一種電力巡檢系統的設計與實現

何濤

摘 要：文章介紹了一種電力巡檢系統的詳細設計與實現，并從主要功能的設計和功能的實現進行分析。還介紹了各功能模塊的細化，以及解決方案。

關鍵詞：電力；電力巡檢系統；坐標；定位

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0017-02

快速準確到達故障電力設備是電力搶修人員最迫切需要解決的問題。但是電力系統中電力設備的數量龐大、種類繁多、位置分散，且每天都有新的電力設備加入，電力搶修人員很難快速并準確的到達想要去到的某一個設備，即使部分工作時間長的電力搶修人員經過多年工作的積累，能記住的很多設備電力設備的位置，但仍然不可能對電力系統中的每個設備了如指掌，如果單靠人工記憶或經驗來辨別故障電力設備，勢必浪費很多寶貴的檢修時間，也可能會出現辨別錯誤等，這樣既無法保證復電時間，又降低了檢修工作效率，還可能會影響其他正常工作的電力設備，影響居民的用電質量。因此，設計和實現一種電力巡檢系統是目前電力發展的必需。

1 設計思路和主要模塊簡介

該電力巡檢系統設計的主要思路為通過對所需要檢修的電力設備（如：鐵塔、環網柜、變壓器等）進行準確定位，在導航系統中建立唯一的坐標（經緯度）作為對該設備的位置識別，運用電腦、手機、導航儀等結合相關的導航軟件，對此設備進行坐標導航，在系統中輸入電力設備名稱即可對應唯一設備位置，導航自動計算路線，幫助電力搶修人員快速到達目標設備。該電力巡檢系統主要分為兩大模塊，即坐標定位模塊和路徑導航模塊。

2 系統主要功能的設計

2.1 電子坐標衛星圖管理模塊

該模塊的主要功能是根據電力設備的坐標生成位置電子衛星圖，在電子坐標衛星圖中對PC端和PDA端的所有電力設備和接口進行設備名稱、編號以及對設備的坐標和位置進行詳細標注，它是該電力巡檢系統的“眼睛”。

受科學技術限制，傳統的電子坐標衛星圖系統只能提供二維的位置坐標，用戶只能在平面圖上找到目標電力設備，這種坐標比較抽象，不便于準確定位和查找。本文所述電力巡檢系統中的電子坐標衛星圖模塊能提供3D的位置坐標，給用戶提供的是三維立體的影像和畫面，電力設備的位置和描述更加具體和生動，用戶可以通過輸入目標電力設備的名稱或者編號就能快速準確的查找到其所在的地理位置。該電子坐標衛星圖管理模塊主要通過以下三個步驟實現的：

①存儲所有電力設備的名稱、編號及所在位置的3D坐標數據，組建坐標數據庫，再將該數據庫通過CAD圖形進行畫圖，并在圖中對電力設備進行詳細的一一標注。

②根據上述CAD圖和坐標數據庫，建立電力巡檢電子坐標衛星圖系統。基于該坐標數據庫，以各電力設備為基準點，將其周圍的一些主要道路、標志性建筑和住宅區等加入進來，從而創建更加生動的數據表視圖，一個電子坐標衛星圖模塊就是由千千萬個這樣的數據表視圖組成。

③將上述一個個數據表視圖轉換成外部磁盤可以存儲的DDC文件，再利用GeoMedia平臺將DDC文件格式轉換成OND的文件格式，然后將這些OND格式的文件存儲到PDA設備上，這樣OND的格式的文件就可以在PDA設備上顯示3D的坐標數據。

這種電子坐標衛星圖管理模塊即便于快速查找目標電力設備，又使用3D影像數據，使得地圖顯示更加生動和具體，更利于后面選擇最優路徑到達目標電力設備。

2.2 地形圖操作模塊

該地形圖操作模塊主要有兩種類型：

①電力巡檢系統平臺不提供此功能，需要系統設計研發人員編寫算法來實現地形圖操作功能。

②電力巡檢系統平臺本身就具備該項功能，但受系統外界的諸多因素影響，需要系統設計研發人員對該功能進行改進或者根據實際情況對該功能進行定制。

On Demand提供的API允許系統設計研發者結合需求，重新編寫靈活的應用設計。在地形圖模塊實現功能過程中，二次開發主要工作包括針對電力設備屬性檢查、獲取GPS位置坐標和電力設備巡檢到位這幾項。其中最重要的工作是電力設備屬性檢查，是指對電力設備的屬性和地形圖文件進行查詢，地圖文件中包含大量的地理數據信息，通常情況下，這些作為地理數據信息不會隨意改變，因此巡檢人員檢查完設備后無需每次都創建新的地圖文件，除非在原來基礎上有重大更改。基于這種可能存在人工誤差的情況，導致地形圖操作模塊中有些信息可能會滯后或有誤差。而實際情況是一般的電力巡檢人員往往更關心電力設備的信息而忽略地理信息。為便于電力巡檢人員更好的查看更新后的數據，為了巡檢人員方便快捷查看更新后的數據，本系統的設計思路是把電力設備信息保存到PDA終端，用戶直接訪問SQL Mobile數據庫查看電力設備的屬性信息，而設備的地理信息，則可以通過OND文件瀏覽，因為更新的電力設備的屬性數據要比更新地理數據簡單。

2.3 GPS定位模塊

本文所述電力巡檢系統利用GPS定位器接收和獲取電力設備的衛星定位信號，通過定位來測量和計算電力設備的位置坐標，電力巡檢人員在巡檢過程中，可以利用該位置坐標查找到目標電力設備，同時可以利用GPS定位器來進行路徑導航和指引，選擇最優到達路徑，從而快速準確地到達目標電力設備進行巡檢和記錄。

