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莫非 刘行格:基于HTML5的配网辅助培训手机应用系统设计与实现

时间: 2019-01-22阅读:

摘要:在互联网+时代传统配网辅助培训系统逐渐显现出弊端,需要向云端、向手机终端、向跨平台的方向发展。为了设计并实现轻量化、跨平台的手机应用,提出了基于HTML5开发的配网辅助培训手机应用系统。该系统遵循扁平化、简约化和友好交互的设计原则,前端界面是在HBuilder集成开发环境下采用MUI编写而成,系统引擎采用LayaAir。对系统的数据导入、辅助培训和分析反馈三大功能模块进行了详细探讨。最后以五防培训的一个关卡为例验证系统的效果,结果表明该系统具备跨平台、便携性、高效率等优点。

关键词:五防;手机应用;HTML5;辅助培训;跨平台

中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)32-0054-03

Abstract: Traditional distribution network assistant training system have gradually revealed drawbacks in the Internet+ era which are needed to develop toward cloud database, mobile terminals and cross-platform. In order to design and implement a lightweight, cross-platform mobile application, a distribution network assistant training application based on HTML5 is proposed. The design principles of flatness, simplicity and friendly interaction are followed in the system. MUI is used to written the front-end interface in the IDE of HBuilder and LayaAir is adopted as the system engine. The three major functional modules of data import, assistant training and analysis feedback are discussed in detail. Finally an example of the five-prevention training is taken to verify the effectiveness of the system. The results show that the system has the advantages of cross-platform, portability, and high efficiency.

Key words: five-prevention; application; HTML5; assistant training; cross-platform

1 背景

隨着设备本身可靠性的提高和运维管理理念的提升,电力系统中运维人员人均管理设备数逐年增长,另一方面设备新老换代、型号各有差异,对运维人员安全可靠科学地管理电网提出了较高的要求。为提高运维水平、协助办公,各类辅助培训系统[1-3]陆续上线,极大地提高了运维人员工作效率和学习效果。在互联网+[4]广泛推行的时代,各领域的软件系统都在向云端、向手机终端、向跨平台的方向发展,对于辅助培训系统也应该更新换代。

目前,国内已经有电网辅助培训系统的研究与应用[5-6],国外也开展了深入研究并得到良好应用[7-8],这些应用都是基于电脑端开发,有些甚至要求只能在企业内网使用,对用户的使用环境要求较高。PSS/EE(美国PTI公司) [9]、BPA(美国邦维尔电力局) [10]、ETAP(美国OTI公司)[11]、 PSASP(中国电力科学研究院)[12]这些都是较为成熟的商用辅助软件,具备一定的培训功能,但是由于其业务完整性的设计理念,导致用户需要花费大量的时间来熟悉软件的性能,完成一次仿真实验需要花费大量精力,从辅助学习的角度效率较低。上述系统在时间空间上对用户要求较高,针对目前已有的“重”型设计,急需设计一种轻量化的、零散化的系统满足用户的多样化需求,能够与已有系统形成优势互补。该系统同时能够满足用户随用随到、耗时较少的特点。而研发手机应用能够满足上述要求。近四年手机应用已经在电力系统各个领域得到尝试和应用,实践证明相较于电脑端程序,手机应用具有其独特的优势:方便携带、网络定位、操作简便[13-16]。对于电力系统现场操作人员,防误闭锁装置[17]是保障人员安全的最后一道防线,同样电网调度规程[18]能够保证调度人员最大限度地避免误调度,这些内容也应该加入手机应用系统的功能模块中。

结合目前的研究现状和电网的实际需求,设计并实现了配网辅助培训手机应用系统,目前已经在嘉定供电公司得到成功应用,效果显著。本文介绍了系统的架构和技术路线,结合配网中需要辅助培训的内容,着重研究了各个功能模块的具体后台逻辑,同时介绍了系统的应用情况并提出未来2.0版本需要改进的方向。

2 系统架构

配电网辅助培训手机应用系统的架构如图1所示。各类运维人员通过手机端系统各个辅助培训功能模块无线访问云端数据库,同时提供了电脑端访问数据的接口。用户端的功能模块主要包括五防培训、调操规程、变电五通等。在云端服务器上利用大数据分析技术结合培训指标体系实现数据挖掘、统计学分析和互动行为分析等功能,同时向用户反馈报告完成闭环逻辑,实现差异化培训目标定制和个性化培训方案推荐。

