基于無線定位技術(shù)的變電現(xiàn)場實時定位裝置設(shè)計

孫若峰 楊建榮

摘要：針對當(dāng)前變電現(xiàn)場管控精度受被監(jiān)測對象定位誤差較大影響問題，引入無線定位技術(shù)，開展變電現(xiàn)場實時定位裝置設(shè)計研究。通過變電現(xiàn)場實時定位裝置結(jié)構(gòu)搭建、基于無線定位技術(shù)的電子身份識別、定位、跟蹤基礎(chǔ)功能完善，設(shè)計一種全新的定位裝置。通過實驗證明，設(shè)計的定位裝置應(yīng)用于實際可有效減小定位偏差，提高定位精度，為變電現(xiàn)場管控精細(xì)化發(fā)展提供條件。

關(guān)鍵詞：無線定位技術(shù);變電現(xiàn)場;定時裝置;管控精度;

中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，變電站是一個十分重要的組成部分，其在實際應(yīng)用中具體的作用是通過對電壓等級的合理調(diào)整，完成對電能的輸送，并通過變壓器裝置，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)當(dāng)中各個等級電壓電網(wǎng)之間的連接。傳統(tǒng)變電現(xiàn)場檢查是通過工作人員巡查的方式針對各個生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行查驗。由于大多數(shù)的設(shè)備在運行過程中都帶有極強(qiáng)的電力，因此在巡查過程中，電力人員的安全很難得到有效保障[1]。為了能夠提高電力人員的安全，相關(guān)領(lǐng)域研究人員針對變電現(xiàn)場的無人安全監(jiān)測進(jìn)行了深入的研究，并提出了可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的定位裝置，以此在確保電力人員人身安全的同時，實現(xiàn)對變電現(xiàn)場的無人化管理[2]。但由于變電現(xiàn)場環(huán)境當(dāng)中仍然存在復(fù)雜因素，因此定時裝置在應(yīng)用時常常會受到干擾，使最終定位結(jié)果與實際存在較大誤差，進(jìn)而影響到監(jiān)管精度。為了解決這一問題，本文在引入無線定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展對變電現(xiàn)場實時定位裝置的設(shè)計研究。

1基于無線定位技術(shù)的變電現(xiàn)場實時定位裝置設(shè)計

1.1變電現(xiàn)場實時定位裝置結(jié)構(gòu)搭建

為實現(xiàn)對變電現(xiàn)場的實時定位，在變電站內(nèi)安裝定位傳感器和后臺主機(jī)，結(jié)合無線定位技術(shù)，為其配置足量的電子身份識別卡。同時，為實現(xiàn)裝置與巡維中心之間各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸，在巡維中心內(nèi)部建立遠(yuǎn)程監(jiān)控主站。除此之外，在定位裝置整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，還包含其他移動設(shè)備，利用移動設(shè)備完成對移動軌跡信息的獲取和記錄[3]。在巡維中心需要完成對各類數(shù)據(jù)的實時傳輸并將其進(jìn)行統(tǒng)一存儲，方便后續(xù)變電現(xiàn)場管理需要，為其提供更可靠的數(shù)據(jù)條件。圖1為變電現(xiàn)場實時定位裝置結(jié)構(gòu)搭建示意圖。

基于上述搭建的變電現(xiàn)場實時定位裝置結(jié)構(gòu)，通過在監(jiān)測范圍內(nèi)安裝節(jié)點構(gòu)成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用該網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)變電現(xiàn)場的實時監(jiān)測?？紤]到裝置的研發(fā)條件，可選用低成本小型或微型傳感器。

1.2基于無線定位技術(shù)的電子身份識別

為確保本文提出的實時定位裝置具有對電子身份的識別能力，引入無線定位技術(shù)，通過無線通信信號找出特定運行設(shè)備或人員，并實現(xiàn)對其相關(guān)信息的寫入和讀取。在這一過程中，不需要裝置與目標(biāo)之間產(chǎn)生機(jī)械或光學(xué)上的接觸[4]。通過無線定位技術(shù)對無線電頻率的電磁場進(jìn)行解調(diào)，將所有數(shù)據(jù)信息從安裝在目標(biāo)上的標(biāo)簽輸出，以此實現(xiàn)對被跟蹤設(shè)備的自動識別。除此之外，針對部分電子標(biāo)簽而言，在對其進(jìn)行識別的過程中，也可以通過識別裝置發(fā)出的電磁場實現(xiàn)對其內(nèi)部能量的獲取，并且不需要為其提供額外的電源，提高本文定位裝置的應(yīng)用適應(yīng)性。

