
4.1.1 掃描與矢量化基本原理
這種方法的基本原理就是利用掃描儀將預(yù)繪制的圖紙掃描儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)里面,對(duì)圖紙前期處理后,用矢量化工具轉(zhuǎn)換成DWG格式的矢量文件,間接實(shí)現(xiàn)圖紙的繪制。通俗意義上的矢量化功能包括三個(gè)部分:圖像凈化、光柵編輯和矢量化。圖像凈化可以對(duì)圖紙中存在的污點(diǎn)進(jìn)行處理;光柵編輯可以用于全局光柵化;矢量化包括文字識(shí)別和識(shí)別類型。
4.1.2 矢量化工具的介紹
VP系列是一款優(yōu)秀的光柵編輯和矢量化軟件,可以與AutoCAD相關(guān)聯(lián),包括光柵編輯、全自動(dòng)矢量化或人機(jī)交互矢量化。在短時(shí)間內(nèi),用戶就可以得到修改過的光柵圖像和優(yōu)秀的矢量化結(jié)果,也可以立即將結(jié)果動(dòng)態(tài)連接到AutoCAD中??偟膩碚f,VP與AutoCAD 結(jié)合可以為繼電保護(hù)圖紙光柵圖像矢量轉(zhuǎn)換以及圖形數(shù)據(jù)處理提供了很好的處理手段。
4.1.3 掃描-矢量化的操作步驟
矢量化過程應(yīng)該正確地識(shí)別圖形信息以及各種其它有用的符號(hào)信息(圖表、文字等),同時(shí)濾掉無用的信息(污點(diǎn)、折痕)。首先應(yīng)該用初始化好的掃描儀對(duì)圖紙進(jìn)行掃描,使之形成光柵文件。這一過程需要注意選擇合適的圖紙掃描分辨率、掃描類型和保存類型。然后進(jìn)行矢量化處理:輸入光柵文件;編輯光柵數(shù)據(jù);光柵化保存編輯操作;矢量化(設(shè)置參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和后臺(tái)處理);編輯矢量,進(jìn)行文本的手工識(shí)別;輸出矢量文件。
4.2 利用AutoCAD的二次開發(fā)繪制圖紙
繼電保護(hù)圖紙含有豐富的圖元信息,但通過掃描-矢量化或其它工具重繪的繼電保護(hù)圖紙只是一些簡(jiǎn)單的圖形符號(hào),無法保存圖元以外的各種屬性,使用圖紙極不方便,因此如何實(shí)現(xiàn)圖元與屬性相關(guān)聯(lián)是一個(gè)關(guān)鍵部分[1]。作為CAD繪圖設(shè)計(jì)的代表軟件,AutoCAD為廣大工程設(shè)計(jì)人員所熟悉。AutoCAD同時(shí)提供一個(gè)功能強(qiáng)大的集成開發(fā)工具―VBA ,通過VBA制作專用的繼電保護(hù)繪圖工具,可以完成圖元在圖紙上的繪制,并且可以定制圖元屬性對(duì)話框,在繪圖的過程中添加圖元屬性到數(shù)據(jù)庫(kù),使圖元與屬性相關(guān)聯(lián)。
4.2.1 工具菜單開發(fā)
AutoCAD的菜單包括下拉菜單、圖標(biāo)菜單和按鈕菜單等。所有菜單都是由Acad.mnu文件產(chǎn)生的。用戶可以根據(jù)需要修改這個(gè)文件內(nèi)容定制菜單,將繼電保護(hù)常用的圖形元件做成直觀、形象的圖標(biāo)菜單,利用菜單欄、工具欄或者右鍵菜單進(jìn)行繪圖,提高繪圖效率。
4.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)
繼電保護(hù)圖紙作為一種專業(yè)圖紙,圖元種類繁多,所以必須對(duì)圖元進(jìn)行分類整理,設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)中每種元件都設(shè)計(jì)成兩層表的結(jié)構(gòu):基本屬性表和參數(shù)表,其中基本屬性表可以包括圖元的圖紙名、元件名稱、元件坐標(biāo)、加工日期以及圖塊類型等,并以ID作為基本屬性表的主鍵,參數(shù)表則對(duì)應(yīng)每一個(gè)元件的具體參數(shù)類型。
4.2.3 元件庫(kù)的設(shè)計(jì)
通過對(duì)圖紙的歸納與整理,將圖紙中需要繪制的圖元分類,例如兩繞組變壓器,三繞組變壓器等,通過VBA來設(shè)計(jì)每種圖元對(duì)應(yīng)的宏。其中關(guān)鍵技術(shù)部分包括:
