一、重要意义
为保障电网调度主站设备安全可靠稳定运行，快速解决传统动环系统施工存在布线工程量大、施工工序复杂、空间狭小、耗时长等弊端，国网东平供电公司勇当探路者，圆满完成基于“人工智能诊断+异常感知识别监测技术”的新型调度自动化机房智能动环监控系统的研制，这是项目攻关党员突击队这支青年占比超过85%的年轻队伍秉承“创新驱动发展”核心价值观，历经160多天迎挑战、攻难关后交出的一份满意答卷。
二、主要做法
（一）提出总体方案。为推进成果研制进度与任务目标，制定了“党员创新工作室”工作开展实施方案，明确组织机构、创新团队、目标任务等。围绕新技术、新材料、新工艺，以及天津市重点实验室科研课题等，进行技术攻关、成果推广、人才培养，培育创新载体，激发创新“活力”。“党员创新工作室”紧紧围绕提升公司发展核心竞争力，以党员示范岗、党员责任区、党员先锋队为载体，就高标准防渗、绿色材料研发等课题开展技术创新。深入推进“3+1”工作模式，即在开展相关课题技术攻关、成果转化、市场推广的基础上，注重创新型青年人才培养。充分发挥优秀技术骨干“传帮带”作用，开展劳动模范专业授课、“党员带团青QC攻关”等活动，加强对业务骨干、技术能手的教育培养，注重把优秀技术骨干吸收到党组织中来，纳入企业后备干部进行培养。工作室针对本次课题目标，根据借鉴思路和技术，提出基于“人工智能诊断+异常感知识别监测技术”的新型调度自动化机房智能动环监控系统方案。
（二）方案选择。市场上主控制器模块开发主要应用的是单片机、FPGA、DSP，对三种主控制器的性能参数及工作能力进行测试，编译一段运算程序，分别植入简易程序运算测试并进行记录对比。机房应用环境对控制单元的处理速度要求相对较低，但对控制精度、响应时间有较高要求，确保操作的准确性和及时性，单片机、FPGA、DSP三种控制单元均能满足技术要求，但单片机价格更低、通用性更强。
经过在实验室依据两种不同的采集方式搭建测试环境，并进行10次搭建试验，记录施工时间，并分别部署采用人工智能算法和深度学习算法的两套测试设备，对线路执行电流欠流、过流、电压欠压、过压等操作，人为设置缺陷，经试验比对，最终选取离散分布采集、深度学习人工智能方案。
自动化机房内主要有交换机、纵向加密装置、数据采集服务器、精密空调、灭火装置等设备设施，为电力监控、调度工作开展的最基础、最核心区域，机房环境一旦出现缺陷，不及时处理将威胁到主机等设备的正常运行和设备安全。考虑到机房现实条件，在预警数据的传输方式上，小组决定采用高速可靠的专用无线传输方式。
经过小组调查与学习，发现可以使用B/S架构或C/S架构，分别用B/S和C/S两种连接方式搭建系统进行测试，测量5小时系统运行占用内存，每小时测量10次，统计平均占用内存情况，并针对软件系统的认证、网络、数据库三方面功能使用自动攻击脚本进行攻击测试，每种攻击各测试1000次，统计成功拦截的次数，计算拦截成功率，最终选取B/S系统架构。
成员对现有流行的数据查阅方式开展调查与学习，发现可以采用的方式有微信小程序、手机App、WEB网页端，方案选择依据弱网测试上下行延时＜300ms，开发时间＜30天，开发成本＜5000元，根据以上实验结果，WEB网页端在弱网测试数据延迟均小于300ms，开发时间为17天，开发成本为2400元，数据交互形式丰富不受限，因此选择WEB网页端。
目前，大部分机房还处于无人值守、有人值守而欠缺相对应的应对及时性，当出现温湿度超上/下限、市电中断、UPS断电等异常情况时，管理员要及时地发现和处理，有效地预见、防范和避免机房异常情况出现。告警发生后，能第一时间通知值守人员或管理人员进行处理并记录详细的告警内容供用户追溯事故发生的原因。因此我们选择本地声光告警+手机短信告警的综合告警方式。
