电站设备巡检管理系统研究

李少华¹，朴吉满²，张立栋¹，陈广志²，张绍志²，顾全善³

(1．东北电力大学能源与机械学院，吉林吉林 132012；2．国电吉林热电厂，吉林吉林 132021；3．丰满发电厂，吉林吉林 132108)

    摘 要：电站设备巡检管理信息系统可以加强对电站设备状态运行特性及运行人员进行有效的管理。系统由带有USB串口的上位机、数据库、数据通信线、数据采集器、无线射频标签构成，可实现对设备巡检到位情况监测、巡检时设备运行状态监测、以及对设备状态的管理。系统的操作界面和功能模块采用微软VisualBasic．NET开发环境，数据库采用微软SQI．Server2000。系统具有设计合理、操作简单、功能完备、运行稳定、可扩展等特点，能有效地提高巡检质量。

    关键词：设备管理；无线射频；巡检；数据库
    电站设备安全可靠运行是整个电站安全及经济运行的必要保证。传统的电站巡检管理方法，存在着技术落后，管理不到位，容易出现漏检等不足。为了增强对电站设备的管理，进一步提高检测数据收集、分析水平，提高电站设备监测、检修和维护的技术管理水平，有必要建立电站智能设备巡检管理系统。实施智能设备巡检管理系统，利用先进计算机技术来管理设备巡检，同时提高巡检质量，是现代化发电企业提高对设备管理效率的重要手段。是电厂实现管理现代化、提高电厂综合实力的有效措施之一，也是建设管理创新、技术创新型电厂的重要环节。运行人员按照巡检制度进行巡检，才能保证电站设备正常运转，进而可以进行高质量、低成本的电力生产，并按计划或者超额完成生产任务，从而提高电力企业经济效益。
    1 系统建设的原则和总体思路

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    1．1 系统建设的原则
    设备巡检的目的是掌握设备运行的情况，及时发现设备缺陷，消除事故隐患保证电力企业安全可靠运行，所以对设备的巡检是一个不可忽视的环节。设备点检的方式是借助人的感官和检测工具按照预先制定的技术标准，定人、定点、定期地对设备进行检查的一种设备管理方法。应做到定位置、定标准、定人员、定周期、定规程的“五定”原则。我们可以按照点检之“五定”原则的管理方法，加强并指导设备的日常巡检工作。
    1．2 系统设计的总体思路
    从电站巡检管理制度出发，研究无线射频识别标签在电厂具体位置布置问题、无线射频识别标签数据采集、无线射频识别标签数据传输、数据在数据库中处理等几个重要方面，研究无线射频识别技术和数据通信技术在电站中的综合应用、数据库原理在电站中拓展等方面并综合应用各种先进软件及硬件技术完成系统设计、集成与运用。针对基础数据和数据存取特点，设计电站设备巡检管理系统。系统中的特定模块会自动显示出该数据采集器在这个巡检周期内所读取事先设定的所有标签的采集时间、当时该区域设备有无其他异常情况，并且同时可以显示漏检的名称、位置等信息。
    2 系统过程描述

    以发电机外部冷却水系统的巡检过程为例，巡检人员携带数据采集器到达发电机外部冷却水系统设备现场时(如图1)，用采集器读取带有巡检点上的设备标识的标签，数据采集器就会将标签上的设备代码识别出来，并记录到达该巡检点的时间和巡检的设备名称。数据采集器上有关于各种设备状态的选择如：对发电机外部冷却水系统的描述有水位高、水位低、振动大等。当巡检人员完成一个设备的巡检任务后，采集器会提示下一个巡检点或区域的位置，整个一次巡检过程完成之后，把数据采集器上刚刚采集回来的数据经身份验证送人到系统中，系统对此次数据进行分析，得出有关设备状态的最新信息(如图2)。

    3 系统的功能设计

    (1)系统功能简述
    该系统主要是为电站设备巡检信息管理而进行设计的，界面设计简洁、明了、满足现场需要是系统的主要特点。分成采集数据、巡检管理、基础数据三大模块。图3为系统功能框图。

    采集数据模块主要功能是信息读取和信息查询，在信息查询中特别增设了漏检对比功能，使得巡检人员到检和漏检一目了然；巡检管理模块其功能是对巡检路线、巡检内容及数据采集器进行设置，如果对巡检路线或者巡检内容进行改动，可通过这一模块对数据采集器进行修改；基础数据模块主要功能是对设备现场安装的信息点设置及数据采集器上的显示设备运行状态的事件设置。

    (2)无线射频识别标签性能试验
    RFID标签物理性能试验，见表1。

    除了上述物理试验之外还进行了抗冻试验，主要试验条件就是低温。把装有RFID标签的容器放在电站某一冰箱中，将冰箱温度降低到-4O℃，24h之后将其取出，对RFID标签进行数据读取，数据读取仍然能正常读取，试验通过。

    试验主要目的是测试RFID标签是否适应恶劣的电站环境，而且使RFID标签不干扰电站设备正常运行。以便选择可靠的适合的RFID标签作为系统使用标签，经过以上分析电站巡检管理信息系统采用被动式、只读标识标签，主要原因是被动标签免维护，性能稳定可靠；受环境影响小，不易损坏；只读标签是防止巡检人员随意修改标签中的数据。
    (3)系统外部设备
    系统外部设备主要有数据采集器和设备信息标签。数据采集器采用ABS工程塑料，具有杰出的物理性能、机械性能和热性能，并且具有重量轻，携带方便等特点，数据采集器本身带有无线射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)阅读器，可以暂时将标签上的数据存储在阅读器中，再通过数据通信的方式传入计算机中。
    设备信息标签中存有设备编号等信息。其工作原理是当标签进入磁场后，接收发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的设备信息。
    (4)系统数据通信
    数据采集器与计算机中电站设备巡检系统之间使用通用串行总线USB接口进行串行数据通信。
    首先，USB作为一种新的PC机互连协议，使外设与计算机的连接更加高效、便利、一般的计算机都有3个到4个USB接口，而且一个USB接口采用USB扩充器可以使接口数量扩充到4个或者8个以上。而RS232在计算机上的接口只有2～3个，远远比不上USB接口的数量。
    其次，通用串行总线USB具有连接方便，无需外加电源，即插即用，支持热插拔，动态加载驱动等优点，在主机和数据采集系统之间可以实现简单、快捷、可靠的连接和通讯，所以，基于通用串行总线USB的数据采集方式非常适用于数据采集系统。
    4 结语

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    电站设备巡检管理系统的应用可以大幅度提升电力企业的设备管理效率，通过巡检采集回来的数据可以用来对设备运行状态进行评价，分析设备的状态趋势，使巡检人员及时通知检修人员开展检修工作，并为设备检修提供有效依据。另外，电站设备巡检管理系统可以加强对设备的监管力度，对巡检人员进行监督，可以显示历次巡检任务的完成情况(即是否存在漏检的情况)，以便对巡检人员进行考核。
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