工作票、操作票模拟仿真系统的建设与应用

摘 要：介绍了一图形化模拟仿真平台的结构、功能体系以及在保证工作人员人身安全及防止误操作的重要措施和改变当前学习、演练、培训模式等方面的应用效果，为“安规”知识以及“两票”办理技能自我培训、学习做出了新的探索。

关键词：工作票；操作票；模拟仿真；智能搜索

中图分类号：TP391.9

目前，国内外培训系统的研究进行的相对较多，但广泛应用的基本为3-5年前开发完成的“知识培训、考试管理系统”（即网络学堂或职工学苑），主要是辅助学员进行各种基础理论知识的学习，是“面向知识”的培训系统。电力系统目前的实际工作技能培训，主要集中在调度部门，通过实时调度员培训仿真系统实现。该系统和实时调度系统共享实时数据，培训教师可在该系统上模拟设置各种故障，检验、提升调度员实际分析、处理事故的能力。在输、变电专业，如何正确开写工作票、操作票等安全生产“岗位技能”的培训，至今缺乏有效手段，电力系统每年发生的事故当中，相当一部分是因工作票中的安全措施不全、或操作票中的操作序列不正确造成的。如何全面提升“两票”合格率、提升运行、检修人员掌握现场安全措施的熟练程度是每个电力企业面临的重要课题。

信息网络、人工智能以及图形技术的进步与普及应用，为工作票、操作票实际技能培训提供了新的手段。本项目通过图形化和智能化技术为工作票、操作票实际开写技能的训练搭建了一个模拟平台，用户可在此平台上进行工作票、操作票办理的技能进行仿真演练及学习。在演练、培训的方法和效果上，都将会产生新的突破。

1 项目建设方案

1.1 网络架构

采用集中统一式服务器架构模式，将应用服务器及数据服务器统一部署于天津市电力公司技术中心，各工区、变电站、班组人员经工作站通过网络对应用服务器发出操作请求，应用服务器在通过网络与数据库服务器进行交互，实现两票模拟仿真的智能化管理，这种架构方式具有网络安全性、灵活多变性、通信高效性等优点，特别是具有较好的容纳性，无论是应用服务还是数据服务，均可根据具体需求进行应用程序的扩展，同时可进行不同语言程序的接入，实现网络资源共享，大大提高资源利用效率，从而降低整体运行成本 。

图1 网络架构

两票平台服务采用WEB服务模式体系结构，采用B/S模式搭建工作票、操作票模拟仿真平台，平台按照从上到下的顺序主要分为管理决策层、基础维护层和业务操作层三个层面，基础维护层功能应用主要面向天津市各分公司系统管理人员及学习、培训、模拟演练、考试组织人员，构造的目的是为系统管理员、学习、培训、模拟演练、考试组织人员提供设备区域及台账管理、图形组件管理、智能知识库管理、两票技能自我学习与智能仿真、考试设定等功能。业务层主要服务于现场两票开写部门，现场人员通过工作票、操作票自我学习、智能仿真进行相关技能的学习及检验，由智能知识库自动进行评分，并给出正确的操作步骤及选项。管理决策层主要用于统计分析学习、培训、模拟演练、考试相关成绩信息，及时发现两票开写技能下属部门、班组的掌握情况，并制定针对性的培训计划和方案。

系统采用当今主流的WEB服务体系结构，以B/S模式构造现场作业技能仿真培训系统，系统功能架构主要分为管理层、业务层和决策层三个层面（如图2所示），管理层主要面向系统管理人员及考试、培训组织人员，设计的目标是为系统管理、考试、培训组织人员提供设备台账信息管理、图元图形管理、智能专家库管理、技能演练、考试设定等功能。业务层主要服务于现场作业部门，现场作业人员通过工作票、操作票及现场技能的模拟演练及技能考试模块进行相关技能的学习及检验，由智能专家库自动进行评分，并给出正确的操作步骤及选项。分析决策层主要用于统计分析培训、模拟演练、考试相关成绩信息，及时发现各项技能下属部门、班组的掌握情况，并制定针对性的培训计划和方案。

图2 平台功能架构图

2 系统功能体系

两票系统平台根据天津市电力公司目前工作票、操作票开写技能培训及学习现状，通过对两票业务、实际票样进行深入的调查及研究，量身设计出安全措施知识库、五防闭锁标准库，同时运用先进的网络及计算机应用技术为天津市电力公司工作票、操作票技能培训与学习提供了一个统一的学习、模拟仿真的数字化平台，平台的主要功能模块包括：设备区域及台账维护、图形组件维护、智能知识库维护、工作票办理技能的自我学习与智能仿真、操作票开票技能的自我学习与智能仿真、安全生产知识的自我学习与检验、两票自我学习与智能仿真成绩查询统计、安全生产知识的自我学习与检验成绩查询统计等，平台主要功能模块如下：

2.1 设备区域及台账管理

该功能模块可对变电站、设备位置区、间隔管理信息维护，一次设备台账参数信息的录入、修改等功能；为方便操作，系统采用分级节点树模式，对变电站、设备区域、间隔、变电一次设备、二次屏柜等信息进行可视化维护管理。可根据所属电压等级、设备型号、设备类型、所属位置区、所属间隔、所属变电站、设备制造厂商对区域、设备台账等信息进行统计、查询。