2.4 巡檢數據采集模塊、巡檢數據記錄模塊和數據同步

模塊

電力巡檢的任務是根據電力設備故障等實際情況決定的，因此巡檢數據采集模塊和巡檢數據記錄模塊的設計是彈性的，必須要針對不同的巡檢任務來定制設計。巡檢數據采集模塊是指電力巡檢人員到達目標電力設備進行檢測，巡檢數據記錄模塊是指將巡檢所采集的數據和問題描述等內容填寫到與之相對應的設備記錄中。通常情況下，電力巡檢人員在巡檢過程中會將電力設備的檢測情況簡單記錄下來，特別是檢測的故障問題描述要記錄詳細，同時搶修的方法和情況也要詳細記錄。數據同步模塊是指電力巡檢系統用戶將巡檢任務、巡檢所采集的電力設備故障問題描述和搶修情況等內容經過總結后上傳到電力巡檢系統數據庫中，其他用戶也可以通過登錄系統同步查看這些數據，方便總結和為其他電力巡檢提供學習借鑒。這就是巡檢數據采集模塊、巡檢數據記錄模塊以及數據同步模塊的主要功能和設計目的。

3 功能實現

3.1 數據同步功能

前文已經闡述本電力巡檢系統為方便巡檢人員戶外作業，通過GeoMedia平臺將Oracle數據庫的數據轉換成OND文件然后導入到PDA上的。該系統不同于普通的微軟系統可以通過遠程進行數據訪問，因此本系統設計使用OND文件作為數據同步的中轉媒介。數據在Oracle數據庫中以OND文件為數據單元，再將文件導入到PDA上，系統工作人員可以通過PDA中的OND文件作為數據源、電力巡檢人員則可以通過移動設備中的SQL Mobile數據庫用OND文件作為數據源，對系統中的數據進行查找和更新。用戶可以直接通過PDA或者手持GIS設備查看和更新電力設備的屬性信息和地理信息等。

每個系統用戶因為工作性質或工作范圍的不同，其使用系統的權限也不盡相同，例如電力巡檢人員一般只有查看電力設備數據信息的權限，而系統管理員則可以登錄系統SQL Mobile數據庫，對數據庫中的電力設備數據進行錄入、更新和導出。為保證系統的安全性和穩定性，每次用戶登錄系統時都會在系統中留下訪問信息，訪問信息中記錄著登錄者的姓名、用戶編號、用戶所屬部門職務等信息。

為保證系統中電力設備信息的及時性和準確性，該電力巡檢系統設計了數據同步功能，當系統管理員在Oracle數據庫中更新信息時，系統將這些信息及時同步到PDA設備上，系統中的其他用戶可以在權限范圍內同時查看。同時，電力巡檢人員在戶外工作時登錄的是系統的PC客戶端，巡檢人員可以根據實際需要選擇電力設備在某個時間段內的信息記錄或者某方面的信息記錄，該電力巡檢系統同樣可以滿足巡檢人員的此類要求。

3.2 手持GIS功能的實現

該電力巡檢系統的手持GIS功能是通過On Demand平臺的二次開發設計實現的，二次開發主要針對電力設備屬性檢查、獲取GPS位置坐標和電力設備巡檢等幾項內容。該系統的手持GIS操作簡單，用戶只需要在系統中輸入目標電力設備的名稱或者編號就可以顯示與之相關的設備屬性、地理位置等數據信息。同時該系統為用戶提供了大量的GIS工具，用戶可以通過手持GIS設備查看系統中的電力設備信息及其周邊的地理信息。手持GIS可以對系統中電子地形圖進行放大、縮小顯示；還可以對地形圖進行平移、全景或局部瀏覽；為提高手持GIS的顯示速度和畫面質量，用戶還可以根據實際需要選擇關閉一些圖層，只顯示與巡檢任務相關的圖層。

3.3 巡檢“零誤差”功能的實現

所謂的巡檢“零誤差”并不是指真正的沒有絲毫誤差，而是指誤差在一定的允許范圍之類。巡檢零誤差是監督和考核電力巡檢人員工作的一個重要指標。該功能的實現必須依賴于GPS，系統能否準確獲取GPS信號是關鍵，獲取GPS信號后系統將其轉換成目標電力設備所在地的WGS-84坐標。巡檢人員在登錄電力巡檢系統時首先需要打開GPS接收器，GPS接收器通過衛星獲取目標電力設備所在地的WGS-84坐標，將此坐標與系統Oracle數據庫的坐標進行對比來判斷巡檢是否“零誤差”，受地理、衛星、GPS接收器等客觀因素和系統錄入時人工記錄誤差等主觀因素影響，一般在兩個坐標在±10 m的誤差范圍內，都可以視為巡檢“零誤差”。

4 結 語

本文所述的電力巡檢系統就是為了提高電力巡檢工作效率和質量而設計的，它結合了科技、信息、網絡等多方面的技術。隨著電力需求的增多和信息技術的發展，如何電力巡檢系統的誤差、提高系統穩定性和系統用戶滿意度等改進和完善措施是電力系統工作者們不可避免的難題。

參考文獻：

[1] 劉標，梁曉明，劉杰.GPS智能巡檢系統在輸電線路運行管理中的應用[J].中國電力教育，2009，（S2）.

[2] 黃道偉.數字測圖技術在城鎮地籍數據庫建設中的應用[J].甘肅科技，2010，（6）.