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摘要：本文所述远程专家可视化指导工具，通过无线网络技术，将现场用户端和专家端进行连接，实现两端的语音通信和视频传输。结合电力线路巡检在电力行业中的具体应用，电力巡检是保障电力系统特别是输电部分正常运行的重要环节，必须尽快寻找到和清除掉电力设备在运行中的隐患问题，从根本上提升电力设备的安全性和稳定性。该工具可以实时采集电力线路在巡检过程中的音视频数据，针对巡检中的检测问题，现场用户端借助智能设备第一时间、第一视角向远程业务专家发起协助操作，整个协助操作技术支持充足、作业流程规范、场景画面可视、问题解决高效，同时形成可追溯的过程资料，从而实现电力线路巡检业务全生命周期的闭环。

关键词：无线网络；无线通信；远程可视化；专家指导；电力检修

1 引言

电力行业是我国的支柱产业，发电后，电能需要经过一系列的输电线路运输后才能投入到实际使用中，那么，电力输送的线路是否能够安全稳定地运行是整个电力传输过程的保障。通过定期进行电力巡检，可以及时发现线路老化、线路故障、电气设备故障、电气元部件松动等运行维护问题。传统的电力巡检，需要一定的电力业务知识储备，否则遇到稍微复杂的线路、设备故障问题很难现场解决，影响巡检流程的进行。随着电力行业创新科技的发展，我们可以借助智能设备，在巡检到疑难问题的时候，连线远程专家，实时答疑，实时解决问题。从而确保电力线路和各设备元器件的安全可靠运行，提升巡检管理水平，提高电力供电质量。

2 电力巡检过程中存在的现状

电力行业输电线路巡检是电力部门日常工作的重要一环，巡检工作做的有效细致，可以及时发现线路问题和设备缺陷，传统的巡检中加入了无人机、巡检机器人等高科技手段，但在一些专业问题的排查和解决上，仍然存在不足。本文将重点描述在电力巡检过程中遇到故障时可能导致的困扰：

（1）故障复杂。电力组网设计复杂，施工精细，后期维护和保养具有一定的专业性，因此对巡检人员的专业知识和专业技能提出了较高的要求，电力行业规范性要求，针对不同的输电线路、不同类型的线路设备，需要采取不同的巡检方式和方法展开不同的巡检作业内容，这就使得巡检工作极易发生错误。

（2）资源紧张。电力网络因为线路错综、设备繁多、元器件精细等，从投入运营开始，就需要定期巡检，将“小缺陷”扼杀在萌芽中。然而在实际的巡检中会发现，很多的故障问题较为复杂，涉及到专业的知识的操作，现场巡检人员解决存在困难，需要寻求专家协助识别故障原因才能解决，而专家赴现场协助排查存在比较高的费用和时间成本，现场求助比较多时将会导致专家人力资源紧张，排期困难。

（3）环境制约。通过历史巡检数据分析表示，极端恶劣天气等自然因素也会导致电力设备故障或损坏、输电中断等情况的发生，这也是电力巡检工作中一个很大的难点，而往往这一部分现场问题发生地受制于地理位置、天象气候等安全性环境条件的制约，专家无法到场，急需要远程指导。

3 远程专家可视化指导工具在电力巡检中优势

远程专家可视化指导工具，是利用设备通信技术和音视频传输等技术，使处于不同地理位置的用户端和专家端能够实时共享视觉信息、虚拟内容和数字数据，以完成两端之间协同工作、解决问题、培训等活动内容。此工具通过将现实世界的视觉信息与虚拟元素相结合，实现远程用户之间的实时沟通和协作。

（1）实时专家支持。现场巡检人员做为用户端，可通过远程专家可视化指导工具与远程专家端进行实时连接。专家端可以从远程位置提供即时指导、故障诊断和解决方案，减少问题的处理时间。

（2）快速故障排除。远程专家端可以实时查看电力的巡检现场和巡检工作内容，从而更准确地诊断故障。专家可以利用远程专家可视化指导工具在现实世界中标记问题、叠加虚拟元素，并指导现场用户端巡检人员进行故障修复。

（3）降低维护成本。远程专家可视化指导工具提供的两端协作功能可以避免专家长时间的现场巡检，从而降低差旅费用和专家的人员成本。

（4）安全性提升。在高风险或危险环境中进行电力巡检时，远程专家可视化指导工具可以提供远程可视化协作降低现场用户端巡检人员的风险。巡检人员可以在安全区域内操作，而将故障排除和修复指导交给远程专家端来解决。

4 远程专家可视化指导工具的技术实现

远程专家可视化指导工具主要分为设备终端和功能服务两大部分，其中，设备终端分为两大类，一类是现场用户端，主要由智能设备构成，完成现场用户的数据采集、音视频传输等工作；一类是专家用户端，主要由专家端软件系统构成，根据专家用户的具体使用场景可以安装在PC、PAD或大屏上。功能服务，由流媒体服务器组成，部署在公有云上，对外提供远程会议的服务。

