電力設(shè)備的GIS數(shù)據(jù)采集及其系統(tǒng)建構(gòu)

朱孜 王龍

摘要：在我國電力行業(yè)發(fā)展當(dāng)中需要將電力設(shè)備和線路等在空間位置上標(biāo)注出來，再以此為基礎(chǔ)來排除和修理故障。在實(shí)行電力信息系統(tǒng)之前，需要人工完成這些工作。當(dāng)前電力行業(yè)快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)又得到了普及，借助于計(jì)算機(jī)對(duì)于一些圖形信息和設(shè)備等進(jìn)行管理成為必然發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備;GIS系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;系統(tǒng)建構(gòu)

引言：

隨著我國電力事業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)式數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)無法適用于當(dāng)前電力數(shù)據(jù)采集工作中。傳統(tǒng)式電力數(shù)據(jù)采集技術(shù)在應(yīng)用過程中逐步暴露出數(shù)據(jù)缺乏完整性、準(zhǔn)確性以及及時(shí)性等問題，無法為電力企業(yè)采集到更為有效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

1 GIS技術(shù)的定義及特征

GIS是地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Sys-tem）的簡(jiǎn)稱，是一種極其重要的空間信息系統(tǒng)。GIS主要利用計(jì)算機(jī)硬件及軟件系統(tǒng)的支持，對(duì)地球表層當(dāng)中存在的關(guān)于地理分布數(shù)據(jù)開展采集、存儲(chǔ)等一系列工作。GIS技術(shù)具有以下三種特點(diǎn)：

1.1 開放性特征

GIS技術(shù)在系統(tǒng)當(dāng)中能夠支持各方面的數(shù)據(jù)庫管理，其中不乏具有多種大型數(shù)據(jù)庫，如美國甲骨文軟件系統(tǒng)公司生產(chǎn)的ORACLE關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、美國賽貝斯公司生產(chǎn)的SYBASE系統(tǒng)等。同時(shí)還可支持多種計(jì)算機(jī)編程語言、開發(fā)工具以及各類型的操作系統(tǒng)平臺(tái)，從而為各應(yīng)用系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化接口，具有較強(qiáng)的開放性特征。

1.2 先進(jìn)性特征

GIS平臺(tái)所采用的技術(shù)皆與世界同步，如計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面也均是采用最新技術(shù)，能夠充分支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)以及圖紙查詢。GIS系統(tǒng)中具有強(qiáng)大圖標(biāo)輸出功能，利用該功能能夠?qū)崿F(xiàn)地圖的直接打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及各類數(shù)據(jù)等目的。同時(shí)系統(tǒng)中還具有較為完善的測(cè)量工具，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行勘查以及線路桿塔的設(shè)計(jì)，并且無需通過其他環(huán)節(jié)就可對(duì)線路設(shè)備的遷移以及相關(guān)的計(jì)算等，從而對(duì)線路輔助設(shè)計(jì)以及設(shè)備檔案進(jìn)行修改。GIS系統(tǒng)還具有判斷分析方位或者區(qū)域的功能，以此為用戶提供可靠依據(jù)，具有極強(qiáng)的先進(jìn)性特征。

1.3 發(fā)展性特征

在GIS技術(shù)的開發(fā)過程中，為了考慮其今后的進(jìn)一步發(fā)展，開發(fā)工具選用J2EE技術(shù)架構(gòu)以及XML可擴(kuò)展標(biāo)記語言。以此便于系統(tǒng)今后的維護(hù)及功能的擴(kuò)展，同時(shí)也保障了與其他應(yīng)用系統(tǒng)的完美連接，具有發(fā)展性特征。根據(jù)以上對(duì)GIS技術(shù)的特征分析中可以見得，其所具備的開放性、先進(jìn)性以及發(fā)展性特征均符合電力數(shù)據(jù)采集的需求，因此，本文將對(duì)基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 規(guī)范性原則

從數(shù)據(jù)采集到管理，從技術(shù)流程到操作流程，從數(shù)據(jù)質(zhì)量到成果標(biāo)準(zhǔn)都明確給予規(guī)定。軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)各部分內(nèi)容，遵循《國家電網(wǎng)公司應(yīng)用軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《國家電網(wǎng)公司軟硬件目標(biāo)架構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《國家電網(wǎng)公司應(yīng)用安全設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及其他架構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)規(guī)范要求;同時(shí)，GPS技術(shù)開發(fā)遵循國際的通用協(xié)議Ntrip和NMEA。

2.2 實(shí)用性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，需充分考慮到應(yīng)具備的各方面技術(shù)，能夠滿足快速處理、高效采集等系統(tǒng)需求。從而擴(kuò)大電網(wǎng)設(shè)備采集技術(shù)的覆蓋率，優(yōu)化原有電力數(shù)據(jù)采集流程，實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理，極大程度上提高電力數(shù)據(jù)采集的工作效率。

2.3 可靠性原則

軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，降低了軟件的復(fù)雜度，使軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作變得簡(jiǎn)單而又全面，保證了軟件運(yùn)行的高度可靠。