(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián):打開圖元對(duì)應(yīng)的圖紙數(shù)據(jù)庫(kù)。
(2) 定義元件的ID:每個(gè)元件用一個(gè)唯一的ID 號(hào)來標(biāo)識(shí),作為屬性表的主鍵。
(3) 定義圖塊:創(chuàng)建塊參照,將圖元的幾何形狀添加到圖紙中。
(4) 添加屬性標(biāo)簽:提取屬性參照的信息,保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。
(5) 編輯屬性:從選擇集中提取元件的ID值,編輯屬性。
(6) 添加公用屬性:創(chuàng)建選擇集,利用循環(huán)將這個(gè)選擇集內(nèi)的所有圖元賦予這張圖紙上第一個(gè)元件所添加的公共屬性,在繪圖時(shí)每張圖紙只有第一個(gè)圖元才需要添加公共屬性。
(7) 關(guān)聯(lián)元件:繼電保護(hù)圖紙的一次圖與二次圖之間有著電氣上的關(guān)聯(lián),但是在工程圖紙中一次圖和二次圖是分開表示的,因此在繪制圖紙時(shí)就需要在相關(guān)元件之間加上索引,可以通過手工拾取相關(guān)元件或者通過搜索同名元件來自動(dòng)添加。通過建立各種保護(hù)裝置之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可以為現(xiàn)場(chǎng)人員閱讀圖紙、查詢故障提供方便 [2]。
4.3 AutoCAD圖形的網(wǎng)上發(fā)布
AutoCAD的DWG格式文件雖然可以放置到網(wǎng)上,但在網(wǎng)頁中無法直接瀏覽。因此AutoDesk公司開發(fā)了DWF格式,雖然也是一種矢量文件,但與DWG文件相比,DWF格式的文件尺寸小,可以無級(jí)放大及縮小,很適于網(wǎng)上傳輸和瀏覽,是共享圖形信息的一種理想方式。在AutoCAD 2000中使用ePlot特性可以發(fā)布電子圖形(即DWF文件)。
在IE的環(huán)境下瀏覽圖紙需要下載Whip插件。由于繪制圖紙時(shí)每個(gè)圖元的坐標(biāo)屬性已經(jīng)自動(dòng)獲取,利用AutoDesk的Whip插件(Whip插件可以在VB、VC等支持ActiveX的軟件中進(jìn)行特定的開發(fā)),通過鼠標(biāo)的平移、單擊等事件與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互以響應(yīng)用戶的操作??蛻舳司涂梢詫?duì)Web上的圖紙以及相關(guān)的屬性進(jìn)行快速瀏覽、查詢和修改,還可以平移、全屏顯示以及打印圖形,查詢圖元的關(guān)聯(lián)元件等。
4.4 動(dòng)態(tài)圖紙管理
目前繼電保護(hù)的圖紙管理,主要解決了紙質(zhì)圖紙的掃描輸入、處理、歸檔等靜態(tài)圖紙管理的問題,而繼電保護(hù)在圖紙管理方面面臨的最大問題是面向設(shè)計(jì)過程的、動(dòng)態(tài)的圖紙管理。使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)管理的文件除了其本身所包含的內(nèi)容外,還具有其它一系列的屬性,如圖號(hào)、版本號(hào)、創(chuàng)建時(shí)間、創(chuàng)建人等。總的來說,動(dòng)態(tài)圖紙管理應(yīng)解決以下問題:
(1) 基于描述信息的圖紙管理。第一:基于描述信息是指對(duì)于圖紙的描述應(yīng)該基于如圖紙名稱、創(chuàng)建人、圖號(hào)等靜態(tài)描述信息和創(chuàng)建時(shí)間、版本號(hào)等動(dòng)態(tài)描述信息,用戶對(duì)圖紙的查詢應(yīng)根據(jù)這些工程信息而不僅僅只是一個(gè)文件名。第二:圖紙組織結(jié)構(gòu)管理是指根據(jù)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)組織各類圖紙。用戶只需知道圖紙的工程信息,就可以迅速定位所需要的圖紙。