该系统的技术路线如图2所示,系统采用HTML5[19]作为主要的开发语言,其优势在于统一的网络标准、多设备跨平台、自适应网页、即时更新,相较于IOS和Android编写App的优点为:迭代速度快、兼容性强(全面兼容IOS和Android)、传播途径广、用户使用成本低。前端界面是在HBuilder[20]集成开发环境(IDE)下采用MUI[21]编写而成,其中MUI为比较接近原生App体验的前端框架,具有轻量化、高性能和多端发布的特点。系统的引擎采用LayaAir,其是全球性能最高的HTML5引擎之一,支持2D、3D、VR、AR类型。设计理念为扁平化、简约化和友好交互。App的扁平化设计能够使设计元素凸显、界面整齐,简化设计使重点突出、视觉效果显著,友好交互可以减少用户的适应时间,提高工作学习效率。

3 系统功能

配电网辅助培训手机应用系统的核心功能分为手机端和服务器云端两大类,如图3所示,各个功能模块具体如下:

3.1 数据导入模块。

该系统的基础数据主要包括各类导则规程文件、五防原理、设备信息等,其中导则规程包括安规、电网调度操作规程、变电五项通用制度等。通过制定导入接口,实现对常见数据格式的兼容,数据格式支持EXCEL、WORD、PDF、XML等常见格式。根据后续模块的业务逻辑不同,对导入数据采取不同的存储方案,例如设备信息采用存储在云端数据库的方式保持,导则文件则采取以文本格式在云端直接保存,用户配置信息则直接保存在手机端本地配置文件。

3.2 辅助培训模块

辅助培训模块主要包括五防培训、调操规程培训、安规考试和文献阅读索引功能,其中五防培训和调操规程培训模块遵循知识碎片化、关卡制、渐进性、拉链式操作的原则,示意图如图4所示。知识碎片化是指由于手机屏幕大小的限制,将单一基本知识点通过设计一个情景任务来体现,一个情景任务就是一个关卡,通过掌握知识点完成情景任务的操作从而实现该关卡的通过。通过前一关卡才能解锁下一关卡,从而实现知识点的渐进学习。拉链式操作是指在一个关卡中,操作步骤只能按照既定路线前进,或者沿原路径返回,这是由于电力系统实际操作中步骤操作顺序也是严格按照顺序执行。

安规考试模块能够随机生成试卷、分数统计、卷面设置、错题整理等功能。文献阅读检索模块能够显示常见文本格式,具备快速检索能力。

3.3 分析反馈模块

云端服务器主要实现统计学分析、数据挖掘和报告反馈三个功能。云端服务器实现用户操作和结果数据统计分析,生成不同时间跨度的统计报告。基于网页界面对系统后台数据进行大数据挖掘和分析,通过算法搜索挖掘隐藏于大量数据中的信息。根据所挖掘出的相关指标,以提高培训员工的综合职业技能和变电运维水平为目标,采用支持向量机等机器学习方法对不同的培训员工制定个性化培训方案,充分开发和激活培训员工自身的各种潜能。

4 应用实例

手机应用在开发过程中采用真机调试,在实现功能的基础上通过缓存、控制变量数、懒加载(lazy-load)等优化手段减少App加载时间,达到流畅不卡顿的用户体验。经试验在IOS和Android系统上运行良好。以下以五防培訓为例介绍使用效果,如图5所示。

图5(1)为五防培训的初始界面,界面第一行从左到右依次为计时器、操作的体力值、该关卡对应的五防知识和暂停按钮。第二行为该关卡的情景任务:2号主变10千伏从热备用改为冷备用,中间为涉及的部分系统单线图,右下角为图例说明。

该情景任务涉及主变开关柜与引线柜之间的闭锁,点击右上角五防知识查看按钮显示图5(2)界面。在明确情景任务和五防知识点的前提下,通过顺序操作中间界面的接线图完成情景任务,如图5(3)所示。该例子中,正确操作顺序为:摇出2号主变10千伏甲和2号主变10千伏乙开关小车至试验位置,然后再摇出2号主变10千伏变压器车式闸刀至试验位置。该五防是避免2号主变10千伏甲或2号主变10千伏乙在运行位置时直接摇出车式闸刀,即违反了带负荷拉合刀闸。正确操作后经短暂延迟后自动跳转到统计界面,如图5(4)所示,显示是否通过关卡和通关时间。

经过多人实际试用,统计得出每个关卡的通关时间范围集中在5-40s之间,平均15s左右,即通过图形界面在较短的时间内掌握了一个知识点,效率较高、效果良好。

5 结论与展望

研发的配电网辅助培训手机应用系统具有跨平台、便携性、高效性的特点,与已有的电脑端辅助培训系统优势互补。系统遵循扁平化、简约化和友好交互的设计原则,实现了数据导入、辅助培训和分析反馈的功能。在上海市嘉定供电公司的实际应用中,该手机应用系统显著提高了运维培训工作的合理性和科学性。未来将不断添加新的功能模块,实现自动化、继保培训等功能,同时不断优化应用的互动性。

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【通联编辑:谢媛媛】

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