2.4 可擴(kuò)展性原則

為滿足當(dāng)前用戶對(duì)系統(tǒng)的要求和今后系統(tǒng)的擴(kuò)充，系統(tǒng)采用柔性設(shè)計(jì)，充分考慮各層面的可擴(kuò)展性，包括系統(tǒng)硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)架構(gòu)等，為今后系統(tǒng)的擴(kuò)展升級(jí)留有余地。

2.5 安全性原則

電力GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遵循《國家電網(wǎng)公司信息安全防護(hù)體系》要求，并結(jié)合相應(yīng)電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的特點(diǎn)，采用相關(guān)安全機(jī)制和技術(shù)手段保障系統(tǒng)的應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、主機(jī)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、物理安全。

2.6 先進(jìn)性原則

系統(tǒng)在技術(shù)方面運(yùn)用Ntrip網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)、移動(dòng)GIS采集技術(shù)等，以此保障其系統(tǒng)的先進(jìn)性原則。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)的硬件主要涉及兩部分;一是具有無線網(wǎng)絡(luò)通信、藍(lán)牙連接和RFID掃描等功能的移動(dòng)設(shè)備，以加載電力GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件，用于電網(wǎng)資源采集、管理、分析及GPS接收機(jī)的連接控制;二是具有網(wǎng)絡(luò)RTK的GPS接收機(jī)，用于快速獲取電力設(shè)備點(diǎn)的空間信息。系統(tǒng)的軟件主要由工程管理、數(shù)據(jù)采集、點(diǎn)位測(cè)量、圖形操作、數(shù)據(jù)管理5大模塊組成。

3.2 任務(wù)管理

任務(wù)管理模塊的主要功能是對(duì)不同任務(wù)的數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)庫文件的創(chuàng)建、打開、導(dǎo)入和導(dǎo)出等。每個(gè)任務(wù)的數(shù)據(jù)庫則保存該任務(wù)的電網(wǎng)資源設(shè)備數(shù)據(jù)信息，包括屬性信息和空間信息，并且默認(rèn)存放在系統(tǒng)prj文件夾下，數(shù)據(jù)庫名即為任務(wù)名。

3.3 數(shù)據(jù)采集

本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷為數(shù)據(jù)采集，采集對(duì)象包括多方面的數(shù)據(jù)信息，其中最具代表的為備唯一條碼、設(shè)備地理位置、設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系等。因此，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集功能模塊主要作用于相關(guān)身邊信息的快速采集。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，首先要從掃描設(shè)備條碼中獲取到現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其中缺失掉屬性的信息進(jìn)行填補(bǔ)。其次并不是現(xiàn)有數(shù)據(jù)就一定準(zhǔn)確，還需根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)開展進(jìn)一步校準(zhǔn)工作。最后在一切數(shù)據(jù)信息均校準(zhǔn)的情況下，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存，并將設(shè)備點(diǎn)展示于圖上，在根據(jù)圖中所指明的起到設(shè)備及重點(diǎn)設(shè)備，創(chuàng)建設(shè)備之間的拓?fù)潢P(guān)系。

3.4 圖形操作

地圖操作即是實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的基本操作，包括圖層的管理、地圖的顯示和地圖的測(cè)距等。按照用途不同，圖層可以分為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)圖層和電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)圖層。圖層的管理可以控制圖層的可見性，通過這一操作用戶可以隨意瀏覽自己感興趣的數(shù)據(jù)層。地圖的顯示包括地圖縮放、地圖漫游、搜索定位等操作，通過這些功能用戶可很方便地定位到自己感興趣的區(qū)域范圍或某個(gè)特定的對(duì)象;利用地圖的測(cè)距可計(jì)算出線路上任意兩點(diǎn)間或多點(diǎn)間的長(zhǎng)度。

3.5 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理模塊完成對(duì)采集成果信息的查看、編輯和輸出。系統(tǒng)為用戶提供了多種數(shù)據(jù)查看方式，如列表點(diǎn)擊查看、條件查詢查看、圖上點(diǎn)擊查看等。對(duì)于粗差或異常值，用戶還可以通過編輯功能來更正這些信息，并將正確的信息保存到數(shù)據(jù)庫中。對(duì)于成果信息，用戶需要將其輸出為標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)賬模板，以便成果資料導(dǎo)入國網(wǎng)GIS平臺(tái)。

3.6 系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)置包括藍(lán)牙連接配置、GNSS參數(shù)配置等。藍(lán)牙連接配置用于移動(dòng)設(shè)備和GPS接收機(jī)間藍(lán)牙配對(duì)并建立數(shù)據(jù)通信;GNSS參數(shù)配置用于設(shè)置CORS站接入點(diǎn)、數(shù)據(jù)源及CORS賬號(hào)等信息，以便能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)RTK高精度定位。

結(jié)束語：

本文從系統(tǒng)架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)方面對(duì)電力GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了整體介紹，并以天津電網(wǎng)建設(shè)改造項(xiàng)目為試點(diǎn)項(xiàng)目對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了試用。應(yīng)用表明，利用該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備信息采集的內(nèi)、外業(yè)一體化，大大節(jié)約了數(shù)據(jù)采集人員的時(shí)間;此外，系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)RTK和RFID等測(cè)量技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)采集的精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]金歡，馬瀟.結(jié)合典型業(yè)務(wù)的電網(wǎng)GIS云平臺(tái)應(yīng)用框架[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通.2018（08）