電力系統智能導航巡檢儀的開發與應用

【摘要】“電力系統智能導航巡檢儀”是利用GPS與路網識別技術開發的，智能化具有全程語音引導、自動到位提醒、現場指揮功能并可隨時查看詳細線路屬性數據的新一代智能巡檢設備。

【關鍵詞】智能巡檢；高精度定位；路網識別；野外導航；道路導航

1.引言

輸電線路是電力企業的血管命脈，其管理的好壞，直接影響著電網的安全、穩定運行，加強對輸電線路的管理工作至關重要。線路巡檢管理是有效保證輸電線路及其設備安全穩定運行的一項基礎工作。通過巡視檢查來掌握線路運行狀況及周圍環境的變化，發現設備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體的檢修內容，以便及時消除缺陷，預防事故發生，或將故障限制在最小范圍，保證輸電線路的安全和電力系統穩定，達到電力系統“安全、經濟、多供、少損”的運行目標。隨著電力體制改革的不斷深化，電網規模日益擴大，基于紙、筆的傳統線路巡檢模式所引發的電網安全隱患已日漸突出。主要表現為人為因素多、管理成本高、無法監督巡檢人員工作狀態等明顯缺陷，同時也無法適應線路管理信息化的發展要求。

“電力系統智能導航巡檢儀”是利用GPS衛星定位技術和GIS地理信息系統技術，對廣域或區域電力線路和設備進行巡邏和檢查，以保證線路和設備的正常可靠運行。該系統創造性地集成了全球定位系統、掌上電腦設備和計算機網絡通信技術的最新研發成果，基于“移動信息平臺”概念變革傳統巡檢工作方式，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定運行。

2.技術要求

2.1 主要技術特點

電力系統智能導航巡檢儀的主要技術特點為：

（1）線路資料信息全，系統操作簡單、使用方便；

（2）定位精度高，可有效解決人工巡線到位問題；

（3）開放式系統設計，可與其他系統信息資源共享；

（4）通過用戶及操作權限的管理，確保系統數據安全；

（5）實時采集巡線到位信息，檢查巡線到位情況；

（6）對線路和桿塔進行規范化的集中管理；

（7）使用方便，不需要額外的安裝和維護費用，不用擔心被盜；

（8）內置電子地圖，可直觀反映線路的狀況，修改、維護非常方便；

（9）良好的擴展升級功能，保持良好的系統兼容性和擴容性；

（10）實現電子化、信息化、智能化線路巡檢，加強數字化的管理。

2.2 主要技術參數

電力系統智能導航巡檢儀的主要技術參數為：

（1）定位誤差：≤1.5米；

（2）連續工作時間：≥280小時（車載），≥4小時（手持）；

（3）無故障運行時間：≥10000小時；

（4）路經紀錄信息量：≥1048575公里（不含重復）；

（5）自身城市路網：中國大陸城市公路95%覆蓋；

（6）巡檢數據點容量：65535個；

（7）路經分析時間：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）環境溫度：最高氣溫+60℃；最低氣溫-35℃；

（3）裝置周圍無嚴重影響裝置絕緣性能的污穢及侵蝕性、爆炸性介質；

（4）移動速度小于470公里/小時。

3.總體構成

“電力系統智能導航巡檢儀”安全可靠、功能強大，能領略到海量信息的優化處理、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導航技術。“智能導航巡檢儀”將借助國際領先的技術優勢為您提供目前國際上唯一的民用復合型導航系統，系統將結合智能路徑系統、方位定向、城市路網，在任何地點到達任何目的地無論那里是山川、湖泊還是城市均可準確無誤的實現導航，系統將非常聰明的自動決定使用城市路網、自維護路網與方位定向進行切換導航。系統具有極強的自我學習能力，它的路網系統并不需要定期維護，它是在平時使用過程中自我維護的尖端路網系統。這一切都將空前的提高電力系統巡線工作的準確率與工作效率，真正做到零培訓、零錯誤、零事故，使任何一個工作人員均可準確到達任意一個桿塔或地點。

4.技術路線

“智能導航巡檢儀”使用獲得國家專利的“城市道路導航”和“野外智能導航”兩套互相獨立的導航引擎，使用獲得國家專利的國際上領先“彈性阻尼帶”技術極大地提高了定位精度。但由于GPS衛星的工作機制導致所有GPS系統存在誤差，“智能導航巡檢儀”也不例外，在衛星信號接收正常情況下，標準的衛星定位系統誤差在7米左右，“智能導航巡檢儀”通過領先而又獨特的定位算法將系統誤差控制在了1.5米左右。所謂“彈性阻尼帶”技術，就是在時域與頻域上綜合實現了一定規則的數據緩沖帶，所有GPS原始數據經一個入口進入，被加上時間戳，緩沖帶依據先進后出原則將小于1秒～2秒移動距離大于8～15米、移動角度大于120度的抖動數據經濾波器過濾掉，并依據歷史5個有效數據點與當前數據點做均值計算得到高精度GPS真實數據點。

數據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正將被不斷放大到極限，不斷適應劣勢GPS原始數據，反之當輸入是平滑有效的數據時歷史累計補正將被無限減小。

該系統創新性的提供了一套獲得國家專利的用于野外無路網狀態下的導航模塊，可自動紀錄并分析經過的路徑，不斷自我拓展路網數據庫，通過聯機操作，在完全自動化的安全可控狀態下實現數據共享使其他終端具有相同的路網數據。系統集成了業界領先的智能自主路徑分析轉化路網算法，通過多組元神經網絡數據處理結構，可使您在零操作的同時實現野外田間、山間、野地的知識性路網鋪設。這一切將使您在全球任何地點無論是否有路均可準確引導到目標并精確帶回，使專業GPS功能的使用門檻降到比城市導航系統還要低的水平。“智能導航巡檢儀”還提供了領先的衛星地圖模式，該模式是目前民用領域首家提供了5米分辨率衛星遙感圖像支持的導航系統，其提供了足夠的分辨率將足以讓您識別出目標桿塔的類型或目標地點的情況，并可實時切換衛星與道路地圖模式。

野外無路網狀態下的導航依賴一套“路網信息系統”來實現與“城市道路導航”的無縫結合，并同時依賴與此紀錄、分析、存儲用戶路徑完善自我路網數據庫，該路網數據庫將在以后的導航中實現路徑引導。

在執行尋線任務時“智能導航巡檢儀”的任務系統會在執行巡線任務的同時自動紀錄該任務完成情況的日志信息，該信息以任務概要文件形式保存在任務摘要數據庫內。可在聯機后訪問相應任務信息，在“數據中心”實現統計與管理。任務信息文件包括了任務起始地點、終止地點、任務終端、任務起始時間、終止時間、離開目標點時間、缺陷報告等信息，并可具有擴展性加入其他信息。

5.結論

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，設計了合理的研究方案，各階段研究工作進展順利，各個關鍵技術創新性強，該項目所研制的巡檢儀性能運行穩定，定位引導結果可靠，為提高電網的安全可靠運行起到了一定的作用。

該項目有進一步推廣的價值，其應用將為張家口供電公司及各兄弟單位實現巡檢工作的優化以及提高電網的供電可靠性具有重要意義。

參考文獻

[1]龔健雅.當代GIS的若干理論與技術[M].武漢：測繪科技大學出版社，1999.

[2]韓斌杰.GPRS原理及其網絡優化[M].北京：機械工業出版社，2003.