基于Android平臺(tái)的移動(dòng)GIS輸配電線路巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

高捷　何斌棋　陳光

摘要：文章介紹了利用先進(jìn)的便攜式移動(dòng)平板電腦（Andriod操作系統(tǒng)）為硬件載體，并集合GPS（Global Positioning System）技術(shù)、3G無(wú)線通訊技術(shù)、GIS（Geographic Information System）技術(shù)，以輸配電地理信息基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)上虞市供電局管轄內(nèi)的10kV配電線路、35kV輸電線路進(jìn)行日常線路巡檢及維護(hù)，實(shí)現(xiàn)輸配電線路巡檢管理工作的網(wǎng)絡(luò)化、流程化、規(guī)范化、智能化，保證了線路設(shè)備巡視缺陷的及時(shí)處理。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)巡檢；GIS；GPS；數(shù)據(jù)交互；任務(wù)單派發(fā)；缺陷登記；軌跡回放

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）24-0025-04

1概述

1.1 研究意義

電力巡檢是有效保證輸變電設(shè)備安全、提高供電可靠率、確保輸電線路最小故障率的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。傳統(tǒng)的電力線路巡視流程是工作人員親自到現(xiàn)場(chǎng)巡視線路，并以紙介質(zhì)方式記錄巡視情況，然后再人工錄入到計(jì)算機(jī)中。因此，巡檢受過多人為因素的影響，并且人工錄入數(shù)據(jù)量大，在手工錄入過程中容易出錯(cuò)，同時(shí)對(duì)于工作人員是否巡視到位無(wú)法進(jìn)行有效地管理，巡視質(zhì)量不能得到保障，線路的安全狀況亦得不到保證，留下了安全隱患。

近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人們生活水平的提高與電力用戶數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)，輸電線路的容量和數(shù)量也在不斷上升，所以對(duì)供電企業(yè)服務(wù)水平提出了更高的要求。傳統(tǒng)電力線路的巡檢模式已不能適應(yīng)供電企業(yè)現(xiàn)代化、高質(zhì)量的電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)要求。

為了解決這個(gè)問題，及時(shí)準(zhǔn)確地完成巡視工作，減輕巡視人員工作壓力，同時(shí)為管理者提供有效地監(jiān)督依據(jù)，提高工作效率及管理水平，上虞

市供電局規(guī)劃建設(shè)了一套先進(jìn)的智能巡檢系統(tǒng)。

1.2研究現(xiàn)狀

為了監(jiān)督檢查巡檢員的工作，國(guó)內(nèi)外各行業(yè)曾設(shè)計(jì)多種方案，傳統(tǒng)方法有加強(qiáng)教育、加大獎(jiǎng)勵(lì)力度、派人抽查、輪換巡檢路線等；還有就是利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的巡檢系統(tǒng)，例如利用條碼、信息鈕和IC卡等進(jìn)行巡檢。其中，條碼技術(shù)曾嘗試應(yīng)用于電力巡檢管理，但條碼識(shí)讀對(duì)條碼質(zhì)量要求很高，而電力巡檢現(xiàn)場(chǎng)大多在野外，紙或塑料制成的條碼易受天氣環(huán)境影響，會(huì)產(chǎn)生識(shí)別讀不準(zhǔn)或識(shí)讀失敗的現(xiàn)象，因此，條碼技術(shù)沒有能夠得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

信息鈕記錄法是指每個(gè)巡檢員配備一個(gè)信息接收鈕，每個(gè)野外設(shè)備上有一個(gè)帶ID號(hào)的發(fā)射器。巡檢員到現(xiàn)場(chǎng)后，將接收鈕放入發(fā)射器，ID號(hào)、日期和時(shí)間即存入接收鈕，每隔一段時(shí)間，巡檢員將信息傳入管理機(jī)供管理部門檢查。打卡記錄法和信息鈕的用法相似。

上述兩種方法可以解決存在的問題，但同時(shí)也帶來(lái)一些新的問題：需在巡檢地點(diǎn)安裝信息載體，安裝較為復(fù)雜，工作量大；除首次安裝費(fèi)用之外，還有后續(xù)大量的工程維護(hù)費(fèi)用；信息鈕或IC卡讀寫器設(shè)備本身存在安全和保養(yǎng)問題；一般僅能記錄巡檢的到位時(shí)間，信息不豐富。所以，為了解決傳統(tǒng)巡檢中存在的一系列問題，我們?cè)O(shè)計(jì)建設(shè)了《移動(dòng)GIS輸配電線路巡檢系統(tǒng)》。