设备终端与功能服务的技术原理可以描述如下：

（1）远程会议服务，提供若干对外的服务APIs，以备调用；

（2）现场用户端，一般是巡检人员使用，可佩戴，实现移动作业，通过智能设备内置的SIM卡实现GSM通信，包括目前支持的4G/5G甚至未来更高的通信标准，或者是基于无线热点AP功能，调用远程会议服务。

（3）专家用户端，一般是电力行业专家使用，软件部署在电力内网或互联网大区内，通过互联网，调用远程会议服务。

（3）现场用户端和专家用户端，分别通过各自网络协议接入远程会议服务网络，形成远程会议的两端（客户端和服务端），现场用户端通过远程会议推送TCP/IP请求实现和专家用户端的双工通信、数据传输、音视频实时传输等，现场用户端的巡检人员通过音视频手段讲述问题并展示现场图像，专家用户端判断分析后通过视频上的标注和语音进行操作指导，所做标记同步显示在现场用户端巡检人员的智能设备上。现场用户端和专家用户端的往来音视频及传输数据，都有先进的加密算法提供安全支撑。

5 远程专家可视化指导工具的安全保障

线路检修的现场基本上都是偏远的发电厂、变电站、配电站等地方，移动作业，需要部署在电力网络的互联网大区。现场用户端和专家用户端的往来音视频及数据，都有先进的加密算法提供安全支撑，主要体现在用户访问控制、数据安全通信、数据安全存储等方面。

5.1 用户体系安全性

用户访问控制遵循用户的安全性体系，此过程中的加密算法采用对称加密算法AES，密钥长度256位，加密过程包括字节代换、行位移、列混淆、轮密钥加，解密过程顺序相反，用来保护用户数据的机密性和完整性。远程会议服务采用Https协议，保证现场用户端和专家用户端在用户层面上的访问权限。

5.2 数据传输安全性

数据传输基于TLS协议。TLS：安全传输层协议，用于在两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性的协议。该协议由两层组成： TLS 握手协议（TLS Handshake） 和TLS 记录协议（TLS Record） 。TLS是SSL（Secure Socket Layer安全套接层）的升级版本，提供了“消息认证代码的密钥散列法”（HMAC），当数据在互联网上传输时，该算法能够保证数据不被篡改。

为了保证会议中音视频数据的安全传输，现场用户端和专家用户端的通话语音以及通信视频，基于ZRTP的网络协议，采用了混合加密的解决方案：

（1）远程会议服务会在现场用户端与专家用户端之间通过用户认证的方式建立起一个安全通道；

（2）现场用户端与专家用户端，各自生成一对公钥和私钥；

（3）现场用户端与专家用户端，交换公钥，但不传输私钥；

（4）两端通过将对方的公钥与自己的私钥结合，计算并生成一个共享的密钥；

（5）ZRTP使用了基于哈希函数的方法，两端在远程会议开始前互相验证对方的公钥，在确保它们没有被篡改的前提下加密密钥，再通过该安全通道分发给现场用户端与专家用户端；

（6）密钥做为临时会话使用，每次的远程会议创建都会生成新的临时会话。

ZRTP（Z Real-Time Transport Protocol），是一种网络协议，保证通信双方的的身份验证，确保通信内容的保密性和完整性，不对媒体数据直接加密，只负责加密通信双方的密钥。

5.3 数据存储安全性

可视化指导工具部署的数据库服务器采用的是传统的关系型数据库，数据库在安全策略上遵照如下原则：

（1）数据库部署在防火墙之下，有严格的访问控制策略，可以有效防止威胁侵入

（2）多级权限管理，按照业务范围分别授权

（3）数据库的访问、查询、操作记录等有详细履历可追溯

（4）数据库安全备份机制

6 远程专家可视化指导工具在电力巡检的应用场景

（1）现场检修人员需要专家支持，通过智能设备预约会议及专家。

（2）专家查看需要支持的任务单，接听现场呼叫进入会议。

（3）现场检修人员通过音视频手段讲述问题并展示现场问题，专家分析判断后通过视频上的标注和语音进行操作指导，所做标记同步显示在现场人员智能设备上。

（4）问题被解决后，双方即可结束远程可视化协作会议，正常完成任务单办理流程，形成巡检任务闭环。

7 结束语

本文在电力巡检过程中，建立起了“远程专家可视化指导”的协同巡检体系，辅以智能设备和数字化平台为支撑，在新型电力业务巡检的管控模式下，实现了对设备、线路、通道、元器件等不同巡检对象的全景实时所见即所控，显著提高了巡检缺陷问题的完成率，有效释放了重复机械作业的运维人员，精准定位和解决了需要专家指导的疑难杂症问题。从根本上打造电力行业智慧巡检，全方位助力电网安全、高效、绿色运营。

参考文献：

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作者简介：顾广安（1982—），男，本科，工程师，信息系统项目管理师（高级），高级项目经理，主要研究方向为智慧城市和物联网。