第2章 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建

2.1 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及全景信息模型

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與全景信息模型任務(wù)的目標(biāo)為：建立輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備全景信息模型，設(shè)計(jì)相對(duì)完備的、面向演進(jìn)的異構(gòu)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)分層分布體系架構(gòu)，建立可擴(kuò)展的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)體系。

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。輸變電全景信息是多源異構(gòu)信息，面向輸變電設(shè)備全景信息的感知、匯聚與應(yīng)用，輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有對(duì)多源異構(gòu)的全景信息的分層分布式處理以及聚合能力。同時(shí)，輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)可以是電力行業(yè)通信專網(wǎng)，也可采用移動(dòng)公用通信網(wǎng)，這要求輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)具有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自治協(xié)同能力。

IEC61968與IEC61970雖然提供了輸變電設(shè)備的公共信息模型，但無法滿足輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)全景信息建模的需要。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)不同來源信息的數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)流量具有顯著差異，具有多源與高度異構(gòu)的特征。由于多源數(shù)據(jù)分散在不同的系統(tǒng)中，彼此之間缺乏聯(lián)系，信息共享不足，沒有進(jìn)行有效的整合、集成，更沒有對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘以形成指導(dǎo)輸變電設(shè)備管理的知識(shí)。因此，需要建立輸變電設(shè)備全景信息模型，提供一種用對(duì)象類和屬性及它們之間關(guān)系來標(biāo)識(shí)電力系統(tǒng)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)方法，使得輸變電物聯(lián)網(wǎng)全景信息的交互與共享具有統(tǒng)一的參考模型。

根據(jù)上述目標(biāo)及要求，完成的主要工作有：

1）設(shè)計(jì)了輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，定義了輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的功能及要求，體現(xiàn)了輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)全面感知、可靠傳輸、分層分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)處理及智能應(yīng)用的特點(diǎn)。

2）提出了輸變電設(shè)備全景信息的建模原則與方法，在已有標(biāo)準(zhǔn)CIM（Common Information Model，公用信息模型）的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)資產(chǎn)基本信息模型、在線監(jiān)測(cè)信息模型、資產(chǎn)工作信息模型（運(yùn)維信息模型）、公共安全信息模型的擴(kuò)展，建立了具有良好通用性的輸變電設(shè)備全景信息模型，為輸變電設(shè)備多源異構(gòu)信息的共享與集成以及輸變電設(shè)備全壽命周期管理高級(jí)應(yīng)用提供了支撐。

3）結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)輸變電設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)與EPC（Electronic Product Code，產(chǎn)品電子代碼）編碼標(biāo)準(zhǔn)，建立了輸變電設(shè)備EPC-96編碼規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸變電設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)以及EPC標(biāo)簽與輸變電設(shè)備全景信息集成平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的鏈接。

2.1.1 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

根據(jù)通用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，分層分布式輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)如圖2-1所示。整個(gè)架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層構(gòu)成，其中網(wǎng)絡(luò)層包括通信層和信息整合層。

1.感知層的功能及要求

感知層為輸變電設(shè)備全壽命周期管理提供信息來源。輸變電設(shè)備全景信息包括設(shè)備采購(gòu)、工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、技改報(bào)廢四個(gè)階段所涉及的信息。

感知層的全景信息包含設(shè)備狀態(tài)信息、基本信息、資產(chǎn)信息和公共安全信息四類，其中設(shè)備狀態(tài)信息分為在線監(jiān)測(cè)信息和運(yùn)維信息。在線監(jiān)測(cè)信息包含輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息和變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息；運(yùn)維信息包含巡檢信息、試驗(yàn)信息、消缺信息等；基本信息包含廠家信息、型號(hào)、安裝位置等基本信息；資產(chǎn)信息包含在全壽命周期管理的各個(gè)階段，包括成本信息、建設(shè)費(fèi)用、物資管理、承包商等信息；公共安全信息包括氣象信息（如溫度、濕度、風(fēng)等）、災(zāi)害信息（如地震、泥石流、火山等）和極端天氣信息（如雷擊、冰災(zāi)等）等。

