電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀的開發(fā)與應(yīng)用

【摘要】“電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀”是利用GPS與路網(wǎng)識別技術(shù)開發(fā)的，智能化具有全程語音引導(dǎo)、自動到位提醒、現(xiàn)場指揮功能并可隨時查看詳細(xì)線路屬性數(shù)據(jù)的新一代智能巡檢設(shè)備。

【關(guān)鍵詞】智能巡檢；高精度定位；路網(wǎng)識別；野外導(dǎo)航；道路導(dǎo)航

1.引言

輸電線路是電力企業(yè)的血管命脈，其管理的好壞，直接影響著電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，加強(qiáng)對輸電線路的管理工作至關(guān)重要。線路巡檢管理是有效保證輸電線路及其設(shè)備安全穩(wěn)定運行的一項基礎(chǔ)工作。通過巡視檢查來掌握線路運行狀況及周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體的檢修內(nèi)容，以便及時消除缺陷，預(yù)防事故發(fā)生，或?qū)⒐收舷拗圃谧钚》秶ＷC輸電線路的安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定，達(dá)到電力系統(tǒng)“安全、經(jīng)濟(jì)、多供、少損”的運行目標(biāo)。隨著電力體制改革的不斷深化，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，基于紙、筆的傳統(tǒng)線路巡檢模式所引發(fā)的電網(wǎng)安全隱患已日漸突出。主要表現(xiàn)為人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等明顯缺陷，同時也無法適應(yīng)線路管理信息化的發(fā)展要求。

“電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀”是利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)和GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對廣域或區(qū)域電力線路和設(shè)備進(jìn)行巡邏和檢查，以保證線路和設(shè)備的正?？煽窟\行。該系統(tǒng)創(chuàng)造性地集成了全球定位系統(tǒng)、掌上電腦設(shè)備和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的最新研發(fā)成果，基于“移動信息平臺”概念變革傳統(tǒng)巡檢工作方式，積極探索出線路巡檢管理的新思路、新模式，最大限度減少漏檢、錯檢，確保電力線路長期高效穩(wěn)定運行。

2.技術(shù)要求

2.1 主要技術(shù)特點

電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀的主要技術(shù)特點為：

（1）線路資料信息全，系統(tǒng)操作簡單、使用方便；

（2）定位精度高，可有效解決人工巡線到位問題；

（3）開放式系統(tǒng)設(shè)計，可與其他系統(tǒng)信息資源共享；

（4）通過用戶及操作權(quán)限的管理，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全；

（5）實時采集巡線到位信息，檢查巡線到位情況；

（6）對線路和桿塔進(jìn)行規(guī)范化的集中管理；

（7）使用方便，不需要額外的安裝和維護(hù)費用，不用擔(dān)心被盜；

（8）內(nèi)置電子地圖，可直觀反映線路的狀況，修改、維護(hù)非常方便；

（9）良好的擴(kuò)展升級功能，保持良好的系統(tǒng)兼容性和擴(kuò)容性；

（10）實現(xiàn)電子化、信息化、智能化線路巡檢，加強(qiáng)數(shù)字化的管理。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀的主要技術(shù)參數(shù)為：

（1）定位誤差：≤1.5米；

（2）連續(xù)工作時間：≥280小時（車載），≥4小時（手持）；

（3）無故障運行時間：≥10000小時；

（4）路經(jīng)紀(jì)錄信息量：≥1048575公里（不含重復(fù)）；

（5）自身城市路網(wǎng)：中國大陸城市公路95%覆蓋；

（6）巡檢數(shù)據(jù)點容量：65535個；

（7）路經(jīng)分析時間：67～88（公里/秒）（視彎路而定）；

（8）最大移動速度：≤470公里/小時。

2.3 保證在以下條件可正常使用

（1）海拔不超過7000m；

（2）環(huán)境溫度：最高氣溫+60℃；最低氣溫-35℃；

（3）裝置周圍無嚴(yán)重影響裝置絕緣性能的污穢及侵蝕性、爆炸性介質(zhì)；

（4）移動速度小于470公里/小時。

3.總體構(gòu)成

“電力系統(tǒng)智能導(dǎo)航巡檢儀”安全可靠、功能強(qiáng)大，能領(lǐng)略到海量信息的優(yōu)化處理、實際使用的簡單便捷和有助大大提高線路巡檢工作效率的先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)?！爸悄軐?dǎo)航巡檢儀”將借助國際領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢為您提供目前國際上唯一的民用復(fù)合型導(dǎo)航系統(tǒng)，系統(tǒng)將結(jié)合智能路徑系統(tǒng)、方位定向、城市路網(wǎng)，在任何地點到達(dá)任何目的地?zé)o論那里是山川、湖泊還是城市均可準(zhǔn)確無誤的實現(xiàn)導(dǎo)航，系統(tǒng)將非常聰明的自動決定使用城市路網(wǎng)、自維護(hù)路網(wǎng)與方位定向進(jìn)行切換導(dǎo)航。系統(tǒng)具有極強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力，它的路網(wǎng)系統(tǒng)并不需要定期維護(hù)，它是在平時使用過程中自我維護(hù)的尖端路網(wǎng)系統(tǒng)。這一切都將空前的提高電力系統(tǒng)巡線工作的準(zhǔn)確率與工作效率，真正做到零培訓(xùn)、零錯誤、零事故，使任何一個工作人員均可準(zhǔn)確到達(dá)任意一個桿塔或地點。