1.3系統(tǒng)概述

移動(dòng)GIS輸配電線路巡檢系統(tǒng)旨在打造一個(gè)集中的線路設(shè)備巡檢的數(shù)據(jù)平臺(tái)，為設(shè)備評(píng)價(jià)和狀態(tài)評(píng)估打造數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)針對(duì)巡線工作實(shí)際需要及特點(diǎn)，利用先進(jìn)的便攜式移動(dòng)平板電腦（Android操作系統(tǒng)）為硬件載體，并集合GPS技術(shù)、3G無(wú)線通訊技術(shù)、GIS技術(shù)，以輸配電地理信息基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)上虞市供電局管轄內(nèi)的10kV配電線路、35kV輸電線路進(jìn)行日常線路巡檢及維護(hù)，實(shí)現(xiàn)輸配電線路巡檢管理工作的網(wǎng)絡(luò)化、流程化、規(guī)范化、智能化，保證了線路設(shè)備巡視缺陷的及時(shí)處理。把供電企業(yè)內(nèi)部辦公專網(wǎng)擴(kuò)展到移動(dòng)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端與PC端的數(shù)據(jù)共享，能有效促進(jìn)企業(yè)管理模式的創(chuàng)新和發(fā)展。

該系統(tǒng)可與電力企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)無(wú)縫連接，可有效地了解和檢查巡線工作狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路的缺陷情況，提升供電設(shè)備運(yùn)行安全性、降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本和巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有低成本、輕便易操作、使用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)可以幫助線路巡檢人員徹底擺脫容易出錯(cuò)、不易保存的紙記錄方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公，大幅度提高了巡檢質(zhì)量，規(guī)范了巡檢標(biāo)準(zhǔn)，有效降低人為因素帶來(lái)的漏檢或錯(cuò)檢問題，徹底消除了標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、責(zé)任不明確等問題；同時(shí)加強(qiáng)了運(yùn)行巡檢工作的過程控制與監(jiān)督，使部門管理層有效監(jiān)督人員的工作狀態(tài)成為可能，實(shí)現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最大程度提高工作效率，最終保證輸變電設(shè)備的高效率、低故障率安全和可靠運(yùn)行。本系統(tǒng)使得線路、生產(chǎn)人員改變傳統(tǒng)的工作方式，一改靠經(jīng)驗(yàn)、靠提醒、靠督促的管理模式，使其有更多的時(shí)間和精力投身到一線缺陷的發(fā)現(xiàn)和管理工作中去。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸配電線路巡檢系統(tǒng)的總體技術(shù)架構(gòu)分為三部分。其中，移動(dòng)應(yīng)用端與服務(wù)中心之間采用M/S移動(dòng)技術(shù)架構(gòu)，GIS圖形編輯系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，后臺(tái)管理的應(yīng)用系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。

系統(tǒng)建設(shè)充分考慮到應(yīng)用的便利性和擴(kuò)展性，它采用3G無(wú)線通訊數(shù)據(jù)交換技術(shù)，充分利用移動(dòng)終端設(shè)備的特性及便攜式數(shù)據(jù)采集裝置，構(gòu)建了獨(dú)特的新型的網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)軟件架構(gòu)M/S（Mobile/Server）智能巡檢體系。

輸配電線路（電纜）巡檢系統(tǒng)建設(shè)分為服務(wù)中心和移動(dòng)應(yīng)用端兩個(gè)大的子系統(tǒng)。

2.1服務(wù)中心子系統(tǒng)

服務(wù)中心子系統(tǒng)由外網(wǎng)通信服務(wù)器、外網(wǎng)巡檢目標(biāo)監(jiān)控程序、圖形編輯系統(tǒng)（C/S）、內(nèi)網(wǎng)B/S后臺(tái)應(yīng)用四個(gè)部分組成。主要實(shí)現(xiàn)的工作內(nèi)容如下：外網(wǎng)通信服務(wù)器：負(fù)責(zé)與移動(dòng)應(yīng)用端之間的數(shù)據(jù)通訊，包括向移動(dòng)應(yīng)用端發(fā)送數(shù)據(jù)、接收移動(dòng)應(yīng)用端發(fā)送回來(lái)的數(shù)據(jù)；巡檢目標(biāo)監(jiān)控程序：在外網(wǎng)通信服務(wù)器上部署了巡視目標(biāo)監(jiān)控管理程序，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控外業(yè)巡檢人員的作業(yè)狀況及當(dāng)前位置分布；GIS圖形編輯系統(tǒng)（C/S）：它是面向圖形數(shù)據(jù)管理人員的可操作系統(tǒng)，用來(lái)維護(hù)編輯上虞地區(qū)的電網(wǎng)線路設(shè)備數(shù)據(jù)的GIS圖形應(yīng)用系統(tǒng)；B/S客戶端應(yīng)用：它是面向最終用戶的可操作系統(tǒng)。用戶通過客戶端應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)巡檢任務(wù)單管理（制定、查詢、歸檔）、巡視結(jié)果的管理（缺陷查詢和統(tǒng)計(jì)、到位率情況統(tǒng)計(jì)、巡視軌跡回放）、電網(wǎng)臺(tái)賬數(shù)據(jù)的查詢及GIS圖形基本功能等。