2.網(wǎng)絡(luò)層的功能與要求

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層包括通信層和信息整合層。

通信層支撐多源異構(gòu)全景信息的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接入與數(shù)據(jù)流協(xié)同交互管理。通信層涵蓋兩個(gè)層面：①輸變電設(shè)備傳感網(wǎng)絡(luò)要求支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)終端的接入，通信方式包括有線通信、無線通信、移動(dòng)通信等；②在輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)整體層面上，傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)妮斪冸娫O(shè)備在線監(jiān)測(cè)信息及其他信息系統(tǒng)信息一起構(gòu)成的全景信息，通過電力系統(tǒng)局域網(wǎng)（光纖網(wǎng)絡(luò)以及其他有線通信網(wǎng)絡(luò)）接入信息整合層，并完成存儲(chǔ)、分發(fā)功能。

信息整合層的功能與要求包括：①實(shí)現(xiàn)全景信息的匯聚、存儲(chǔ)、處理、融合和發(fā)布等功能，根據(jù)地理位置分布，信息整合層劃分為站級(jí)、地市級(jí)、省級(jí)（輸變電設(shè)備全景信息集成平臺(tái)）三級(jí)，輸變電設(shè)備全景信息集成平臺(tái)支撐全部高級(jí)應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)；②全景信息集成平臺(tái)采用SOA（Service-Oriented Ar-chitecture，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）及ESB（Enterprise Service Bus，企業(yè)服務(wù)總線），實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)一建模、標(biāo)準(zhǔn)化接入、驗(yàn)證和數(shù)據(jù)聚合，為輸變電設(shè)備全壽命周期管理中的高級(jí)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.應(yīng)用層的功能與要求

要求實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備的全壽命周期管理，包括設(shè)備狀態(tài)異常預(yù)警、設(shè)備智能綜合診斷、設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)、設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)測(cè)、設(shè)備運(yùn)維決策支持、設(shè)備全壽命周期過程管理等功能。具體功能要求為：①設(shè)備狀態(tài)異常預(yù)警：對(duì)歷史上重復(fù)出現(xiàn)的不正確的報(bào)警點(diǎn)和報(bào)警范圍進(jìn)行自動(dòng)校正，對(duì)超出閾值范圍的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和出現(xiàn)變化率異常的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行二次告警，過濾不合理的告警數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)異常預(yù)警；②智能綜合診斷：根據(jù)感知層的四類信息對(duì)設(shè)備可能發(fā)生的故障進(jìn)行全方位綜合診斷，為故障定位及設(shè)備檢修提供決策依據(jù)；③健康狀態(tài)評(píng)價(jià)：對(duì)反映設(shè)備健康狀態(tài)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，得出設(shè)備總體健康狀態(tài)等級(jí)；④風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)測(cè)：通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型得出設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并綜合分析設(shè)備故障造成的各方面后果，形成對(duì)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值，作為輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修的決策依據(jù)；⑤運(yùn)維決策支持：通過綜合考慮設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，優(yōu)化輸變電設(shè)備維修次序、維修時(shí)間和維修等級(jí)安排，為生技、調(diào)度等各業(yè)務(wù)部門提供決策支持；⑥全壽命周期過程管理：實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備全壽命周期管理過程各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)管理，同時(shí)強(qiáng)化全過程的成本和績(jī)效管理，實(shí)現(xiàn)成本管理精細(xì)化、定額化和標(biāo)準(zhǔn)化，建立能夠持續(xù)改進(jìn)的設(shè)備管理過程。

2.1.2 輸變電設(shè)備全景信息模型

1.輸變電設(shè)備全景信息模型分類

為了分析全壽命周期管理的需求，先將各類信息的需求進(jìn)行調(diào)研，信息需求結(jié)果如附錄1～附錄7所示，再將這些全景信息按建模分類，見表2-1。

在建模過程中，將表2-1中輸變電設(shè)備全壽命周期管理各階段所需的信息分為基本信息模型、在線監(jiān)測(cè)信息模型、工作信息模型（運(yùn)維過程信息模型）、公共安全信息模型四大類進(jìn)行建模。

2.輸變電設(shè)備全景信息模型建模方法

基于國(guó)際通用的CIM元數(shù)據(jù)模型，使用Rational Rose工具進(jìn)行建模。采用元模式技術(shù)，明確了建模的類、屬性、方法、關(guān)聯(lián)和模式等。通過建立CIM類圖，描述各種受管對(duì)象以及各對(duì)象之間的靜態(tài)關(guān)系。

