凌 璐 陳雅倫 楊聰明

1.南瑞集團(tuán)（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司；2.江蘇省專(zhuān)用通信局

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出“國(guó)際領(lǐng)先能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”的發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)電網(wǎng)計(jì)量業(yè)務(wù)智能化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷(xiāo)計(jì)量體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型。目前傳統(tǒng)的計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，各設(shè)備間信息相互孤立，缺乏有效的連接，數(shù)據(jù)維護(hù)工作量大；實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏必要的身份驗(yàn)證信息，設(shè)備使用情況以及定位信息無(wú)法掌握；實(shí)驗(yàn)人員與設(shè)備缺乏聯(lián)動(dòng)性。傳統(tǒng)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)到了必須升級(jí)改造的階段，需要基于大數(shù)據(jù)、微服務(wù)、RFID等先進(jìn)技術(shù)，立足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)發(fā)展背景，圍繞通信管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析、業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)共享等內(nèi)容，構(gòu)建互聯(lián)互通的智慧實(shí)驗(yàn)室綜合管理平臺(tái)。

1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室管理存在的問(wèn)題

計(jì)量實(shí)驗(yàn)室業(yè)務(wù)管理工作目前還處于手工處理階段，缺乏信息化、智能化的有效管理手段。

（1）計(jì)量實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)自動(dòng)化程度低

標(biāo)準(zhǔn)量傳實(shí)驗(yàn)室存在設(shè)備種類(lèi)繁多，信息化程度各異的問(wèn)題，造成實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化程度低，試驗(yàn)項(xiàng)目需要大量人工干預(yù)，測(cè)量結(jié)果不能自動(dòng)采集、上傳。同時(shí)，檢測(cè)軟件與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)沒(méi)有建立有效的交互通道，不能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程的場(chǎng)景感知。

（2）人員的檔案、資質(zhì)信息缺乏信息化統(tǒng)一管理

目前人員的檔案、資質(zhì)信息等沒(méi)有統(tǒng)一管理，部分試驗(yàn)項(xiàng)目（如電磁兼容試驗(yàn)）需要持有特殊資質(zhì)的人員才能開(kāi)展，檢定檢測(cè)試驗(yàn)人員信息管理缺少統(tǒng)一管理的平臺(tái)。計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)樣品種類(lèi)多、試驗(yàn)項(xiàng)目多，在人員不足、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)的情況下，人工調(diào)配人員無(wú)法充分利用所有設(shè)備、人員，實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、任務(wù)安排完全手工操作，給實(shí)驗(yàn)管理帶來(lái)繁重的工作負(fù)擔(dān)。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置、儀器儀表未統(tǒng)一建檔

實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表等沒(méi)有建立設(shè)備信息庫(kù)，以供查詢(xún)其基本信息及使用狀態(tài)，不利于對(duì)這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)，且對(duì)儀器設(shè)備的領(lǐng)用、借用、修理、報(bào)廢、溯源信息、證書(shū)、期間核查等記錄的處理仍處于人工階段，處理過(guò)程繁瑣，試驗(yàn)時(shí)容易出現(xiàn)使用的設(shè)備超期、損壞或丟失等現(xiàn)象。計(jì)量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)量傳線下管理效率低，計(jì)量資源難以高效均衡利用，量傳體系基礎(chǔ)薄弱。

（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)備種類(lèi)繁多，通信協(xié)議和接口各不相同

各單位試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備種類(lèi)多，生產(chǎn)廠家多，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)上傳協(xié)議。被檢設(shè)備品種繁多，部分是實(shí)物量具，除電能表、互感器外，多數(shù)指示儀表不具備通信接口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢定難度大?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備協(xié)議不統(tǒng)一，檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采錄是難點(diǎn)。

（5）存在數(shù)據(jù)孤島，實(shí)驗(yàn)分析工作缺乏一體化數(shù)據(jù)支撐

對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析沒(méi)有建立詳細(xì)的信息管理、過(guò)程管理和試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)法進(jìn)行所有實(shí)驗(yàn)的一體化數(shù)據(jù)比對(duì)、分析工作，不能充分積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，更不能提供數(shù)據(jù)支撐。

