一種電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法

一種電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法摘要：為強(qiáng)化對基層人才的培訓(xùn)，加強(qiáng)人才體系建設(shè)，以滿足當(dāng)前和未來計(jì)量專業(yè)不斷發(fā)展建設(shè)對人才的需求，研制一套電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)及方法，使用仿真技術(shù)針對用電信息采集現(xiàn)有終端、電能表、計(jì)量異常監(jiān)測等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備運(yùn)行狀況，模擬用電現(xiàn)場各種采集/計(jì)量故障；通過用電場景及軟硬件仿真模擬，實(shí)現(xiàn)對營銷計(jì)量人員場景化、理論化、便捷化的技術(shù)培訓(xùn)。關(guān)鍵字：電力物聯(lián)網(wǎng)；仿真技術(shù)；電力培訓(xùn)；故障模擬0引言國家電網(wǎng)有限公司在各省公司全面開展了用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)。經(jīng)過多年的標(biāo)準(zhǔn)修訂產(chǎn)品升級，智能電能表、采集終端、通信組網(wǎng)、現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備在應(yīng)用和技術(shù)層面得到了大范圍覆蓋與發(fā)展。隨著用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用持續(xù)深化，功能應(yīng)用不斷增多，業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，計(jì)量設(shè)備也向著智能化、多元化、數(shù)據(jù)化應(yīng)用方向發(fā)展，從而要求計(jì)量工作人員從傳統(tǒng)單一的計(jì)量作業(yè)能力，向更全面的綜合計(jì)量專業(yè)能力發(fā)展，在既有業(yè)務(wù)專精的基礎(chǔ)上還需具備對信息、安全、通信、計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行維護(hù)等方面的能力，以滿足未來國網(wǎng)公司能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架下營銷計(jì)量現(xiàn)代化高速發(fā)展對人才的需求。為此，研究運(yùn)維故障標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量現(xiàn)場作業(yè)相關(guān)的培訓(xùn)技術(shù)、設(shè)備、體系，結(jié)合營銷業(yè)務(wù)培訓(xùn)需求，針對用電信息采集現(xiàn)有終端、電能表、計(jì)量異常監(jiān)測等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備運(yùn)行狀況，模擬各種故障；研發(fā)電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，結(jié)合仿真裝置進(jìn)行現(xiàn)場故障的模擬及培訓(xùn)。今后根據(jù)基層實(shí)際情況，不斷豐富培訓(xùn)題庫，擴(kuò)展培訓(xùn)業(yè)務(wù)范圍。通過標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)設(shè)備和題庫應(yīng)用，提升基層人員業(yè)務(wù)能力。1系統(tǒng)構(gòu)成1.1系統(tǒng)架構(gòu)電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)以及后臺計(jì)算；應(yīng)用服務(wù)器提供頁面訪問的支撐；前置機(jī)服務(wù)器對仿真裝置進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)度及數(shù)據(jù)交互。為滿足于系統(tǒng)之間的信息交互，系統(tǒng)采用SOA(Service-OrientedArchitecture)[5-6]架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過ESB服務(wù)總線(EnerpriseServiceBus)約定系統(tǒng)信息交互規(guī)則。系統(tǒng)部署架構(gòu)如圖1所示。圖1系統(tǒng)部署架構(gòu)圖電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)采用集中部署、分級應(yīng)用的部署方式，部署于各省公司內(nèi)網(wǎng)信息化機(jī)房，供本省內(nèi)培訓(xùn)中心、供電所等培訓(xùn)需求單位遠(yuǎn)程訪問、使用，以及為上層展示頁面提供數(shù)據(jù)支撐。1.2軟件架構(gòu)電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)含培訓(xùn)系統(tǒng)、仿真裝置、仿真設(shè)備、現(xiàn)場作業(yè)終端及外設(shè)。仿真裝置及仿真設(shè)備模擬現(xiàn)場異常情況；電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)基于故障庫及培訓(xùn)、競賽方案進(jìn)行故障處理的培訓(xùn)，并支持"用采系統(tǒng)”、“營銷系統(tǒng)〃各系統(tǒng)操作流程的培訓(xùn)。軟件架構(gòu)如圖2所示。圖2軟件架構(gòu)圖電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)：業(yè)務(wù)上分為培訓(xùn)管理、考試管理、仿真模擬三塊，從功能上有理論培訓(xùn)、考試及實(shí)操培訓(xùn)、考試兩種功能。仿真裝置：由仿真裝置柜體與仿真設(shè)備組成，通過與電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)接的交互，模擬各類采集、計(jì)量故障場景，支撐技能實(shí)操培訓(xùn)及考試。現(xiàn)場作業(yè)終端及外設(shè)：包括現(xiàn)場作業(yè)終端、采集故障識別模塊、單三相計(jì)量故障識別模塊、超高頻讀寫模塊、藍(lán)牙打印模塊等設(shè)備。