（1）輸變電設(shè)備全景信息模型的建模原則

擴(kuò)展原則如下：

1）根據(jù)需建設(shè)備模型在IEC61970、IEC61968標(biāo)準(zhǔn)中是否存在決定是否進(jìn)行屬性擴(kuò)展。若存在，則進(jìn)行屬性擴(kuò)展。若不存在，則新建一個(gè)包，在包內(nèi)建立類圖，針對(duì)這些設(shè)備擴(kuò)展新類、建立關(guān)聯(lián)以及描述類與類之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；添加新包時(shí)，擴(kuò)展的模型都應(yīng)放置在此包內(nèi)或者其包的子包內(nèi)，以免和原有模型中的類相混淆。

2）盡量保持模型原有結(jié)構(gòu)不變，采用繼承的方法從原有類產(chǎn)生新子類，并關(guān)聯(lián)擴(kuò)充部分與新子類。在需要添加新類時(shí)，明確新類的繼承、聚合及關(guān)聯(lián)關(guān)系，避免修改原來的標(biāo)準(zhǔn)模型，并結(jié)合業(yè)務(wù)實(shí)際確定最后的關(guān)系。

命名原則：在模型統(tǒng)一的情況下，類和屬性命名方式可按英文單詞的組合或中文表達(dá)，已有類的新屬性名稱前添加EX_，使名稱表達(dá)更加清晰。

（2）輸變電設(shè)備全景信息模型的建模方法

根據(jù)本任務(wù)提出的建模原則，在建模過程中，采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML），通過建立各種類、類之間的關(guān)聯(lián)、類和對(duì)象之間的相互配合來完成全景信息建模。其中CIM擴(kuò)展要考慮三個(gè)問題：①是否要建立新的包；②要擴(kuò)展哪些新類；③要擴(kuò)展哪些已有類的屬性和屬性值。建模具體方法如圖2-2所示。

1）確定建模對(duì)象，判斷標(biāo)準(zhǔn)中是否有關(guān)于此設(shè)備的模型包。

2）判斷待擴(kuò)展新類在模型包內(nèi)是否存在。若存在，則考慮進(jìn)行屬性擴(kuò)展；若不存在，則新建關(guān)于此類的屬性。

3）描述待擴(kuò)展新類與已有類之間的關(guān)系，包括聚合、繼承和關(guān)聯(lián)關(guān)系。

4）判斷新建類屬性與擴(kuò)展類屬性的數(shù)據(jù)類型是否存在。若存在，則選用相關(guān)數(shù)據(jù)類型；若不存在，則新建數(shù)據(jù)類型。

5）規(guī)范化抽象模型，使之更精簡(jiǎn)、準(zhǔn)確。規(guī)范模型時(shí)應(yīng)主要根據(jù)三個(gè)原則：①將屬性較多的類解構(gòu)為多個(gè)具有少量屬性的類；②消除冗余數(shù)據(jù)；③盡量選取實(shí)例中的名詞作為類的名稱，并規(guī)范類定義的所有關(guān)鍵名詞。

（3）輸變電設(shè)備全景信息模型的建立

基本信息建模。根據(jù)CIM的可擴(kuò)展性特征，主要針對(duì)兩類基本信息擴(kuò)展建模：全部設(shè)備的EPC編碼信息以及標(biāo)準(zhǔn)中部分未建模設(shè)備和部件的基本信息。

1）基于EPC編碼的資產(chǎn)基礎(chǔ)信息建模。

資產(chǎn)基礎(chǔ)信息管理需運(yùn)用到設(shè)備的EPC編碼，而原有CIM模型中是不存在EPC編碼信息的，因此設(shè)備的全景信息模型中要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。EPC編碼主要包括標(biāo)頭、設(shè)備歸屬、設(shè)備分類以及序列號(hào)等內(nèi)容，結(jié)合EPC編碼信息，根據(jù)全壽命周期管理的信息選取原則，在資產(chǎn)基礎(chǔ)模型中擴(kuò)展了EPCTech類，用于描述該編碼的EPC標(biāo)識(shí)主要基本信息，包括采用EPC的位數(shù)、標(biāo)頭、獲取EPC的RFID類型，以及具體某個(gè)設(shè)備的EPC編碼序列號(hào)，EPC Tech類關(guān)聯(lián)到資產(chǎn)類上。

