一種電力巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何濤

摘 要：文章介紹了一種電力巡檢系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并從主要功能的設(shè)計(jì)和功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。還介紹了各功能模塊的細(xì)化，以及解決方案。

關(guān)鍵詞：電力；電力巡檢系統(tǒng)；坐標(biāo)；定位

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0017-02

快速準(zhǔn)確到達(dá)故障電力設(shè)備是電力搶修人員最迫切需要解決的問(wèn)題。但是電力系統(tǒng)中電力設(shè)備的數(shù)量龐大、種類繁多、位置分散，且每天都有新的電力設(shè)備加入，電力搶修人員很難快速并準(zhǔn)確的到達(dá)想要去到的某一個(gè)設(shè)備，即使部分工作時(shí)間長(zhǎng)的電力搶修人員經(jīng)過(guò)多年工作的積累，能記住的很多設(shè)備電力設(shè)備的位置，但仍然不可能對(duì)電力系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備了如指掌，如果單靠人工記憶或經(jīng)驗(yàn)來(lái)辨別故障電力設(shè)備，勢(shì)必浪費(fèi)很多寶貴的檢修時(shí)間，也可能會(huì)出現(xiàn)辨別錯(cuò)誤等，這樣既無(wú)法保證復(fù)電時(shí)間，又降低了檢修工作效率，還可能會(huì)影響其他正常工作的電力設(shè)備，影響居民的用電質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種電力巡檢系統(tǒng)是目前電力發(fā)展的必需。

1 設(shè)計(jì)思路和主要模塊簡(jiǎn)介

該電力巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要思路為通過(guò)對(duì)所需要檢修的電力設(shè)備（如：鐵塔、環(huán)網(wǎng)柜、變壓器等）進(jìn)行準(zhǔn)確定位，在導(dǎo)航系統(tǒng)中建立唯一的坐標(biāo)（經(jīng)緯度）作為對(duì)該設(shè)備的位置識(shí)別，運(yùn)用電腦、手機(jī)、導(dǎo)航儀等結(jié)合相關(guān)的導(dǎo)航軟件，對(duì)此設(shè)備進(jìn)行坐標(biāo)導(dǎo)航，在系統(tǒng)中輸入電力設(shè)備名稱即可對(duì)應(yīng)唯一設(shè)備位置，導(dǎo)航自動(dòng)計(jì)算路線，幫助電力搶修人員快速到達(dá)目標(biāo)設(shè)備。該電力巡檢系統(tǒng)主要分為兩大模塊，即坐標(biāo)定位模塊和路徑導(dǎo)航模塊。

2 系統(tǒng)主要功能的設(shè)計(jì)

2.1 電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖管理模塊

該模塊的主要功能是根據(jù)電力設(shè)備的坐標(biāo)生成位置電子衛(wèi)星圖，在電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖中對(duì)PC端和PDA端的所有電力設(shè)備和接口進(jìn)行設(shè)備名稱、編號(hào)以及對(duì)設(shè)備的坐標(biāo)和位置進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，它是該電力巡檢系統(tǒng)的“眼睛”。

受科學(xué)技術(shù)限制，傳統(tǒng)的電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖系統(tǒng)只能提供二維的位置坐標(biāo)，用戶只能在平面圖上找到目標(biāo)電力設(shè)備，這種坐標(biāo)比較抽象，不便于準(zhǔn)確定位和查找。本文所述電力巡檢系統(tǒng)中的電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖模塊能提供3D的位置坐標(biāo)，給用戶提供的是三維立體的影像和畫面，電力設(shè)備的位置和描述更加具體和生動(dòng)，用戶可以通過(guò)輸入目標(biāo)電力設(shè)備的名稱或者編號(hào)就能快速準(zhǔn)確的查找到其所在的地理位置。該電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖管理模塊主要通過(guò)以下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的：

①存儲(chǔ)所有電力設(shè)備的名稱、編號(hào)及所在位置的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)，組建坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，再將該數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)CAD圖形進(jìn)行畫圖，并在圖中對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的一一標(biāo)注。

②根據(jù)上述CAD圖和坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立電力巡檢電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖系統(tǒng)?；谠撟鴺?biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，以各電力設(shè)備為基準(zhǔn)點(diǎn)，將其周圍的一些主要道路、標(biāo)志性建筑和住宅區(qū)等加入進(jìn)來(lái)，從而創(chuàng)建更加生動(dòng)的數(shù)據(jù)表視圖，一個(gè)電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖模塊就是由千千萬(wàn)個(gè)這樣的數(shù)據(jù)表視圖組成。

③將上述一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)表視圖轉(zhuǎn)換成外部磁盤可以存儲(chǔ)的DDC文件，再利用GeoMedia平臺(tái)將DDC文件格式轉(zhuǎn)換成OND的文件格式，然后將這些OND格式的文件存儲(chǔ)到PDA設(shè)備上，這樣OND的格式的文件就可以在PDA設(shè)備上顯示3D的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