2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)架構(gòu)如圖1所示，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，向下連接實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)儀器設(shè)備、檢定裝置、環(huán)境感知裝置、辦公輔助設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理；向上面向智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)各類(lèi)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)匯總和上傳。

圖1 智慧實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)互聯(lián)互通范圍包括試驗(yàn)設(shè)備、智能設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。試驗(yàn)設(shè)備包括電能檢定裝置、互感器檢定裝置、質(zhì)檢檢定裝置、數(shù)字多用表等計(jì)量裝置；智能設(shè)備包括環(huán)境感知裝置（溫濕度、電源質(zhì)量、監(jiān)控）、人員感知裝置（人臉識(shí)別、指紋、帶國(guó)網(wǎng)ESAM芯片加密的工牌）、文件掃描儀等多種設(shè)備；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括電能表智能現(xiàn)校儀、互感器智能現(xiàn)校儀等計(jì)量器具。

對(duì)于符合接口規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，可按照規(guī)范進(jìn)行互聯(lián)互通管理；對(duì)于某些不符合接口管理系列規(guī)范或者相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備本身可通過(guò)有線或無(wú)線方式連接智能邊緣代理感知設(shè)備。智能邊緣物聯(lián)代理感知設(shè)備管理模塊可對(duì)智能邊緣代理感知設(shè)備進(jìn)行軟件管理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備互聯(lián)互通。

綜合采用軟件、硬件采錄方式，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、定位信息、故障告警等數(shù)據(jù)匯集，通過(guò)電力有線專(zhuān)網(wǎng)、電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)等數(shù)據(jù)通道上傳至智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)；智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)將試驗(yàn)方案、執(zhí)行反饋、預(yù)告警處理等信息，下發(fā)至實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)設(shè)備或臺(tái)體軟件。

3 功能實(shí)現(xiàn)

計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的要素包括：人、機(jī)、料、法、環(huán)，是計(jì)量體系管理的重要工作，分別對(duì)應(yīng)人員管理、計(jì)量設(shè)備管理、電子身份認(rèn)證管理、規(guī)程規(guī)范查新、實(shí)驗(yàn)室管理等要素管理，并使用其他功能輔助完成對(duì)要素的管理工作。智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的主要功能如圖2所示，分為7個(gè)部分：電子身份認(rèn)證管理、智能接入管理、人員數(shù)字化管理、實(shí)驗(yàn)室在線管理、計(jì)量設(shè)備數(shù)字化管控、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化管理和綜合展示。

圖2 智慧實(shí)驗(yàn)室功能實(shí)現(xiàn)

3.1 電子身份認(rèn)證管理

電子身份標(biāo)識(shí)主要分為計(jì)量器具標(biāo)簽、抗金屬電子標(biāo)簽、定位與感知標(biāo)簽三大類(lèi)，代碼為24位十進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，由公司代碼段、識(shí)別碼、流水號(hào)和校驗(yàn)碼四部分構(gòu)成。計(jì)量器具標(biāo)簽主要貼在普通資產(chǎn)類(lèi)設(shè)備上，利用電子身份認(rèn)證標(biāo)簽的中短距離批量掃描特性，使用移動(dòng)終端，快速識(shí)別設(shè)備信息；抗金屬電子標(biāo)簽主要貼在移動(dòng)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備上，能適應(yīng)戶(hù)外各種場(chǎng)景，具備耐高低溫、防水防潮、耐輻射等各種惡劣環(huán)境，同時(shí)又具有北斗定位等功能；定位與感知標(biāo)簽主要貼在檢定臺(tái)體、實(shí)驗(yàn)室智能設(shè)備上，動(dòng)態(tài)記錄更新設(shè)備的保管人員、質(zhì)檢、檢定、維修、位置等信息，建立計(jì)量設(shè)備“人-財(cái)-物-時(shí)-空”五位一體管理機(jī)制。