針對(duì)設(shè)備的每個(gè)全壽命周期階段，對(duì)Asset類進(jìn)行了屬性擴(kuò)展，添加了“全壽命周期管理節(jié)點(diǎn)（PLMC Node）”屬性，定義該類型為枚舉類，由計(jì)劃、招標(biāo)、選型、簽約、付款、預(yù)驗(yàn)收、到貨、安調(diào)、驗(yàn)收、報(bào)賬、辦固定資產(chǎn)、后期維護(hù)、報(bào)廢等構(gòu)成，用于標(biāo)記每個(gè)資產(chǎn)所處于的周期節(jié)點(diǎn)位置，便于資產(chǎn)管理。

2）輸變電設(shè)備基本信息的擴(kuò)展建模。

為了支持標(biāo)準(zhǔn)化和集成的需求，對(duì)CIM中未涉及的設(shè)備基本信息擴(kuò)展需要在繼承原有輸變電數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，新增一些設(shè)備類的描述，分為以下三種情況：

①面向CIM未建模設(shè)備的擴(kuò)展。某些設(shè)備在CIM中根本沒有模型與之匹配，需要重新建模，如避雷器、絕緣子、直流電流（電壓）互感器。新建立的基礎(chǔ)模型的框架包括五方面內(nèi)容：Electrical Asset（電氣資產(chǎn)類）、Electrical Type Asset（電氣類型資產(chǎn)類）、Electrical Asset Model（電氣資產(chǎn)模型類）、Electrical Properties（電氣屬性類）和Mechanical Properties（機(jī)械屬性類）。前三個(gè)屬性分別繼承了Asset、Type Asset、Asset Model三個(gè)根類，且聚合于第四個(gè)屬性類Electrical Properties。前四個(gè)類組成電氣資產(chǎn)模型框架，電氣設(shè)備的模型新建都需繼承上述框架的四個(gè)父類。對(duì)于沒有可繼承的類，可加入自身屬性擴(kuò)展一個(gè)新類。

以絕緣子為例，需要擴(kuò)展的類見表2-2。依據(jù)圖2-2所示的全景信息模型建模方法進(jìn)行擴(kuò)展：ⅰ）首先新建Insulator Asset（絕緣子資產(chǎn)類）、Insulator Asset Model（絕緣子資產(chǎn)模型類）以及Insulator Type Asset（絕緣子類型資產(chǎn)類）；ⅱ）查詢手冊(cè)和相關(guān)規(guī)定擴(kuò)展各個(gè)類的屬性，將每個(gè)設(shè)備的特有屬性，如安裝地點(diǎn)、生產(chǎn)日期等參數(shù)存放在Insulator Asset；將不同類型絕緣子相同的屬性信息抽象出來，存放在Insulator Type Asset里，如絕緣子可分為懸式絕緣子、針式絕緣子、棒形絕緣子等多個(gè)類型；ⅲ）擴(kuò)展一個(gè)描述同一型號(hào)絕緣子共有屬性的類Insulator Asset Model，如同種型號(hào)絕緣子的分布電壓、直流絕緣電阻、電暈脈沖比值等信息，并新建絕緣子的電氣參數(shù)屬性類Insulator Prop-erties，用于存放絕緣子的公共屬性，電氣參數(shù)屬性類與其他三者是聚合的關(guān)系。建成后的絕緣子基本信息模型見表2-2，擴(kuò)展模型如圖2-3所示。

②面向設(shè)備附屬部件的擴(kuò)展。在某些重要設(shè)備中，設(shè)備自帶了保護(hù)裝置來判斷設(shè)備故障情況，通常CIM建模并未涉及此類附屬部件。如架空線路資產(chǎn)和電力電纜模型中，因此需要對(duì)其附屬部件進(jìn)行擴(kuò)展。在架空線路資產(chǎn)和電力電纜模型中，現(xiàn)有的CIM模型分別對(duì)應(yīng)架空線資產(chǎn)類（OH Conductor Asset）及電纜資產(chǎn)類（Cable Asset），它們都繼承于其父類線型導(dǎo)體資產(chǎn)類（Linear Conductor Asset）。分別新建架空線資產(chǎn)模型類（OH Conductor Asset Model）和電纜資產(chǎn)模型類（Cable Asset Model）繼承于線型導(dǎo)體資產(chǎn)模型類（Linear Conductor Asset Model），新建OH Conductor Type Asset（架空線類型資產(chǎn)類）和Cable Type Asset（電纜類型資產(chǎn)類）繼承于Linear Conductor Type Asset（線型導(dǎo)體類型資產(chǎn)類），這樣就構(gòu)成了線路資產(chǎn)屬性模型的基本框架，然后再將所需要的屬性分別放入對(duì)應(yīng)的類即可。擴(kuò)展后的類與已有類之間的關(guān)系及描述見表2-3。