（三）成果实施。成员根据ARDUINO单片机厂商提供的技术资料，设计ARDUINO单片机的基本电路，在工作室焊接，焊接完成后，利用万用表对焊接质量开展逐一检测，经检测，所有针脚焊接准确，连接可靠，无断路、开焊等不合格。接着开发基于C++语言的ARDUINO单片机的控制程序，将单片机模块连接机房常用温湿度传感器、电源模块监测传感器、烟雾告警传感器及水浸告警传感器以模拟机房常见故障类型，通过数据I/O端口监测数据传输是否畅通、程序输出数据是否正确反映模拟试验环境，检验单片机基本逻辑是否正确运行。
对要采集的数据进行概念实体设计，并基于CAD、ArduinoIDE、Cadence软件等软件搭建开发平台，对采集系统通信线路、系统采集接口进行设计，完成通信、接口及运行程序设计后，对数据采集装置进行组装，并分别对采集时间、采集正确率进行模拟试验测试。
分别进行机房北侧高温、机房南侧湿度低、机房精密空调水浸告警、机房配电柜进线开关过流、机房烟雾告警五类试验，样本为每类试验下20次测试情况，共计100次试验，统计总体准确率与计算超时次数。每次试验异常量通过蒙特卡罗统计模拟方法产生。
在工作室对搭建完成的ZigBee通信模块进行数据传输延时测试，利用单片机对其输入输出时间进行提取。依据系统构架设计，部署硬件平台和软件环境，对B/S系统构建进行了10轮、每轮10次的系统运行占用内存进行测试。
搭建并安装基于WEB的人机交互开发环境，编写人机交互接口程序。通过系统通信模块将异常工况内容、时间、地点等信息传输至机房运维人员手机，及时处置小组成员对监测系统告警功能进行温度、湿度、烟感、精密空调水浸、配电柜进线开关电流五组测试。
对新型监测系统装置结构面板设计及部件打样制作组装，在工作室模拟机房运行环境，对组装完成的监测系统装置进行模拟监测试验。公司安监部门联合有关部门对装置组织现场安全防护检查，对设备的静电防护、浪涌、工程磁场等方面进行测试合格。调度自动化机房动环监测系统整机装置对机房模拟运行环境监测试验中，异常工况识别准确率为99.67%，异常工况下均能准确自动发送预警短信，实现既定目标。
三、工作成效
（一）显性效益较好彰显。使用该系统，机房异常信号、环境识别工作更加方便高效，极大地提高了机房巡视工作的效率，同时实现了多设备的同时监测，提前预测设备状态并且实现缺陷识别，有效保障了电网安全正常运行。
（二）时间效益显著提升。由目标值检查可知，小组使用新系统后异常同步工作可在8秒之内完成，在实现多设备多测点实时监测的情况下能够减少2/3的巡查人员数量，并显著降低工作强度、缩短工作时长，提升机房异常状态发现及时率。
（三）隐性效益不断体现。新增监测点的施工时间及作业难度大大降低，同时意味着监测判别工作效率提升，减少设备及环境异常时间，对于提高供电可靠性、满足用户更优质的用电需求具有重要意义，取得较好的社会效益。
（四）党建优势充分彰显。自“党员创新工作室”创建以来，公司党委努力把党组织的政治优势转化为促进改革发展的制度优势，把党员的先锋模范作用转化为促进企业高质量发展的榜样力量，积极打造“创新品牌”工程，扎实推动了“党建+”在生产一线领域落地实践，保障了“党建引领”和“电力赋能”双落地，孵化创新成果，增强创新“厚度”，做到“党员先锋就是创新先锋”，着力推动党的人才优势与企业创新创效相融合。
（文/国网山东省电力公司东平县供电公司 刘佳 李彬 孔琳 高文文 孙启健）