通過(guò)電子身份認(rèn)證標(biāo)識(shí)RFID的獲取、安裝、監(jiān)控等環(huán)節(jié)管控，實(shí)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備的全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通的規(guī)范化。對(duì)公司各級(jí)（國(guó)網(wǎng)、網(wǎng)省、地市）計(jì)量機(jī)構(gòu)所使用的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化管理，包括標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的準(zhǔn)入、使用維護(hù)、定期審查、退出運(yùn)行的全過(guò)程管理，便于各級(jí)機(jī)構(gòu)能夠自上而下實(shí)時(shí)監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)計(jì)量設(shè)備的總體分布、設(shè)備狀態(tài)、計(jì)劃執(zhí)行等情況。

3.2 智能接入管理

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備按照其分類(lèi)、特性、數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式、設(shè)備通訊協(xié)議等方面進(jìn)行分析和分類(lèi)，確定設(shè)備控制和數(shù)據(jù)采集方法，針對(duì)不同類(lèi)型方法，開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的控制和數(shù)據(jù)采集軟件程序與硬件設(shè)備，。主要分為三類(lèi)：

（1）試驗(yàn)設(shè)備

根據(jù)不同試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)表征形式的不同，制定了三種不同的信息采錄方式：（1）具備系統(tǒng)的可結(jié)構(gòu)化信息采集，具備上位機(jī)的設(shè)備，通過(guò)組態(tài)軟件接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括Web Service、數(shù)據(jù)庫(kù)連接等方式；（2）不具備上位機(jī)或開(kāi)放接口的設(shè)備，以及在試驗(yàn)過(guò)程中需要數(shù)據(jù)采集的被測(cè)設(shè)備，可通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換方式將不同協(xié)議轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一協(xié)議，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集程序或采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；（3）不具備系統(tǒng)的不可實(shí)時(shí)采錄信息采集的設(shè)備，叫做“啞設(shè)備”，可通過(guò)圖像分析與識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)提取。

（2）智能設(shè)備

智能設(shè)備通過(guò)智能邊緣物聯(lián)代理感知設(shè)備接入，對(duì)環(huán)境、人員、安全信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)室內(nèi)檢定參考條件做合格化判定，在室內(nèi)檢定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和試驗(yàn)安全管控方面能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)有違規(guī)時(shí)及時(shí)預(yù)警，向管理員推送預(yù)警消息，同時(shí)將預(yù)警數(shù)據(jù)上傳至智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)；具有實(shí)時(shí)控制能力，必要時(shí)可采取自動(dòng)切斷電源等安全措施。

（3）移動(dòng)設(shè)備

移動(dòng)設(shè)備主要指現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置，采用國(guó)網(wǎng)公司的W-ESAM加密模塊，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)終端的身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、無(wú)線傳輸；現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)終端支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信全網(wǎng)通無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換；現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)終端在無(wú)通訊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時(shí)，支持測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)及結(jié)果數(shù)據(jù)暫存功能，在具備通信條件時(shí)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

通過(guò)統(tǒng)一的接入交互標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)設(shè)備接入。通過(guò)對(duì)接入設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)分析、故障監(jiān)控達(dá)到實(shí)時(shí)管控、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的目的，精準(zhǔn)定位故障，減少由于接入設(shè)備的問(wèn)題影響相應(yīng)業(yè)務(wù)工作。

3.3 人員數(shù)字化管理

計(jì)量人員數(shù)字化管理是對(duì)計(jì)量管理人員和計(jì)量技術(shù)人員的基本信息、崗位信息、授權(quán)信息、能力信息、教育和專(zhuān)業(yè)資格信息、專(zhuān)業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)信息、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等信息進(jìn)行管理。

通過(guò)人員資質(zhì)管理、變更管理、培訓(xùn)管理，有效地管控計(jì)量體系人員，保存到計(jì)量人員臺(tái)賬中，實(shí)現(xiàn)計(jì)量體系人員的準(zhǔn)確、精細(xì)管控。