這種電子坐標(biāo)衛(wèi)星圖管理模塊即便于快速查找目標(biāo)電力設(shè)備，又使用3D影像數(shù)據(jù)，使得地圖顯示更加生動(dòng)和具體，更利于后面選擇最優(yōu)路徑到達(dá)目標(biāo)電力設(shè)備。

2.2 地形圖操作模塊

該地形圖操作模塊主要有兩種類型：

①電力巡檢系統(tǒng)平臺(tái)不提供此功能，需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)人員編寫算法來(lái)實(shí)現(xiàn)地形圖操作功能。

②電力巡檢系統(tǒng)平臺(tái)本身就具備該項(xiàng)功能，但受系統(tǒng)外界的諸多因素影響，需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)人員對(duì)該功能進(jìn)行改進(jìn)或者根據(jù)實(shí)際情況對(duì)該功能進(jìn)行定制。

On Demand提供的API允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)者結(jié)合需求，重新編寫靈活的應(yīng)用設(shè)計(jì)。在地形圖模塊實(shí)現(xiàn)功能過(guò)程中，二次開(kāi)發(fā)主要工作包括針對(duì)電力設(shè)備屬性檢查、獲取GPS位置坐標(biāo)和電力設(shè)備巡檢到位這幾項(xiàng)。其中最重要的工作是電力設(shè)備屬性檢查，是指對(duì)電力設(shè)備的屬性和地形圖文件進(jìn)行查詢，地圖文件中包含大量的地理數(shù)據(jù)信息，通常情況下，這些作為地理數(shù)據(jù)信息不會(huì)隨意改變，因此巡檢人員檢查完設(shè)備后無(wú)需每次都創(chuàng)建新的地圖文件，除非在原來(lái)基礎(chǔ)上有重大更改?；谶@種可能存在人工誤差的情況，導(dǎo)致地形圖操作模塊中有些信息可能會(huì)滯后或有誤差。而實(shí)際情況是一般的電力巡檢人員往往更關(guān)心電力設(shè)備的信息而忽略地理信息。為便于電力巡檢人員更好的查看更新后的數(shù)據(jù)，為了巡檢人員方便快捷查看更新后的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是把電力設(shè)備信息保存到PDA終端，用戶直接訪問(wèn)SQL Mobile數(shù)據(jù)庫(kù)查看電力設(shè)備的屬性信息，而設(shè)備的地理信息，則可以通過(guò)OND文件瀏覽，因?yàn)楦碌碾娏υO(shè)備的屬性數(shù)據(jù)要比更新地理數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單。

2.3 GPS定位模塊

本文所述電力巡檢系統(tǒng)利用GPS定位器接收和獲取電力設(shè)備的衛(wèi)星定位信號(hào)，通過(guò)定位來(lái)測(cè)量和計(jì)算電力設(shè)備的位置坐標(biāo)，電力巡檢人員在巡檢過(guò)程中，可以利用該位置坐標(biāo)查找到目標(biāo)電力設(shè)備，同時(shí)可以利用GPS定位器來(lái)進(jìn)行路徑導(dǎo)航和指引，選擇最優(yōu)到達(dá)路徑，從而快速準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)電力設(shè)備進(jìn)行巡檢和記錄。

2.4 巡檢數(shù)據(jù)采集模塊、巡檢數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)同步

模塊

電力巡檢的任務(wù)是根據(jù)電力設(shè)備故障等實(shí)際情況決定的，因此巡檢數(shù)據(jù)采集模塊和巡檢數(shù)據(jù)記錄模塊的設(shè)計(jì)是彈性的，必須要針對(duì)不同的巡檢任務(wù)來(lái)定制設(shè)計(jì)。巡檢數(shù)據(jù)采集模塊是指電力巡檢人員到達(dá)目標(biāo)電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，巡檢數(shù)據(jù)記錄模塊是指將巡檢所采集的數(shù)據(jù)和問(wèn)題描述等內(nèi)容填寫到與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)備記錄中。通常情況下，電力巡檢人員在巡檢過(guò)程中會(huì)將電力設(shè)備的檢測(cè)情況簡(jiǎn)單記錄下來(lái)，特別是檢測(cè)的故障問(wèn)題描述要記錄詳細(xì)，同時(shí)搶修的方法和情況也要詳細(xì)記錄。數(shù)據(jù)同步模塊是指電力巡檢系統(tǒng)用戶將巡檢任務(wù)、巡檢所采集的電力設(shè)備故障問(wèn)題描述和搶修情況等內(nèi)容經(jīng)過(guò)總結(jié)后上傳到電力巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，其他用戶也可以通過(guò)登錄系統(tǒng)同步查看這些數(shù)據(jù)，方便總結(jié)和為其他電力巡檢提供學(xué)習(xí)借鑒。這就是巡檢數(shù)據(jù)采集模塊、巡檢數(shù)據(jù)記錄模塊以及數(shù)據(jù)同步模塊的主要功能和設(shè)計(jì)目的。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)同步功能