③面向設(shè)備容器類的擴(kuò)展。仿照IEC61970的電廠、變電站間隔等設(shè)備容器，建立相應(yīng)設(shè)備容器的子類。輸電線路的在線監(jiān)測(cè)信息是針對(duì)兩根桿塔以及桿塔之間的架空線路的，包括架空線路參數(shù)，如導(dǎo)線的基礎(chǔ)拉力、覆冰重量等，架空線路資產(chǎn)類、桿類、塔類分別繼承于線型導(dǎo)體資產(chǎn)類和結(jié)構(gòu)類。引入設(shè)備資產(chǎn)容器“線段”的概念，線段包括兩根桿塔及之間的設(shè)備，將架空線路資產(chǎn)類、桿類、塔類、避雷器資產(chǎn)類和絕緣子聚合成線段類，繼承于設(shè)備容器類，針對(duì)避雷線、接地裝置、監(jiān)測(cè)裝置等附屬裝置，建立附屬裝置類，直接繼承于資產(chǎn)類。擴(kuò)展后的類與已有類之間的關(guān)系及描述見表2-4，建成后的設(shè)備容器類擴(kuò)展模型如圖2-4所示。

3.在線監(jiān)測(cè)信息建模

對(duì)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)信息建模進(jìn)行的是在線監(jiān)測(cè)量測(cè)模型的擴(kuò)展建立。該模型新建在線監(jiān)測(cè)量測(cè)類（Online Monitoring Measurement）和在線監(jiān)測(cè)資產(chǎn)參數(shù)類（Asset Online Monitoring Properties）兩類描述，且前者繼承量測(cè)類（Measurement），后者關(guān)聯(lián)資產(chǎn)類（Asset）。又由于量測(cè)類關(guān)聯(lián)資產(chǎn)類，使得模型覆蓋量測(cè)全過程。

在線監(jiān)測(cè)量測(cè)類幾乎包含了IEC61970量測(cè)包的所有類。量測(cè)類（Meas-urement）描述了量測(cè)發(fā)生的時(shí)間、原因和時(shí)間間隔等基本信息；量測(cè)類型類（Measurement Type）描述了各種實(shí)用的量測(cè)類型；量測(cè)技術(shù)類（Measurement Tech）包含了量測(cè)過程用到的具體量測(cè)技術(shù)，可對(duì)各種不同的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)擴(kuò)展建模；量測(cè)值類（Measurement Value）記錄了不同量測(cè)獲得的結(jié)果，由在線監(jiān)測(cè)量測(cè)類與其關(guān)聯(lián)建模，且與文檔類（Document）關(guān)聯(lián)，形成記錄文檔。限制集類（Limit Set）、警報(bào)集類（Alarm Group）、單位類（Unit）、控制類（Control）和派生類（Value Alias Set）等類起到輔助作用。限制集類和警報(bào)集類實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，當(dāng)量測(cè)值超過設(shè)定的限制值時(shí)將產(chǎn)生有效報(bào)警，單位類規(guī)范了量測(cè)數(shù)據(jù)值的單位名稱和具體格式。

在線監(jiān)測(cè)資產(chǎn)參數(shù)類首先新建在線監(jiān)測(cè)量測(cè)類，詳細(xì)描述資產(chǎn)的在線監(jiān)測(cè)參數(shù)，它與資產(chǎn)類關(guān)聯(lián)。然后，再將IEC61970量測(cè)包中量測(cè)類關(guān)聯(lián)到資產(chǎn)類，從而實(shí)現(xiàn)了與量測(cè)包中幾乎所有類的關(guān)聯(lián)，可以準(zhǔn)確描述量測(cè)發(fā)生的時(shí)間、時(shí)間間隔、采用的技術(shù)、量測(cè)原因和結(jié)果等信息。擴(kuò)展后的類與已有類之間的關(guān)系及描述見表2-5，建成后的在線監(jiān)測(cè)量測(cè)模型如圖2-5所示。