3.4 實(shí)驗(yàn)室在線管理

實(shí)驗(yàn)室在線管理是指對(duì)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)獲得計(jì)量授權(quán)、中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（China National Accreditation Service for Conformity Assessment，CNAS）、中國(guó)計(jì)量認(rèn)證（China Inspection Body and Laboratory Mandatory Approval，CMA）的考核過(guò)程中產(chǎn)生的申請(qǐng)書(shū)、行政許可決定書(shū)、授權(quán)證書(shū)以及相關(guān)信息進(jìn)行維護(hù)管理，以及實(shí)驗(yàn)室比對(duì)、實(shí)施內(nèi)審流程全過(guò)程線上管控并記錄。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的機(jī)構(gòu)考核、實(shí)驗(yàn)室比對(duì)、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)審等管理，明晰實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)及狀態(tài)、促使實(shí)驗(yàn)室管理工作準(zhǔn)確、高效完成。

3.5 計(jì)量設(shè)備數(shù)字化管控

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化管控，建立電能、電測(cè)及高壓計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置及計(jì)量測(cè)試設(shè)備的臺(tái)帳，并對(duì)其量值溯源、期間核查、停用、啟用、維護(hù)故障維修、報(bào)廢等環(huán)節(jié)全流程管理，全過(guò)程采用電子身份RFID認(rèn)證并統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，對(duì)報(bào)告生成環(huán)節(jié)、校核環(huán)節(jié)、審批環(huán)節(jié)采用電子簽章技術(shù)。

通過(guò)對(duì)設(shè)備精準(zhǔn)管控，對(duì)計(jì)量設(shè)備的各項(xiàng)工作不漏項(xiàng)、不誤用。同時(shí)計(jì)量設(shè)備量值溯源等工作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核提供考核資料依據(jù)。

3.6 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化管理

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化管理，省、地、縣建立電能、電測(cè)及高壓計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)帳，并對(duì)其新建/復(fù)查考核、穩(wěn)定性考核、重復(fù)性試驗(yàn)等環(huán)節(jié)全流程管理，確保對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)準(zhǔn)確管控，同時(shí)將計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的各類(lèi)文檔數(shù)字化存儲(chǔ)。

3.7 綜合展示

通過(guò)計(jì)量體系消息看板、試驗(yàn)誤差分析、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在線查新、設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督等一系列大數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)計(jì)量體系的各項(xiàng)工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。計(jì)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)一步深化應(yīng)用，為后續(xù)工作的優(yōu)化改進(jìn)提供支撐。

4 結(jié)束語(yǔ)

智慧實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備“一物一碼、自主識(shí)別”，檔案“一次錄入、全網(wǎng)通用”，計(jì)劃“自動(dòng)生成、實(shí)時(shí)推送”，委托“線上受理、智能排期”，試驗(yàn)“自動(dòng)采錄、多端校驗(yàn)”，證書(shū)“線上審批、安全高效”，環(huán)境“全面感知、協(xié)同聯(lián)動(dòng)”，質(zhì)量“動(dòng)態(tài)監(jiān)督、實(shí)時(shí)預(yù)警”，數(shù)據(jù)“渠道暢通、嚴(yán)謹(jǐn)可控”，異常“科學(xué)預(yù)測(cè)、智能研判”等一系列功能，達(dá)到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求。

國(guó)網(wǎng)公司計(jì)量設(shè)備互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)掌控設(shè)備運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)、試驗(yàn)人員、受控文件、試驗(yàn)任務(wù)等狀況，嚴(yán)控計(jì)量業(yè)務(wù)活動(dòng)操作合法性，實(shí)現(xiàn)計(jì)量業(yè)務(wù)、質(zhì)量體系全面線上處理與數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，高效提升計(jì)量活動(dòng)執(zhí)行效率、質(zhì)量和智能化程度，進(jìn)一步開(kāi)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用智能化研究，挖掘海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)價(jià)值。