石磊

（上海宏力達信息技術(shù)股份有限公司）

0 引言

近年來，隨著城市化進程的加速、經(jīng)濟的高速發(fā)展帶來的基礎(chǔ)市政建設(shè)大量上馬，種植養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，使得輸電線路長度迅速增長。以浙江電力公司為例，截止2018年12月底，浙江電力公司管轄的110～1000kV交直流輸電線路已達3925條，約54805km。

輸電線路的主要任務(wù)是將電能從發(fā)電端輸送到用電端，它的安全是保證整個電網(wǎng)穩(wěn)定工作的首要條件。由于輸電線路通常運行于復(fù)雜的自然環(huán)境，不僅要承受正常的機械載荷和電力負荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受惡劣氣候、地理條件、不良工況等非可控風險源的影響，這些因素都會對輸電線路的安全、可靠運行構(gòu)成威脅[1-3]。因此，對輸電線路的巡視和檢修是必不可少的一項工作。

在當前“強直弱交”大電網(wǎng)運行方式下，輸電線路精益化管理的要求又不斷提高，設(shè)備運維規(guī)模與運檢人員配置的矛盾日益突出且將長期存在。目前浙江電力公司54805km規(guī)模的輸電線路，運維人員只有1199人，缺員率達到35%，輸電線路運維檢修工作面臨巨大挑戰(zhàn)。同時目前傳統(tǒng)巡檢手段無法有效提升現(xiàn)場作業(yè)效率及巡檢作業(yè)管理的穿透力，外協(xié)巡視、值守等輔助業(yè)務(wù)人員的管理手段又較為單一，如何提高輔助巡檢人員現(xiàn)場作業(yè)的信息化水平，從根本上加強輸電線路運維檢修全過程管控，加強巡檢作業(yè)數(shù)據(jù)的移動化及信息流轉(zhuǎn)的自動化，是研究重點和亟待解決的問題[4]。

1 業(yè)務(wù)需求

移動終端巡檢在電力公司內(nèi)部并不是新技術(shù)，針對內(nèi)部專業(yè)巡檢人員的內(nèi)網(wǎng)移動巡檢系統(tǒng)已運行多年，最典型是基于低版本安卓系統(tǒng)開發(fā)，以PDA為運行載體巡檢系統(tǒng)。由于其在電力內(nèi)網(wǎng)運行，在系統(tǒng)安全性、數(shù)據(jù)安全性和流程規(guī)范性等方面符合國網(wǎng)公司要求，但是由于與互聯(lián)網(wǎng)隔離且技術(shù)迭代不佳等原因，在技術(shù)先進性、應(yīng)用靈活性、系統(tǒng)穩(wěn)定性方面跟不上工作需要，不適用于眾多的外部輔助巡檢人員[5]。輸電線路輔助移動巡檢系統(tǒng)堅持“內(nèi)外有別，雙軌并行，應(yīng)用簡易，注重實效”原則，在電力外網(wǎng)運行，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，重點突出系統(tǒng)實用化、智能化，補充內(nèi)網(wǎng)巡檢系統(tǒng)不足，專門針對輔助業(yè)務(wù)人員開展線路巡視、設(shè)備檢測、缺陷隱患管控等工作。提高巡檢質(zhì)量、工作效率和監(jiān)管水平[6]。

2 架構(gòu)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

輸電線路輔助移動巡檢系統(tǒng)分為移動應(yīng)用端和后臺服務(wù)端兩部分，移動應(yīng)用端負責數(shù)據(jù)的采集和處理，后臺服務(wù)端實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總分析和業(yè)務(wù)管理，見圖1。系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)支持云化部署，移動應(yīng)用端通過移動互聯(lián)網(wǎng)訪問后臺服務(wù)端（包括移動應(yīng)用服務(wù)器、移動應(yīng)用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等）[7]；安全防護層負責后臺服務(wù)端和移動應(yīng)用端之間的數(shù)據(jù)交互、網(wǎng)絡(luò)通信的安全保障。

2.2 技術(shù)路線

電力輸電線路輔助移動巡檢系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)選型見表1。

2.3 功能架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)功能分為后臺功能和移動端功能兩部分，見圖2。后臺應(yīng)用功能包括：巡視任務(wù)管理、缺陷隱患管理、危險點值守管理、檢測管理；后臺基礎(chǔ)信息維護功能包括：作業(yè)指導(dǎo)卡管理、臺賬維護、設(shè)備維護、人員信息維護、角色權(quán)限維護和線路巡視區(qū)域維護；基礎(chǔ)支撐方面包括：數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出、數(shù)據(jù)上傳/下載、巡視軌跡查看和超時催辦提醒等功能。

表1 技術(shù)路線選型

移動端應(yīng)用功能包括：任務(wù)接單、到位登記、重點工作提醒、缺陷隱患登記、危險點登記、臺賬資料查詢等功能；所用到的基礎(chǔ)支撐功能包括：GPS定位、拍照錄音、地圖導(dǎo)航、消息推送、數(shù)據(jù)上傳/下載等。