（1）運(yùn)維過程信息建模

運(yùn)維過程信息即資產(chǎn)工作信息，通過新建工作類（Work）的子包資產(chǎn)工作模型（Work Model）對(duì)運(yùn)維過程信息建模。資產(chǎn)工作模型通過工作類（Work）、工作任務(wù)類（Work Task）描述工作任務(wù)，用程序類（Procedure）和程序值類（Procedure Value）的值說明工作的步驟和各步驟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值。

以一項(xiàng)設(shè)備維護(hù)任務(wù)為例，首先確定活動(dòng)的種類，再由工作類和工作任務(wù)類具體來描述。一項(xiàng)活動(dòng)由多件工作任務(wù)類聚集而成。工作任務(wù)類關(guān)聯(lián)資產(chǎn)列表（Asset List）、工作人員（Crew）、執(zhí)行效率（Capability）及條件（Condi-tion）等類。當(dāng)確定了某項(xiàng)維護(hù)任務(wù)時(shí)，需按工作規(guī)范來進(jìn)行，工作規(guī)范中的步驟由程序值類和程序類共同定義：程序類說明這項(xiàng)活動(dòng)任務(wù)的基本步驟內(nèi)容，而程序值類描述這些步驟中的相關(guān)限值，如加壓值等。同時(shí)程序類與測(cè)量值類（Measurement Value）關(guān)聯(lián)，以記錄測(cè)量值。當(dāng)活動(dòng)完成后，由數(shù)據(jù)集類（Data Set）來記錄活動(dòng)結(jié)果。擴(kuò)展后的類與已有類之間的關(guān)系及描述見表2-6，建成后的設(shè)備運(yùn)維過程信息模型如圖2-6所示。

各類設(shè)備的巡檢、試驗(yàn)、診斷以及檢修等活動(dòng)具有信息模型的基本類和屬性，活動(dòng)完成后，巡檢數(shù)據(jù)集類（Inspection DataSet）、試驗(yàn)數(shù)據(jù)集類（Test Data Set）、診斷數(shù)據(jù)集類（Diagnosis DataSet）、檢修數(shù)據(jù)集類（Maintenance DataSet）繼承于數(shù)據(jù)集類（Data Set），分別記錄四項(xiàng)活動(dòng)的數(shù)據(jù)。

巡檢、試驗(yàn)、檢修或診斷活動(dòng)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷，或是設(shè)備運(yùn)行故障需要記錄下來，因此需要缺陷事件類（Defect Event）、故障事件類（Failure E-vent）。故障事件類CIM中已有定義，只需要新建缺陷事件類，同時(shí)使其繼承于活動(dòng)記錄類（Activity Record）。如在缺陷事件類中，擴(kuò)充缺陷部位、缺陷內(nèi)容、缺陷程度、缺陷等級(jí)、缺陷分類、消缺結(jié)論等屬性，對(duì)一些有固定取值的屬性，還應(yīng)枚舉各項(xiàng)可能情況以便于實(shí)例化。擴(kuò)展的缺陷事件類如附錄8所示。

診斷模型是對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷，然后制訂出正確的檢修計(jì)劃。需要新建診斷事件類（Diagnosis Event），用于記錄診斷事件發(fā)生的時(shí)間、對(duì)象、技術(shù)、方法等信息，繼承于活動(dòng)記錄類。診斷事件類同樣使用枚舉類型，記錄診斷設(shè)備種類、診斷方法、診斷儀器、診斷結(jié)果（原因）、對(duì)設(shè)備性能影響等信息。如附錄9所示。

（2）公共安全信息建模

輸變電設(shè)備的公共安全信息模型需要擴(kuò)展的類包括氣象預(yù)警信息類（Weather Alert）、微氣象信息類（Micro Climate）、天氣預(yù)報(bào)類（Weather Fore-cast）、不可預(yù)測(cè)信息類（Unpredictable Event），它們關(guān)聯(lián)于資產(chǎn)類（Asset）、位置類（Location）、區(qū)域類（Zone）。擴(kuò)展后的類與已有類之間的關(guān)系及描述見表2-7，建成后的公共安全信息模型如圖2-7所示。

根據(jù)本任務(wù)提出的輸變電設(shè)備全景信息模型建立的原則及步驟，完成了對(duì)資產(chǎn)基本信息模型、資產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)信息模型、資產(chǎn)工作信息模型（運(yùn)維過程信息模型）、公共安全信息模型的擴(kuò)展建立。所建模型具有較好的通用性，具體的輸變電設(shè)備能夠根據(jù)本建模過程建立完備的全景信息模型，為輸變電設(shè)備全壽命周期管理高級(jí)應(yīng)用提供了支撐和保障。