4.技術(shù)路線

“智能導(dǎo)航巡檢儀”使用獲得國家專利的“城市道路導(dǎo)航”和“野外智能導(dǎo)航”兩套互相獨立的導(dǎo)航引擎，使用獲得國家專利的國際上領(lǐng)先“彈性阻尼帶”技術(shù)極大地提高了定位精度。但由于GPS衛(wèi)星的工作機(jī)制導(dǎo)致所有GPS系統(tǒng)存在誤差，“智能導(dǎo)航巡檢儀”也不例外，在衛(wèi)星信號接收正常情況下，標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)誤差在7米左右，“智能導(dǎo)航巡檢儀”通過領(lǐng)先而又獨特的定位算法將系統(tǒng)誤差控制在了1.5米左右。所謂“彈性阻尼帶”技術(shù)，就是在時域與頻域上綜合實現(xiàn)了一定規(guī)則的數(shù)據(jù)緩沖帶，所有GPS原始數(shù)據(jù)經(jīng)一個入口進(jìn)入，被加上時間戳，緩沖帶依據(jù)先進(jìn)后出原則將小于1秒～2秒移動距離大于8～15米、移動角度大于120度的抖動數(shù)據(jù)經(jīng)濾波器過濾掉，并依據(jù)歷史5個有效數(shù)據(jù)點與當(dāng)前數(shù)據(jù)點做均值計算得到高精度GPS真實數(shù)據(jù)點。

數(shù)據(jù)緩沖帶具有彈性原則，在頻繁輸入短時間大范圍的波動時歷史累計補(bǔ)正將被不斷放大到極限，不斷適應(yīng)劣勢GPS原始數(shù)據(jù)，反之當(dāng)輸入是平滑有效的數(shù)據(jù)時歷史累計補(bǔ)正將被無限減小。

該系統(tǒng)創(chuàng)新性的提供了一套獲得國家專利的用于野外無路網(wǎng)狀態(tài)下的導(dǎo)航模塊，可自動紀(jì)錄并分析經(jīng)過的路徑，不斷自我拓展路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，通過聯(lián)機(jī)操作，在完全自動化的安全可控狀態(tài)下實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享使其他終端具有相同的路網(wǎng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)集成了業(yè)界領(lǐng)先的智能自主路徑分析轉(zhuǎn)化路網(wǎng)算法，通過多組元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，可使您在零操作的同時實現(xiàn)野外田間、山間、野地的知識性路網(wǎng)鋪設(shè)。這一切將使您在全球任何地點無論是否有路均可準(zhǔn)確引導(dǎo)到目標(biāo)并精確帶回，使專業(yè)GPS功能的使用門檻降到比城市導(dǎo)航系統(tǒng)還要低的水平?！爸悄軐?dǎo)航巡檢儀”還提供了領(lǐng)先的衛(wèi)星地圖模式，該模式是目前民用領(lǐng)域首家提供了5米分辨率衛(wèi)星遙感圖像支持的導(dǎo)航系統(tǒng)，其提供了足夠的分辨率將足以讓您識別出目標(biāo)桿塔的類型或目標(biāo)地點的情況，并可實時切換衛(wèi)星與道路地圖模式。

野外無路網(wǎng)狀態(tài)下的導(dǎo)航依賴一套“路網(wǎng)信息系統(tǒng)”來實現(xiàn)與“城市道路導(dǎo)航”的無縫結(jié)合，并同時依賴與此紀(jì)錄、分析、存儲用戶路徑完善自我路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，該路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫將在以后的導(dǎo)航中實現(xiàn)路徑引導(dǎo)。

在執(zhí)行尋線任務(wù)時“智能導(dǎo)航巡檢儀”的任務(wù)系統(tǒng)會在執(zhí)行巡線任務(wù)的同時自動紀(jì)錄該任務(wù)完成情況的日志信息，該信息以任務(wù)概要文件形式保存在任務(wù)摘要數(shù)據(jù)庫內(nèi)?？稍诼?lián)機(jī)后訪問相應(yīng)任務(wù)信息，在“數(shù)據(jù)中心”實現(xiàn)統(tǒng)計與管理。任務(wù)信息文件包括了任務(wù)起始地點、終止地點、任務(wù)終端、任務(wù)起始時間、終止時間、離開目標(biāo)點時間、缺陷報告等信息，并可具有擴(kuò)展性加入其他信息。

5.結(jié)論

從該項目立項開始，在張家口供電公司輸電管理處的努力下，設(shè)計了合理的研究方案，各階段研究工作進(jìn)展順利，各個關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，該項目所研制的巡檢儀性能運行穩(wěn)定，定位引導(dǎo)結(jié)果可靠，為提高電網(wǎng)的安全可靠運行起到了一定的作用。

該項目有進(jìn)一步推廣的價值，其應(yīng)用將為張家口供電公司及各兄弟單位實現(xiàn)巡檢工作的優(yōu)化以及提高電網(wǎng)的供電可靠性具有重要意義。

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