系統(tǒng)安全防護從網(wǎng)絡(luò)安全、敏感數(shù)據(jù)加密、系統(tǒng)應(yīng)用安全、日志審計和移動APP安全等幾方面進行整體安全防護設(shè)計。

3 功能設(shè)計

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護管理模塊包括：作業(yè)指導(dǎo)卡管理功能、管理人員信息維護功能、外委人員信息維護功能、線路巡視區(qū)域維護功能、設(shè)備維護功能。以設(shè)備維護功能為例，設(shè)備維護模塊包括新建、修改、保存、刪除等基本功能，主頁展示界面可根據(jù)管理人員要求調(diào)整顯示字段，設(shè)備信息包括線路信息和桿塔信息，見表2、表3。

表2 線路信息包含字段表

表3 桿塔信息包含字段表

3.2 巡視任務(wù)管理

巡視任務(wù)管理提供巡視任務(wù)單維護、巡視任務(wù)單查詢、巡視任務(wù)單管理、巡視任務(wù)單歸檔等功能。后臺服務(wù)端具備巡視任務(wù)單新建、派發(fā)、修改、查詢、刪除、追回等功能，移動應(yīng)用端負責任務(wù)單執(zhí)行、反饋。管理人員根據(jù)巡視周期、巡視計劃、巡視時間、巡視范圍等進行巡檢任務(wù)的編輯與派發(fā)，巡視人員根據(jù)巡檢任務(wù)安排按時到崗到位。

以周期巡視為例，對巡視流程進行設(shè)計，見圖3。后臺服務(wù)端維護線路巡視周期，根據(jù)巡視周期生成巡視任務(wù)，移動作業(yè)時班組人員獲取發(fā)布的巡視任務(wù)，對設(shè)備通道進行巡視工作，巡視結(jié)果實時回傳后臺服務(wù)端，巡視工作完成后填寫巡視記錄，數(shù)據(jù)回傳后臺服務(wù)端進行歸檔。

3.3 缺陷隱患管理

現(xiàn)場巡視人員發(fā)現(xiàn)缺陷或隱患提交給管理人員，管理人員選中該條信息后點擊“審核”，通過后進入消缺管理流程，未消缺缺陷或隱患需巡視人員確認消除后變更狀態(tài)為“已消缺”，已消缺缺陷進入驗收階段，驗收通過流程結(jié)束。

3.4 危險點值守管理

危險點值守管理提供值守任務(wù)單維護、值守任務(wù)單查詢、值守任務(wù)單管理、值守任務(wù)單歸檔共四大功能。后臺服務(wù)端提供值守任務(wù)單新建、派發(fā)、修改、查詢、刪除、追回等功能，移動應(yīng)用端應(yīng)能夠提供任務(wù)單執(zhí)行、反饋。管理人員根據(jù)值守計劃、值守時間等進行值守任務(wù)的編輯與派發(fā)，值守人員根據(jù)任務(wù)安排按時到崗到位。每日性任務(wù)可通過設(shè)置任務(wù)執(zhí)行每日派發(fā)至值守人員終端。

3.5 檢測管理

輸電線路檢測管理提供檢測任務(wù)單、檢測任務(wù)單查詢、檢測任務(wù)單管理、檢測任務(wù)單歸檔共四大功能，后臺服務(wù)端應(yīng)能提供檢測任務(wù)單新建、派發(fā)、修改、查詢、刪除、追回等功能。檢測任務(wù)單劃分未受理、已受理、執(zhí)行中、已催辦、已結(jié)束六種狀態(tài)。對于未受理、已受理、執(zhí)行中、已催辦的檢測任務(wù)單可以通過點擊“催辦”進行提醒。移動應(yīng)用端應(yīng)能提供任務(wù)單執(zhí)行、反饋，根據(jù)使用用戶設(shè)置不同權(quán)限。

3.6 系統(tǒng)功能

3.6.1 人員權(quán)限管理

為保障移動作業(yè)工作的正常開展，需在主站上進行組織機構(gòu)、工作崗位、操作權(quán)限等方面初始設(shè)定。包括組織機構(gòu)管理、人員管理、權(quán)限管理、角色管理等[9]。

3.6.2 系統(tǒng)日志管理

為便于員工總結(jié)階段性工作以及領(lǐng)導(dǎo)考察每日工作，需要在主站上對日志進行管理。包括：終端接入日志列表查詢、終端登錄日志列表查詢、主站登錄日志列表查詢、終端上傳/下載作業(yè)日志列表查詢、終端上傳/下載作業(yè)日志列表查詢等信息。

3.6.3 移動終端管理

管理人員對接入主站的終端的臺帳及使用情況進行管理，方便了解掌握終端及終端使用情況。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)視圖

4.1 概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計

輸電線路輔助移動巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型采用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ治鼋Y(jié)果如圖4所示。分為巡視任務(wù)、巡視任務(wù)執(zhí)行、基礎(chǔ)支撐三個主題。其中基礎(chǔ)功能和移動作業(yè)支撐部分為上層業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)、服務(wù)支撐。巡視任務(wù)管控包括巡視任務(wù)的編制、派單、巡視重點生成及巡視過程管控。巡視現(xiàn)場作業(yè)執(zhí)行包括巡視任務(wù)的接收、巡視執(zhí)行信息和作業(yè)指導(dǎo)卡填寫、缺陷和隱患填報等。巡視過程智能交互管控實現(xiàn)巡視過程信息采集。