(2) 圖紙的建設(shè)流程。繼電保護(hù)圖紙分為施工圖和竣工圖,一般保存的圖紙多為竣工圖,其中竣工圖不可編輯,施工圖可以編輯,在完工后,經(jīng)校對(duì)、審核后可轉(zhuǎn)化為竣工圖。對(duì)每種圖紙必須結(jié)合實(shí)際情況,采用正確的建設(shè)流程。
(3) 安全性管理。在網(wǎng)絡(luò)共享信息環(huán)境下,用戶對(duì)圖紙除了瀏覽、修改、刪除等基本權(quán)限外,還應(yīng)該有更精確的劃分和描述,如可見不可見、可否上傳下載等。
(4) 圖紙版本管理。圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)歷校審和修改過程,版本管理主要解決如何進(jìn)行版本生成、保留歷史版本及修改記錄、跟蹤版本的演化歷史、確定當(dāng)前有效版本等。
(5) 圖紙日志管理。包括記錄日志與顯示日志。記錄日志中需要自動(dòng)對(duì)每個(gè)圖形文件保存相關(guān)的操作信息,包括修改、上傳圖紙的用戶名和時(shí)間等各種必要的信息,一旦日志保存以后,任何人不能更改歷史記錄。顯示日志中保存相關(guān)的歷史紀(jì)錄,可以瀏覽與查詢。
(6) 圖紙瀏覽與關(guān)聯(lián)。在IE的環(huán)境中打開圖紙,可以實(shí)現(xiàn)圖紙的平移、縮放和打印、顯示圖層,對(duì)加工過的圖元可以瀏覽其參數(shù),查找到相關(guān)聯(lián)的保護(hù),并打開對(duì)應(yīng)的圖紙。
4.5 技術(shù)資料管理
技術(shù)資料管理將繁瑣的技術(shù)資料,例如電子文檔、掃描圖片和其它資料等分門別類進(jìn)行管理,創(chuàng)建文件資源管理器的模式??梢詣?chuàng)建新文件夾,并對(duì)其內(nèi)部的文件進(jìn)行瀏覽、添加、刪除、修改等操作,同時(shí)可以對(duì)文檔的標(biāo)題進(jìn)行搜索。關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該包括:
?。?)數(shù)字簽名:目前電力系統(tǒng)中普遍實(shí)現(xiàn)了辦公自動(dòng)化,可以完成文檔的生成、確認(rèn)、簽發(fā)、傳遞、存檔等工作,在此過程中一般都是采用簡(jiǎn)單的用戶名/密碼機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的身份認(rèn)證,不能提供實(shí)質(zhì)上的安全簽名服務(wù),而采用基于密碼算法的數(shù)字簽名可以充當(dāng)個(gè)人在網(wǎng)絡(luò)空間“身份證”的角色,能夠很好地解決目前存在的文檔簽名問題[3]。
?。?)網(wǎng)絡(luò)瀏覽與傳遞:常用的繼電保護(hù)文檔格式包括Word、Excel、PDF以及掃描的定值單和各種圖片等。在IE的環(huán)境下點(diǎn)擊文件即可調(diào)用客戶端對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序來打開。通過采用成熟的上傳組件,例如LyfUpload即可實(shí)現(xiàn)技術(shù)資料的上傳功能。
?。?)定值管理:通過保護(hù)定值代碼查詢可以列出所查詢保護(hù)類型的保護(hù)定值代碼清單和相應(yīng)的控制字的含義。輸出各代碼值后可以列出代碼值的名稱以及相應(yīng)的代碼值。用戶可以添加、修改、刪除定值單。對(duì)于每種保護(hù)的定值單可以按照默認(rèn)格式自動(dòng)生成,也可以由用戶對(duì)定值單模板進(jìn)行修改以生成新的定值單模板。
?。?)班組信息管理:在繼電保護(hù)日常工作中,必然會(huì)涉及到許多應(yīng)用表格的管理工作??紤]到用戶對(duì)表的自定義功能和表的可擴(kuò)展性,用戶可以按照自己的意圖對(duì)表進(jìn)行操作,包括表的創(chuàng)建、刪除和修改。輸入用戶需要查詢的信息可以對(duì)對(duì)應(yīng)的表記錄進(jìn)行模糊查詢。這個(gè)功能模塊不僅局限于班組管理,同樣可以用于資料管理、材料管理等。
