智能電網輸電安全巡檢系統的設計與開發

翟雪奎，張 軼

（1. 中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東 青島 266580；2. 山東科技大學 測繪學院，山東 青島 266590）

1 巡檢系統的設計

1.1 系統需求

為保障供電設施運轉正常，電力部門需定期對供電設施如桿塔、線路、變壓器等進行巡檢，及時報備缺陷設備及安全隱患。同時，巡檢作業要保證巡檢數據的正確性、巡檢的高效性以及消缺的安全性。

1.2 系統總體設計

智能電網輸電安全巡檢系統分為服務器端、PDA移動端及客戶端3部分。

服務器端的運行環境為Windows Server 2003，以Oracle11g為平臺，存儲設備臺賬數據庫、設備缺陷數據庫和空間數據庫。

PDA移動端的運行環境為Windows Mobile 6.5操作系統，硬件上需整合觸摸屏、高精度GPS模塊、網絡模塊（3G、GPRS或Wifi）、攝像頭與內置揚聲器。移動端PDA中存放與服務器上數據結構相同的設備缺陷描述庫、精簡版的設備臺賬庫、地圖服務提供的緩存地圖、巡檢任務信息和巡檢過程中所采集的缺陷信息及對應的缺陷照片。

客戶端的運行環境為Windows XP Professional，需安裝 OraClient11g、Microsoft .net Framework 3.5框架與ArcGIS Engine Runtime。客戶端負責維護設備臺賬庫、缺陷庫，手動下達巡檢任務或對巡檢任務自動下達的參數進行設定，維護地理信息數據，查詢缺陷統計，打印報表和維護巡檢缺陷信息。

根據系統的需求分析，將3個平臺的功能整合后進行系統的功能模塊設計，包括數據庫設計、用戶模塊設計、設備臺賬管理模塊設計、野外巡檢模塊設計及安全模塊設計，如圖1所示。

1.3 數據庫設計

以Oracle11g為平臺，根據系統中數據的特征分類，分別設計了設備臺賬數據庫、巡檢缺陷數據庫和空間數據庫。

設備臺賬數據庫包含輸電網中需巡檢設備與線路的屬性信息（存儲線路名稱、線路類型（低壓高壓）等輸電線路信息、埋地電纜、高架線）；是否是支線等線路種類信息；輸電線路桿塔地理坐標、設備編號、設備圖片、檔距等設備信息。

巡檢缺陷數據庫包含規范化的設備缺陷描述與巡檢采集的缺陷信息，包括儲存需巡檢的部件名稱、部件各類缺陷描述、缺陷危害等級等信息。

空間數據庫包含巡檢區域的基礎地理信息（河流、湖泊、丘陵等地形地貌信息與道路、建筑物等地物信息）與電網專題信息（變電站信息、輸電線路信息、桿塔信息等）。

1.4 用戶模塊設計

系統管理員用戶：對其開放所有功能，包括系統調試與后臺數據庫直接查看等；

巡檢任務制定用戶：對巡檢任務進行規劃，設置線路、設備定期巡檢；

巡檢任務監督用戶：實時查看任務完成情況、巡檢人員所在位置、巡檢路徑、缺陷情況等以及各種分析、查找功能；

巡檢用戶：登錄巡檢系統、下載巡檢任務、上傳巡檢信息。

1.5 其他模塊設計

1）設備臺賬管理模塊設計。該模塊負責管理和維護設備臺賬信息，包括線路信息、桿塔信息、其他設備信息的添加、修改、刪除等功能。

2）野外巡檢模塊設計。該模塊供采集作業時使用，提供人員定位、地圖瀏覽、語音提示、數據采集及數據回傳等功能。

3）安全模塊設計。該模塊供消缺人員外出消缺時使用，提供檢修危險點提示、偏離安全區域提示等功能。

2 系統實現中解決的關鍵問題

圖2為系統主界面，集成了服務器端、PDA端及客戶端，實現了數據庫、用戶模塊、設備臺賬管理模塊、野外巡檢模塊及安全模塊等，在實現過程中重點解決了缺陷信息采集規范化、桿塔在線路中編號規范化、消缺安全、多用戶數據管理等關鍵問題。