4.2 數(shù)據(jù)分類

從數(shù)據(jù)應(yīng)用的不同角度對數(shù)據(jù)進行分類，不同類別的數(shù)據(jù)在存儲、計算、傳輸時對應(yīng)不同的要求和技術(shù)實現(xiàn)手段[10]。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)分類原則，系統(tǒng)數(shù)據(jù)劃分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)[11]。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括：巡視任務(wù)數(shù)據(jù)、巡視任務(wù)執(zhí)行數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括圖片、語音和視頻等數(shù)據(jù)。詳見表4。

4.3 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

輸電線路輔助移動巡檢系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)情況如圖5所示。

表4 數(shù)據(jù)分類清單

系統(tǒng)獲得設(shè)備信息、運維班組、運維人員信息等臺賬信息[12]。

在巡視過程過程中，主站將巡視任務(wù)數(shù)據(jù)派發(fā)至移動終端，巡視人員填寫巡視任務(wù)執(zhí)行信息信息，將執(zhí)行信息發(fā)送至系統(tǒng)后臺。

5 安全防護設(shè)計

5.1 網(wǎng)絡(luò)安全

防護內(nèi)容包括防護OWASP常見威脅、0day漏洞快速防護和網(wǎng)站隱身。對PC或者APP的業(yè)務(wù)流量進行分析和識別，對存在安全風險特征的流量進行安全防護，將無安全風險的流量回源到服務(wù)器。避免后臺服務(wù)器被惡意入侵，保障核心數(shù)據(jù)安全，解決因惡意攻擊導(dǎo)致的服務(wù)器性能異常問題[13]。如系統(tǒng)部署于公有云，通常服務(wù)商都提供較全面的安全防護服務(wù)，系統(tǒng)建設(shè)單位根據(jù)自身安全等級要求購買相應(yīng)的安全服務(wù)即可。

5.2 加密及敏感數(shù)據(jù)防護

系統(tǒng)做好安全防護及加密脫敏工作，安全防護框架遵循國家信息系統(tǒng)安全等級保護要求，基于國密算法套件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程加密處理，不應(yīng)出現(xiàn)《國家電網(wǎng)公司密級范圍的規(guī)定》中的涉密信息。

5.3 系統(tǒng)應(yīng)用安全

采取完善的用戶身份認證措施，包括用戶及用戶角色配置管理等，用戶角色可關(guān)聯(lián)設(shè)備或具體資源配置，登錄時對用戶密碼等信息進行完整性校驗。用戶配置管理實現(xiàn)授權(quán)功能，通過管理員創(chuàng)建、修改、刪除用戶，基于用戶、角色、操作命令設(shè)置不同的操作權(quán)限，用戶按權(quán)限可以細分到具體的設(shè)備；用戶角色通常劃分為root、管理員、操作員三級，root擁有最高優(yōu)先級的超級用戶權(quán)限，可以配置、增加用戶，刪除用戶、更改名稱和號碼等不敏感信息，但敏感信息是加密存儲、不能更改。

對于密碼存儲和保密，需制定加密措施和管理策略，包括密碼長度、復(fù)雜度、更新周期等要求。登錄時對帳戶密碼等信息進行完整性的校驗[14]。

5.4 日志審計

日志審計，日志管理功能對所有用戶操作記錄日志、系統(tǒng)運維日志、系統(tǒng)安全日志進行管理。通過日志管理監(jiān)控用戶操作，所有用戶的登錄及操作內(nèi)容，以及系統(tǒng)的運行操作日志都會被記錄下來；用戶登錄時，根據(jù)用戶的IP地址、有效性、帳戶密碼進行校驗，校驗通過后分配用戶可操作的權(quán)限。

5.5 移動終端APP安全

對輔助移動巡檢APP進行深度加密、加殼保護，保護移動應(yīng)用遠離惡意破解、反編譯、二次打包、內(nèi)存抓取等威脅[15-16]。

6 結(jié)束語

輸電線路是電能輸送的重要載體，相當于人類的血管，因此對輸電線路開展巡檢是最重要的工作內(nèi)容之一。本系統(tǒng)的研究和建設(shè)，有效減少輸電線路輔助巡檢人員因工作不到位、缺陷和隱患發(fā)現(xiàn)處理不及時、工作不規(guī)范而引發(fā)的電力事故[1]。通過科技手段武裝輔助巡檢人員，不僅提高了輸電線路巡檢工作效率，同時對電力線路安全運行和降低人為錯誤起到了積極作用。目前，該系統(tǒng)已在浙江公司開展試運行，有效提升了輔助巡檢人員對輸電線路的缺陷、隱患的排查率。提高輸電線路運行的安全性、穩(wěn)定性、和可靠性，有利于提升浙江公司的管理水平和企業(yè)形象[17]。