前文已經(jīng)闡述本電力巡檢系統(tǒng)為方便巡檢人員戶外作業(yè)，通過(guò)GeoMedia平臺(tái)將Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成OND文件然后導(dǎo)入到PDA上的。該系統(tǒng)不同于普通的微軟系統(tǒng)可以通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用OND文件作為數(shù)據(jù)同步的中轉(zhuǎn)媒介。數(shù)據(jù)在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中以O(shè)ND文件為數(shù)據(jù)單元，再將文件導(dǎo)入到PDA上，系統(tǒng)工作人員可以通過(guò)PDA中的OND文件作為數(shù)據(jù)源、電力巡檢人員則可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備中的SQL Mobile數(shù)據(jù)庫(kù)用OND文件作為數(shù)據(jù)源，對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查找和更新。用戶可以直接通過(guò)PDA或者手持GIS設(shè)備查看和更新電力設(shè)備的屬性信息和地理信息等。

每個(gè)系統(tǒng)用戶因?yàn)楣ぷ餍再|(zhì)或工作范圍的不同，其使用系統(tǒng)的權(quán)限也不盡相同，例如電力巡檢人員一般只有查看電力設(shè)備數(shù)據(jù)信息的權(quán)限，而系統(tǒng)管理員則可以登錄系統(tǒng)SQL Mobile數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的電力設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、更新和導(dǎo)出。為保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，每次用戶登錄系統(tǒng)時(shí)都會(huì)在系統(tǒng)中留下訪問(wèn)信息，訪問(wèn)信息中記錄著登錄者的姓名、用戶編號(hào)、用戶所屬部門職務(wù)等信息。

為保證系統(tǒng)中電力設(shè)備信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，該電力巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)同步功能，當(dāng)系統(tǒng)管理員在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中更新信息時(shí)，系統(tǒng)將這些信息及時(shí)同步到PDA設(shè)備上，系統(tǒng)中的其他用戶可以在權(quán)限范圍內(nèi)同時(shí)查看。同時(shí)，電力巡檢人員在戶外工作時(shí)登錄的是系統(tǒng)的PC客戶端，巡檢人員可以根據(jù)實(shí)際需要選擇電力設(shè)備在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的信息記錄或者某方面的信息記錄，該電力巡檢系統(tǒng)同樣可以滿足巡檢人員的此類要求。

3.2 手持GIS功能的實(shí)現(xiàn)

該電力巡檢系統(tǒng)的手持GIS功能是通過(guò)On Demand平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，二次開(kāi)發(fā)主要針對(duì)電力設(shè)備屬性檢查、獲取GPS位置坐標(biāo)和電力設(shè)備巡檢等幾項(xiàng)內(nèi)容。該系統(tǒng)的手持GIS操作簡(jiǎn)單，用戶只需要在系統(tǒng)中輸入目標(biāo)電力設(shè)備的名稱或者編號(hào)就可以顯示與之相關(guān)的設(shè)備屬性、地理位置等數(shù)據(jù)信息。同時(shí)該系統(tǒng)為用戶提供了大量的GIS工具，用戶可以通過(guò)手持GIS設(shè)備查看系統(tǒng)中的電力設(shè)備信息及其周邊的地理信息。手持GIS可以對(duì)系統(tǒng)中電子地形圖進(jìn)行放大、縮小顯示；還可以對(duì)地形圖進(jìn)行平移、全景或局部瀏覽；為提高手持GIS的顯示速度和畫面質(zhì)量，用戶還可以根據(jù)實(shí)際需要選擇關(guān)閉一些圖層，只顯示與巡檢任務(wù)相關(guān)的圖層。

3.3 巡檢“零誤差”功能的實(shí)現(xiàn)

所謂的巡檢“零誤差”并不是指真正的沒(méi)有絲毫誤差，而是指誤差在一定的允許范圍之類。巡檢零誤差是監(jiān)督和考核電力巡檢人員工作的一個(gè)重要指標(biāo)。該功能的實(shí)現(xiàn)必須依賴于GPS，系統(tǒng)能否準(zhǔn)確獲取GPS信號(hào)是關(guān)鍵，獲取GPS信號(hào)后系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換成目標(biāo)電力設(shè)備所在地的WGS-84坐標(biāo)。巡檢人員在登錄電力巡檢系統(tǒng)時(shí)首先需要打開(kāi)GPS接收器，GPS接收器通過(guò)衛(wèi)星獲取目標(biāo)電力設(shè)備所在地的WGS-84坐標(biāo)，將此坐標(biāo)與系統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比來(lái)判斷巡檢是否“零誤差”，受地理、衛(wèi)星、GPS接收器等客觀因素和系統(tǒng)錄入時(shí)人工記錄誤差等主觀因素影響，一般在兩個(gè)坐標(biāo)在±10 m的誤差范圍內(nèi)，都可以視為巡檢“零誤差”。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文所述的電力巡檢系統(tǒng)就是為了提高電力巡檢工作效率和質(zhì)量而設(shè)計(jì)的，它結(jié)合了科技、信息、網(wǎng)絡(luò)等多方面的技術(shù)。隨著電力需求的增多和信息技術(shù)的發(fā)展，如何電力巡檢系統(tǒng)的誤差、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)用戶滿意度等改進(jìn)和完善措施是電力系統(tǒng)工作者們不可避免的難題。

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