2.2移動(dòng)應(yīng)用端子系統(tǒng)

它結(jié)合GPS、GIS、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在便攜數(shù)據(jù)采集交換協(xié)議支撐下完成戶外巡檢工作。移動(dòng)應(yīng)用端主要實(shí)現(xiàn)的工作內(nèi)容如下：隨時(shí)隨地?zé)o線下載巡檢任務(wù)及其相關(guān)設(shè)備資料。巡檢系統(tǒng)通過無(wú)線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程下載大數(shù)據(jù)量的巡檢任務(wù)數(shù)據(jù)，并在下載過程中對(duì)數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行檢查，避免由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致的數(shù)據(jù)片斷的產(chǎn)生；標(biāo)準(zhǔn)化的缺陷錄入。系統(tǒng)根據(jù)巡檢對(duì)象的性質(zhì)自動(dòng)列出可供巡檢人員選擇的標(biāo)準(zhǔn)缺陷；巡檢記錄即時(shí)上傳。憑借無(wú)線傳輸?shù)膹?qiáng)大優(yōu)勢(shì)，巡檢人員可就地將巡檢記錄發(fā)送到服務(wù)應(yīng)用端，而無(wú)需等待返回服務(wù)應(yīng)用端之后再上傳巡檢記錄；實(shí)時(shí)發(fā)送GPS位置信息。本巡檢系統(tǒng)在工作過程中能實(shí)時(shí)地向服務(wù)應(yīng)用端發(fā)送本機(jī)的GPS位置信息，確保服務(wù)應(yīng)用端實(shí)現(xiàn)巡檢人員目標(biāo)監(jiān)控功能。

所有經(jīng)巡視修改過的設(shè)備資料數(shù)據(jù)、巡視記錄數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的巡視結(jié)果包形式在巡視工作完成后由工作人員通過有線（無(wú)線）的方式上傳到外網(wǎng)服務(wù)器上。一些重大的缺陷記錄可以設(shè)定實(shí)時(shí)上傳。

3系統(tǒng)特色

系統(tǒng)開發(fā)自始至終結(jié)合線路運(yùn)行的實(shí)際，并廣泛應(yīng)用新技術(shù)，這樣既符合巡視管理的規(guī)范，又具有一定的工作彈性。應(yīng)用系統(tǒng)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)過程中，對(duì)巡檢設(shè)備的操作系統(tǒng)、移動(dòng)通信數(shù)據(jù)交換、移動(dòng)巡檢圖形標(biāo)準(zhǔn)、巡檢工作管理始終以主流的、通用的標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，努力實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的適用推廣的要求。

3.1先進(jìn)的主流操作系統(tǒng)

本系統(tǒng)的移動(dòng)終端設(shè)備采用的是Android操作系統(tǒng)的便攜式平板電腦，Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，非常穩(wěn)定，主要使用于便攜設(shè)備。Android有著豐富的開發(fā)環(huán)境，包含設(shè)備模擬器、工具、調(diào)試器、內(nèi)存和性能分析工具以及Eclipse集成開發(fā)環(huán)境插件。Android系統(tǒng)代碼精簡(jiǎn)，運(yùn)行速度快。Android系統(tǒng)操作界面人性化，畫面酷炫華麗。而將巡檢系統(tǒng)應(yīng)用到Android操作系統(tǒng)上在國(guó)內(nèi)電力線路巡檢中處于領(lǐng)先地位。

3.2移動(dòng)通信數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用系統(tǒng)建立基于TCP/IP的移動(dòng)通信內(nèi)部機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)聯(lián)通通信網(wǎng)絡(luò)的CDMA卡的廣泛支持。

3.3移動(dòng)巡檢圖形標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用系統(tǒng)使用的圖形數(shù)據(jù)，采用第三方圖形數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可以直接使用目前流行的GIS平臺(tái)輸出的緩存瓦片圖形格式標(biāo)準(zhǔn)，圖形檢索和瀏覽都非常快速，而且保證了與現(xiàn)有的電網(wǎng)線路設(shè)施的同步更新。