2.1.3 輸變電設(shè)備EPC編碼

結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)輸變電設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)與EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)，建立了輸變電設(shè)備EPC-96編碼規(guī)則。

1.編碼方案選擇

目前EPC代碼有64位、96位和256位三種編碼方案，EPC-64編碼主要應(yīng)用在物流行業(yè)，而EPC-256是面向未來設(shè)計(jì)的，具體技術(shù)要求和定位暫不明確。為了確保輸變電設(shè)備都擁有一個(gè)EPC代碼并使其載體——標(biāo)簽成本盡可能降低，考慮到設(shè)備的生命周期比物流行業(yè)的生命周期長(zhǎng)、設(shè)備分類簡(jiǎn)單、設(shè)備信息多、歸屬?gòu)?fù)雜等因素，本研究選擇EPC-96方案。該編碼方案是定義為96位的通用標(biāo)識(shí)符，不依賴于任何已知的、現(xiàn)有的規(guī)范或標(biāo)識(shí)方案，既保證后期應(yīng)用時(shí)標(biāo)簽的低成本，又能滿足未來設(shè)備編碼擴(kuò)展需求。

作為EPC的信息載體，EPC標(biāo)簽是RFID識(shí)別應(yīng)用的重要組成部分，它包括TID（Tag ID）區(qū)和DATA區(qū)。TID（Tag ID）區(qū)表示標(biāo)簽自身的唯一標(biāo)識(shí)，包含標(biāo)簽制造廠商代碼、標(biāo)簽硬件類型碼、存儲(chǔ)器規(guī)劃碼等信息，在電子標(biāo)簽生產(chǎn)時(shí)寫入，出廠后鎖定。DATA區(qū)是用戶數(shù)據(jù)區(qū)，供用戶存放數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行讀寫、覆蓋等操作。依據(jù)EPC標(biāo)簽的數(shù)據(jù)格式，基于EPC-96的輸變電設(shè)備編碼儲(chǔ)存在EPC標(biāo)簽的DATA區(qū)。

2.編碼原則

鑒于輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)中信息的特點(diǎn)，考慮成本、擴(kuò)展等因素，全面展開信息編碼缺乏經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)考慮到標(biāo)簽容量和讀寫器的性能，大量的信息編碼會(huì)降低讀寫和查詢的速度，因此提出EPC編制原則如下：

1）符合EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)與電網(wǎng)企業(yè)輸變電設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)及編碼原則，使編碼符合系統(tǒng)性、規(guī)范性、唯一性。

2）反映設(shè)備的分類信息，如設(shè)備的歸屬、類別等。

3）保證編碼的簡(jiǎn)單性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性且同時(shí)具備可擴(kuò)展性等。

3.編碼規(guī)則

EPC編碼的通用結(jié)構(gòu)包括4個(gè)部分：標(biāo)頭、域名管理者代碼、對(duì)象分類代碼和序列號(hào)。標(biāo)頭定義了總長(zhǎng)，識(shí)別類型和EPC標(biāo)簽編碼結(jié)構(gòu)，本研究采用的EPC-96的標(biāo)頭值是00110101（二進(jìn)制），為固定值；域名管理者代碼標(biāo)識(shí)一個(gè)組織實(shí)體（本質(zhì)上一個(gè)公司、管理者或者其他組織機(jī)構(gòu)），EPC global分配通用管理者代碼給實(shí)體，確保每一個(gè)通用管理者代碼是唯一的；對(duì)象分類代碼用來識(shí)別一個(gè)物品的種類或“類型”，其在每一個(gè)通用管理者代碼之下是唯一的；序列號(hào)也稱序列代碼，在每一個(gè)對(duì)象分類代碼之內(nèi)是唯一的（組織實(shí)體負(fù)責(zé)為每一個(gè)對(duì)象分類代碼分配唯一的、不重復(fù)的序列代碼）。為了突出顯示編碼對(duì)象和電力設(shè)備的屬性，本研究將“管理者”和“對(duì)象分類”做了名稱變換，標(biāo)頭和序列代碼不變，變換結(jié)果如圖2-8所示。