2.1 缺陷信息采集規范化

按照巡檢要求和相關文件規定，對巡檢部件、部件缺陷、缺陷描述、缺陷危害等級等信息進行整理，形成規范化、標準化的語言。把整理好的語言按一定數據結構存入服務器缺陷庫中。每臺缺陷采集設備中都存有一個缺陷數據庫文件。憑借巡檢缺陷庫，巡檢人員在巡檢過程中如無特殊情況只需依次點選設備、部件、缺陷等級描述，最后保存記錄完成采集。圖3為客戶端缺陷信息管理界面。

對缺陷數據庫進行版本管理，每隔一段時間進行修改擴充，以滿足巡檢人員的實際需要。巡檢設備可連接服務器進行缺陷更新，有自動與手動2種更新模式。

2.2 桿塔在線路中編號規范化

理想狀態下，每條輸電線路從起始門架開始，到終止門架結束，分別編號為1#，2#，...，n#。但線路桿塔在命名之初缺乏統一規范，導致數據資料無法直接使用（如1#、1、#1、以及001等各種格式）。經過分析原始數據，引入了桿塔順序號這一屬性，即桿塔在線路中處于第幾根桿（其中初始門架順序號為0，結束門架序號為99999）。

系統使用以下格式對已有的桿塔線路編號進行規范化：前標+順序號+后標。在規范編碼的基礎上，可精確獲取目標桿塔的位移標識，實現查詢、增刪、修改等桿塔屬性信息的管理，配合移動設備所獲取的坐標信息，可對桿塔坐標進行更新與維護。既保證了系統數據與已有資料相匹配，又保證了數據在系統運行中識別的準確度，并提高了系統的智能化程度（桿塔添加后自動遞增，刪除后自動遞減）。

2.3 消缺安全問題

當對某些缺陷進行檢修時，需對整條或某一部分線路進行斷電，待檢修完成后再恢復供電。在此過程中，如存在桿塔距離過近導致檢修人員錯登桿、附近存在危險源（雙電源、高壓線與檢修線路交叉）而檢修人員未做好防護等情況，很可能造成人員傷亡。

本系統預設安全模塊，在檢修人員登桿之前，系統會語音提示當前位置與不帶電線路之間距離、所登桿塔信息，以防錯登桿；若附近存在危險源則發出警報，并提示危險源信息及所需防護措施，以保障巡檢、檢修人員的人身安全。

2.4 多用戶數據問題

線路巡檢的工作流程中，多臺PDA會同時采集巡檢缺陷描述文字數據與缺陷照片等多媒體數據。使用與移動端數據庫配套的Sql Server RDA技術，難以解決多臺PDA采集數據合并、PDA上傳服務器后遠程編輯刪除等問題，不能滿足系統所有需求。解決方案為采用Web Services為巡檢數據通信定制的服務（以下簡稱服務）。PDA通過服務發送巡檢缺陷信息到數據庫，訪問數據庫后，隨即對數據進行存儲。存儲完成后到數據庫中找到剛存儲的記錄，獲取記錄的唯一編碼，將這條編碼信息返回本臺PDA。移動端會根據獲取的編碼信息將服務器數據與本地緩存數據進行匹配，根據已建立的對應關系實現多媒體數據的上傳、管理和遠程數據維護，如圖4所示。

3 結 語

本文介紹了線路巡檢過程中遇到的難題及智能輸電線路巡檢系統的解決方案。通過需求分析進行了系統設計，并實現了用戶登錄身份判定功能、設備臺賬管理功能、地圖表達與可視化實現及巡檢信息采集功能等。經實踐，智能輸電線路巡檢系統的應用推動了輸電線路巡檢的智能化、規范化、網絡化、安全化進程。

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