1.3定位、跟蹤基礎(chǔ)功能完善

通過上述變電現(xiàn)場實時定位裝置結(jié)構(gòu)搭建，完成對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的搭建。考慮到傳感器節(jié)點位置準(zhǔn)確定位對被測目標(biāo)位置定位信息的準(zhǔn)確性影響，需要在確保節(jié)點自身定位準(zhǔn)確后，確定被監(jiān)測目標(biāo)對象位置的準(zhǔn)確性。針對這一功能，可通過兩個及以上傳感器節(jié)點相互配合的方式實現(xiàn)。在對目標(biāo)位置進(jìn)行測定時，可引入TDOA定位算法，利用時間層面上的差值實現(xiàn)對位置定位。針對被測目標(biāo)的距離進(jìn)行測量，根據(jù)其與監(jiān)測點之間的距離，定位被測目標(biāo)信號位置[5]。同時，在上述電子身份識別的基礎(chǔ)上，通過為變電現(xiàn)場每一位工作人員配備電子身份識別卡，實現(xiàn)對其基本信息的獲取，同時在現(xiàn)場各個區(qū)域門禁位置，都需要由工作人員完成對電子身份識別卡的掃描，以此不僅可以確保各個區(qū)域的安全，避免沒有權(quán)限的工作人員或其他人員進(jìn)入，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)針對一名工作人員的軌跡跟蹤，明確其所在區(qū)域以及行進(jìn)軌跡。

2對比分析

通過上述論述，從理論方面實現(xiàn)了對定位裝置的設(shè)計，為了進(jìn)一步驗證這一裝置的應(yīng)用效果，以選擇以某電力企業(yè)為例，通過對比的方式實現(xiàn)對本文定位裝置應(yīng)用性能的檢驗。為確保實驗結(jié)果具有可比較性，選擇將本文提出的基于無線定位技術(shù)的定位裝置作為實驗組，將傳統(tǒng)基于Hough變換的定位裝置作為對照組，針對兩種裝置在運行過程中的性能參數(shù)進(jìn)行對比，以此實現(xiàn)對其應(yīng)用效果的檢驗。選擇將裝置的定位精度作為評價指標(biāo)，針對兩種裝置的定位結(jié)果與實際被監(jiān)測對象的位置進(jìn)行對比，計算二者之間的偏差，以此得到定位偏差結(jié)果，其表達(dá)式為：

公式（1）中，表示為橫軸定位偏差;表示為縱軸定位偏差;表示為被測對象實際橫軸坐標(biāo);表示為被測對象實際縱軸坐標(biāo);表示為裝置定位結(jié)果中的橫軸坐標(biāo);表示為裝置定位結(jié)果中的縱軸坐標(biāo)。根據(jù)上述公式，計算得出兩種裝置的定位偏差結(jié)果，并將結(jié)果繪制成表1。

結(jié)合表1中的數(shù)據(jù)可以看出，實驗組的值和值明顯低于對照組，說明本文提出的基于無線定位技術(shù)的定位裝置在實際應(yīng)用到變電現(xiàn)場環(huán)境當(dāng)中，可實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的更高精度定位。

3結(jié)束語

通過本文上述論述研究，在傳統(tǒng)變電現(xiàn)場監(jiān)管方式存在問題進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，引入無線定位技術(shù)，提出一種全新的實時定位裝置，并結(jié)合實驗驗證了該裝置的應(yīng)用優(yōu)勢。同時，將本文提出的定位裝置應(yīng)用到真實變電現(xiàn)場管控環(huán)節(jié)當(dāng)中，可以實現(xiàn)越限報警、自動提示等功能，提高安全管理效能，節(jié)省人力成本，降低事故風(fēng)險。

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