通過接收電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)接下發(fā)的模擬工單，輔助參加培訓(xùn)人員進(jìn)行各類采集、計(jì)量故障的檢測。2功能設(shè)計(jì)2.1培訓(xùn)功能電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)接收到培訓(xùn)課件，按照系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，建立仿真場景，解析并下發(fā)故障方案，仿真設(shè)備接收故障方案代碼實(shí)現(xiàn)故障模擬，與培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)同步，將故障處理情況反饋至培訓(xùn)系統(tǒng)，故障排除后培訓(xùn)結(jié)束，對仿真設(shè)備進(jìn)行復(fù)位。業(yè)務(wù)流程圖如圖3所示。圖3業(yè)務(wù)流程圖2.2考試功能考官基于采集/計(jì)量故障庫及考試場景，編制技能實(shí)操試題，試題內(nèi)容包括難易等級、異常類型、異?，F(xiàn)象、異常原因和解決方案，匯總形成技能實(shí)操考試題庫，基于題庫編制技能實(shí)操考試試卷，同時(shí)制定試卷評分細(xì)則，包括考試計(jì)時(shí)規(guī)則、安全規(guī)范、設(shè)備及工器具操作和材料管理，考試標(biāo)準(zhǔn)流程，以及扣分細(xì)則等。考官選擇實(shí)操考試題目，生成仿真方案，發(fā)起考試流程：發(fā)放試卷至學(xué)員；下發(fā)實(shí)操考試仿真方案至仿真裝置，仿真裝置接收方案，進(jìn)行方案中所含采集/計(jì)量故障及現(xiàn)場的模擬。實(shí)操考試開始后同時(shí)計(jì)時(shí)，參加考試人員進(jìn)行技能實(shí)操考試?？荚囘^程中，考官可在技能實(shí)操現(xiàn)場監(jiān)控考試進(jìn)展，對學(xué)員技能實(shí)操流程規(guī)范性進(jìn)行現(xiàn)場打分。培訓(xùn)系統(tǒng)與仿真裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，采集仿真設(shè)備狀態(tài)、故障處理情況，并根據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)對考試情況進(jìn)行跟蹤及初步評價(jià)。業(yè)務(wù)流程圖如圖4所示。圖4考試流程圖2.3仿真模擬硬件模擬：電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)基于采集、運(yùn)維故障庫編制仿真場景課件。在培訓(xùn)、考試時(shí)，可根據(jù)培訓(xùn)、考試需要制定培訓(xùn)課件、考試試卷，下發(fā)培訓(xùn)課件、考試試卷至仿真裝置。仿真裝置識別培訓(xùn)、考試內(nèi)容，仿真設(shè)備模擬故障，學(xué)員手持現(xiàn)場作業(yè)終端進(jìn)行技能實(shí)操培訓(xùn)、考試。實(shí)操結(jié)束，學(xué)員通過現(xiàn)場作業(yè)終端將實(shí)操記錄上傳至培訓(xùn)系統(tǒng)，完成現(xiàn)場作業(yè)的工作閉環(huán)，培訓(xùn)系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)操作記錄對學(xué)員進(jìn)行評分。在評分完畢后，電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)接將結(jié)果保存，恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)至初始數(shù)據(jù)。軟件模擬：培訓(xùn)系統(tǒng)基于采集、運(yùn)維故障庫，軟件模擬各類培訓(xùn)場景以及電能表、采集終端等計(jì)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)、電氣特征，建立仿真庫。學(xué)員可自由搭建仿真作業(yè)場景，在確保人身安全的前提下進(jìn)行高仿真的實(shí)操聯(lián)系及培訓(xùn)。仿真模擬流程圖如圖5所示。圖5仿真模擬流程圖3結(jié)束語電力物聯(lián)網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以構(gòu)建仿真體系架構(gòu)為基礎(chǔ)，通過客戶側(cè)設(shè)備數(shù)字化建模、故障仿真及體驗(yàn)式的培訓(xùn)方法，將模擬、再現(xiàn)各類采集/計(jì)量異常故障場景，實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功能仿真、故障模擬；結(jié)合現(xiàn)有業(yè)務(wù)開展仿真培訓(xùn)，達(dá)到提升基層員工業(yè)務(wù)技能、工作效率，滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)對新技能人才培養(yǎng)的目的。參考文獻(xiàn)GB/T8567-1988《計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南》Q/GDW11372-2015《國家電網(wǎng)公司技能人員崗位能力培訓(xùn)規(guī)范》Q/GDW1374.1-2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第1部分：專變采集終端技術(shù)規(guī)范》⑷Q/GDW1374.2-2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分：集中抄表終端技術(shù)規(guī)范》楊斌,張衛(wèi)東，張利欣等.基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架[J].計(jì)算機(jī)工程,2010,36(17):95-97.[陳琪，陳鴻，李捷.基于SOA的智能用能服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].電測與儀表,2013,4(50):96-97Q/GDW1374.3-2013《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通信單元技術(shù)規(guī)范》Q/GDW1373-2013《電力用戶用電信息采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