4.6生產(chǎn)培訓(xùn)管理
由于工作的需要,繼電保護(hù)工作人員需要經(jīng)常進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。生產(chǎn)培訓(xùn)管理面向相關(guān)生產(chǎn)崗位的技能培訓(xùn)和考核系統(tǒng),為廣大職工在職學(xué)習(xí)、崗位培訓(xùn)、上崗認(rèn)證、崗位考核等建立起完善的網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境,使廣大職工可以方便地了解和掌握各專業(yè)的崗位技術(shù)要求,并隨時(shí)測(cè)試自己的學(xué)習(xí)效果,找出存在的差距。其中關(guān)鍵的部分應(yīng)該包括:
(1) 崗位培訓(xùn):崗位培訓(xùn)基于繼電保護(hù)技術(shù)培訓(xùn)與考工試題庫(kù),可以實(shí)現(xiàn)添加試題、瀏覽試題、選擇試題等功能。試題可以包括填空、選擇、問答等各種類型和不同的試題難度等級(jí)。同時(shí)提供自動(dòng)組卷和手工組卷兩種方式,可以設(shè)置題型、難度等屬性。
(2) 技術(shù)論壇:技術(shù)論壇分為信息公告欄、討論園地和專家論壇三個(gè)部分,其中信息公告欄可以發(fā)布最新的通知;討論園地可以就工作、技術(shù)方面的問題進(jìn)行探討;專家論壇可以發(fā)表相關(guān)的專業(yè)知識(shí),通過主題與作者可以查詢相關(guān)信息。
4.7 系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)與安全設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)良好的應(yīng)用平臺(tái),必須同時(shí)滿足速度和容量的要求,開放性和安全性的要求,應(yīng)該保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?,同時(shí)也要保證多客戶端的同時(shí)訪問。本系統(tǒng)利用 IIS架構(gòu)Web站點(diǎn),利用Intranet來進(jìn)行繼電保護(hù)信息發(fā)布,采用ASP3.0作為開發(fā)工具。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的同時(shí)勢(shì)必會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)安全方面的問題,系統(tǒng)應(yīng)該保證安全性的同時(shí)兼顧開放性。通過設(shè)置Administrator,User,Guest三種權(quán)限的用戶,對(duì)每一種用戶在每一個(gè)功能模塊都有對(duì)應(yīng)不同的使用權(quán)限供管理員選擇,實(shí)現(xiàn)分級(jí)、分用戶管理,保護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全。
5 結(jié)論
本文所介紹的繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)是以廣州變電管理所繼電保護(hù)技術(shù)支持系統(tǒng)和沙角A電廠網(wǎng)控與機(jī)組繼電保護(hù)技術(shù)管理系統(tǒng)為模型,結(jié)合繼電保護(hù)專業(yè)的實(shí)際情況,根據(jù)提出的繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)的目的和要求,進(jìn)行了詳細(xì)的探討和研究,確定了具體的設(shè)計(jì)方案,開發(fā)的一個(gè)具有實(shí)用性和通用性繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng),為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)信息管理系統(tǒng)的開發(fā)研究提供了一條可靠的途徑。