3.4管理數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用系統(tǒng)后臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫(kù)全面支持Oracle、SQL Server、DB2等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，移動(dòng)終端設(shè)備采用SQLite結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)均采用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)句，保證巡檢系統(tǒng)與后臺(tái)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換高效通暢。

3.5便捷安全的系統(tǒng)部署

移動(dòng)端應(yīng)用系統(tǒng)全部文件經(jīng)加密后灌裝在標(biāo)準(zhǔn)的SD卡中，同時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)在使用運(yùn)行過程中采集數(shù)據(jù)和收發(fā)的任務(wù)單也全部存儲(chǔ)在隨機(jī)的SD卡中，充分保證了使用的便捷性和數(shù)據(jù)的安全性。

4社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

系統(tǒng)的建設(shè)改變了傳統(tǒng)的線路巡線方式，適應(yīng)了現(xiàn)代化、高質(zhì)量的電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)要求，同時(shí)也深化了線路管理的信息化建設(shè)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

4.1經(jīng)濟(jì)效益

采用本系統(tǒng)所帶來(lái)的直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益可能來(lái)自于三方面：利用新技術(shù)可更迅速、更客觀準(zhǔn)確地掌握線路的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，從而直接帶來(lái)管理成本的降低；利用新技術(shù)提高工作效率，管理部門提供正確的決策信息，全面提高供電可靠率，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)；系統(tǒng)具有開放性和可升級(jí)的特點(diǎn)，使系統(tǒng)的生命力不受外部系統(tǒng)的影響，這是企業(yè)降低總體運(yùn)營(yíng)成本（TOC）的有效途徑，也將直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

總之，在電力局內(nèi)部的信息移動(dòng)化工程建設(shè)過程中，巡檢系統(tǒng)率先實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化將是一個(gè)很好的開端。

4.2社會(huì)效益

本系統(tǒng)帶來(lái)的最顯著的社會(huì)效益在于，通過先進(jìn)的科技手段，大大縮短了缺陷從發(fā)生到發(fā)現(xiàn)再到處理的時(shí)間周期，從而降低了故障的發(fā)生率，提高了對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng)和處理能力，有效地保障了企業(yè)的安全生產(chǎn)和人民群眾的切實(shí)利益。

本系統(tǒng)已成為了線路管理信息化的有機(jī)組成部分，使得線路管理的信息化工作朝著更加完備、更具體系的方向發(fā)展。

5結(jié)語(yǔ)

上虞市電力局的“基于Android平臺(tái)的移動(dòng)GIS輸配電線路巡檢系統(tǒng)”從用戶實(shí)際工作出發(fā)，從實(shí)用性、易用性角度進(jìn)行產(chǎn)品定位。

從表面看本系統(tǒng)解決了供電局戶外線路設(shè)備的維護(hù)巡視問題，而實(shí)質(zhì)上從管理角度有效解決了傳統(tǒng)巡檢管理中信息不準(zhǔn)確、人員不到位的弊端，使得巡檢工作能夠切實(shí)有效地進(jìn)行。從全局把握設(shè)備設(shè)施的空間分布情況、使用情況等信息，歷史信息曲線，主要應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)營(yíng)工作。

系統(tǒng)采用移動(dòng)終端作為前端信息載體和無(wú)線通訊工具，為電力部門提供各種及時(shí)地運(yùn)維信息，加大電力運(yùn)營(yíng)的監(jiān)控力度，降低電力事故的發(fā)生頻率。實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)管理工作革新，擺脫傳統(tǒng)的作業(yè)模式，增強(qiáng)系統(tǒng)的可視化程度，提高工作效率和管理效率，提高電力管理素質(zhì)和勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)為供電可靠性提供了較好的技術(shù)支持，減少了停電事故的發(fā)生。

所以，做好巡檢工作對(duì)電力生產(chǎn)設(shè)施的正常運(yùn)行、保障企業(yè)安全生產(chǎn)和人民的生命財(cái)產(chǎn)都有著極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]龔健雅，等．當(dāng)代地理信息技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004.

[2]劉光．地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)（組件篇）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003．

作者簡(jiǎn)介：高捷（1976-），男，浙江省上虞市電力公司工程師；何斌棋（1987-），男，浙江省上虞市電力公司助理工程師；陳光（1981-），男，上海杰獅信息技術(shù)有限公司助理工程師。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）