根據(jù)圖2-8中的編碼結(jié)構(gòu)，展開設(shè)備編碼工作，規(guī)定了各部分所包含的信息和所占代碼區(qū)段。

（1）設(shè)備歸屬

設(shè)備歸屬層分為大電網(wǎng)-（省）電網(wǎng)公司-供電局-廠站，此部分共28位，碼段代碼分配區(qū)間見表2-8。每個(gè)部分的代碼空間是在考慮擴(kuò)展的前提下確定的，其詳細(xì)信息均存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，所編制的代碼作為檢索索引使用。

（2）設(shè)備分類

分類是具有相同特點(diǎn)物品的集合，而不是物品的固有屬性。兼顧EPC中該部分的代碼空間和中國(guó)南方電網(wǎng)（簡(jiǎn)稱南網(wǎng)）中已有的設(shè)備分類方式和結(jié)構(gòu)，本研究規(guī)定采用“設(shè)備類屬+設(shè)備類別+電壓等級(jí)”來標(biāo)識(shí)設(shè)備分類，此部分碼段共24位。

根據(jù)電網(wǎng)的《電網(wǎng)設(shè)備信息分類和編碼》標(biāo)準(zhǔn)，可知設(shè)備屬性共有7項(xiàng)；設(shè)備類別包含輸電設(shè)施、變電設(shè)施和配電設(shè)施，其中輸電設(shè)施中架空線路包含125項(xiàng)、電纜線路包含97項(xiàng)，變電設(shè)施中一次設(shè)備有359項(xiàng)、二次設(shè)備有342項(xiàng)；電壓等級(jí)中交流有44項(xiàng)、直流有38項(xiàng)。基于上述各項(xiàng)的數(shù)量和擴(kuò)展性需求，采用分區(qū)段的方式編碼標(biāo)識(shí)設(shè)備屬性、設(shè)備類別和電壓等級(jí)。因此在考慮擴(kuò)展的情況下，分配代碼空間，具體的細(xì)化方案見表2-9。

（3）序列代碼

序列代碼的編制原則按照設(shè)備歸屬的最小單位（供電局-廠站）內(nèi)設(shè)備數(shù)量順序進(jìn)行編制，此部分碼段共36位。對(duì)于本體設(shè)備的部件無設(shè)備類別代碼的，與本體設(shè)備一起進(jìn)行順序編碼?；谝陨显瓌t，基于EPC-96的輸變電設(shè)備編碼規(guī)范的具體編碼結(jié)構(gòu)見表2-10。

以云南電網(wǎng)大理供電局下關(guān)變電站的設(shè)備“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關(guān)”為例進(jìn)行說明，根據(jù)設(shè)備編碼的結(jié)構(gòu)和編碼方案中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)的代碼，可得該隔離開關(guān)的設(shè)備編碼，見表2-11。

對(duì)于“設(shè)備歸屬”和“設(shè)備分類”相同的設(shè)備，序列代碼的編制分為只有本體、既有本體又有部件兩種情況。前者的序列代碼按順序編制；后者的序列代碼編制又分為兩種情況：部件擁有自身設(shè)備類別代碼的，不參與其本體設(shè)備的序列代碼編制，只參與其同類設(shè)備類別的序列代碼編制；部件無設(shè)備類別代碼的，則按照順延本體的序列代碼編制。對(duì)于“設(shè)備歸屬”和“設(shè)備分類”相同的第二個(gè)部件無設(shè)備類別代碼的設(shè)備，其序列號(hào)順延上一個(gè)同類設(shè)備最后一個(gè)部件的序列代碼順序編制?？梢?，EPC編碼中的序列代碼是在實(shí)際編碼過程中確定的，以下舉例說明。

對(duì)于該隔離開關(guān)A相、B相、C相的代碼，則是按照順延其本體序列號(hào)編制；而對(duì)于該隔離開關(guān)的部件-電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)和真空輔助開關(guān)，則是按照與其本體相同的代碼編制方式編制。對(duì)于“220kV大下Ⅱ回線2632隔離開關(guān)”，其代碼延續(xù)“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關(guān)C相”的代碼，其A相、B相、C相的代碼的編制方法同“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關(guān)”的三相，而其部件-電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)和真空輔助開關(guān)的代碼編制方法同“220kV大下Ⅱ回線2631隔離開關(guān)”的部件。具體代碼見表2-12。

依據(jù)基于EPC-96的輸變電設(shè)備編碼方案，已對(duì)示范變電站的一、二次變電及輸電線路設(shè)備進(jìn)行了EPC編碼。