2.2 图形组件管理

根据变电站一次主接线图及二次屏柜实际采集图片信息，进行两票系统主变一次接线图的图形组件拆分及组合，最终完成主接线图的拼接；将设备区域及台账管理模块中的变电站、设备位置区、间隔、一次设备台账、二次屏柜信息与一次主接线图及二次屏柜图进行组件关联维护，为自我学习与智能仿真提供标准、可靠的台账数据基础信息，同时图形组件技术也给用户带来更加逼真的使用体验。

图3 主变一次接线图

2.3 智能知识库管理

该功能模块主要包括：安措知识库维护与管理、五防闭锁标准库的维护与管理；通过组织两票现场工作人员及相关专家进行研讨，形成统一的工作票安措知识库及五防闭锁标准库信息，并将此成果维护到平台智能知识库中，这样形成的智能知识库就为工作票、操作票的自我学习与智能仿真提供了更为可靠及权威的判别标准。 图4 五防闭锁标准库

2.4 工作票开写的模拟演练与仿真

能够快速、正确签发指定任务的工作票，是工作票签发人的一重要岗位技能要求。打开此功能模块后，学员可以进入一个智能的图形化工作票仿真开票界面，学员可以设定相应的工作任务，根据选择工作任务进行工作票的图形模拟开写，平台会根据主接线图及设备台账信息、安措知识库信息，自动判断出安全措施、操作设备信息的正确性与完成性，并根据学员作答所用的时间、安全措施多项及缺项进行智能的量化打分，并给出最后的综合评分。

图5 工作票办理技能自我学习与智能仿真

2.5 操作票开票技能的自我学习与智能仿真

打开此功能模块后，学员可以进入一个智能的图形化工作票仿真开票界面，设定操作任务后（如**变电站1#主变运行转检修）后，可借助鼠标、键盘，在变电站主接线图、二次压板图上点击，生成操作序列（即操作票），平台会根据主接线图及设备台账信息、五防闭锁标准库，通过智能搜索技术及图形拓扑技术自动评判操作票开写的顺序及错误项，并根据时间及五防闭锁标准库进行智能的量化打分，并给出最后的综合评分。

2.6 安全生产知识的自我学习与检验

主要包括输变电安全生产规程等内容，主要是以录制的视频短片和安规知识题库为基础，进行职业技能及安规知识的自我学及检验。通过视频短片，特别是一些动漫短片，可以使学员更容易掌握一些安全生产的知识；基于安规专业知识题库的在线学习、考试系统，可使学生随时检验对安全生产知识掌握的程度。

2.7 工作票、操作票自我学习与智能仿真成绩查询统计

该功能对学员提交的工作票、操作票模拟演练、学习、考试的成绩进行统计、查询，学员可以通过系统查询出个人成绩及所在单位成绩排名，管理人员可以根据权限范围对个单位、部门、工区、班组进行成绩的分类查询统计，同时系统为使用人员能更好的阅读分析成绩结果，提供了报表、图表功能。

图6 操作票自我学习与智能仿真查询统计

3.8 安全生产知识的自我学习与检验成绩查询统计

该功能对学员提交的安全生产知识的自我学习、检测成绩进行统计、查询，学员可以通过系统查询出个人成绩及所在单位成绩排名，管理人员可以根据权限范围对个单位、部门、工区、班组进行成绩的分类查询统计。

3 系统现场应用

天津市电力公司各级单位、部门领导在公司内网能够到达的地方，可随时随地对工作票、操作票模拟仿真系统进行登录访问，对天津市电力公司、下属单位、部门及工区、班组两票模拟仿真、学习、考试统计、查询，并根据历史统计、查询数据，为各单位、部门、工区、班组制定相应的学习、模拟仿真策略，最大化的提高模拟演练的效率及质量，推动两票开写技能的提升，，进而大幅降低了因两票操作不当产生的电网事故，从而对天津市电网的安全、高效的运行发挥了重大作用。

4 结束语

通过智能网络搜索、矢量图形组件、智能知识库等技术实现了模拟仿真系统，使天津市两票工作人员 “技能培训”从“师带徒”模式上升到“自我学习”模式。为“面向岗位技能”培训探索一种新模式，为天津市电力公司的工作负责人、签发人等资格认证提供一种全新的考核模式，实现工作票、操作票技能考核认证数字化、智能化。同时实现了培训结果的量化评估，促进企业整体培训与员工自我培训有的放失。以实际变电站主接线图及二次屏柜图为基础的培训模式，避免传统培训只讲不练的弊端，提高培训工作的实效性。通过该项目建设与使用，大大提高可电力企业两票开写的技能水平，进而大幅降低了因两票操作不当产生的电网事故，从而对电网的安全、高效的运行发挥了重大作用。

参考文献：

[2]张素芳.电力系统中智能工作票?操作票系统的开发与应用[D].天津大学2010.

[3]张健基.于面向对象技术的变电站工作票及操作票专家系统[D].华北电力大学，2001.