電力線路智能巡檢導(dǎo)航系統(tǒng)研究與應(yīng)用

葉水勇，張峻林，張　弛，金　鑫，王文林，宋浩杰，張　婷

(國(guó)網(wǎng)黃山供電公司，安徽 黃山　245000)

對(duì)輸電線路的運(yùn)行檢修是保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行的必要手段。隨著運(yùn)行輸電線路的增加，線路運(yùn)行檢修工作量也不斷增加。在目前的輸電線路巡檢管理工作中實(shí)現(xiàn)巡檢的集中管理是一個(gè)急需研究的問(wèn)題，巡檢導(dǎo)航具備這些要求的基本屬性，經(jīng)過(guò)協(xié)議的進(jìn)一步規(guī)劃、設(shè)備的合理設(shè)計(jì)、接口的兼容性定義可以實(shí)現(xiàn)巡檢導(dǎo)航的穩(wěn)定運(yùn)行，國(guó)網(wǎng)黃山供電公司開(kāi)發(fā)一套適應(yīng)于輸電線路桿塔路徑導(dǎo)航的電力線路智能巡檢導(dǎo)航系統(tǒng)。

1　電力線路智能巡檢導(dǎo)航系統(tǒng)介紹

1.1　巡檢地理信息系統(tǒng)(GIS)子系統(tǒng)的要求

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建庫(kù)。根據(jù)業(yè)務(wù)管理規(guī)范和系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范建立電力巡檢業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：線路信息、區(qū)段信息、桿塔信息等。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建庫(kù)工作包括：數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)規(guī)范化整理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等。

(2)GIS圖層生成[1]。基于桿塔經(jīng)緯度坐標(biāo)和線路、桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成相關(guān)GIS專(zhuān)業(yè)圖層(桿塔圖層、線路圖層)。

(3)圖層動(dòng)態(tài)加載[2]。系統(tǒng)只針對(duì)地圖可視化區(qū)域加載對(duì)應(yīng)的桿塔和線路圖層，可視化區(qū)域發(fā)生改變時(shí)自動(dòng)重新加載，通過(guò)可視化區(qū)域的動(dòng)態(tài)加載，以提高地圖圖層信息顯示的速度，優(yōu)化用戶體驗(yàn)效果。

1.2　巡檢導(dǎo)航子系統(tǒng)的要求

(1)巡檢路標(biāo)點(diǎn)地圖標(biāo)注[3]。手機(jī)端提供巡檢路標(biāo)地圖標(biāo)注功能，標(biāo)注時(shí)自動(dòng)采集路標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，可以對(duì)路標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行命名，同時(shí)還可以對(duì)路標(biāo)點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行拍照，供巡檢導(dǎo)航時(shí)參照。

(2)巡檢路徑指引[4]。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)都可以進(jìn)行巡檢路徑查詢，輸入桿塔編號(hào)或名稱(chēng)，即可在地圖上顯示對(duì)應(yīng)的桿塔以及到達(dá)目標(biāo)桿塔的巡檢路徑，同時(shí)也可以將目標(biāo)桿塔對(duì)應(yīng)線路圖層進(jìn)行顯示，以達(dá)到全景信息展示效果。

(3)手機(jī)導(dǎo)航。在地圖上設(shè)置目的地，自動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，選擇一條路徑開(kāi)啟導(dǎo)航模式，進(jìn)入手機(jī)實(shí)時(shí)導(dǎo)航。

1.3　巡檢定位子系統(tǒng)的要求

(1)立即定位。手機(jī)端和電腦端分別提供實(shí)時(shí)定位查崗功能，管理人員選擇人員可以實(shí)時(shí)獲取其當(dāng)前位置，支持多人同時(shí)定位查崗，定位信息可以在電子地圖上顯示。對(duì)于定位異常時(shí)，則要給出相關(guān)提示(如：離線狀態(tài))。

(2)定時(shí)定位。手機(jī)端可以定時(shí)向服務(wù)器上傳手機(jī)端的位置信息，定時(shí)定位的規(guī)則可以自定義配置。

(3)人員位置分布。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)分別提供當(dāng)前所有人員的位置分布地圖功能，可以在電子地圖上顯示所有人員的當(dāng)前位置點(diǎn)。

2　實(shí)施內(nèi)容與方法

2.1　項(xiàng)目實(shí)施主要內(nèi)容

(1)坐標(biāo)采集[5]。通過(guò)手機(jī)可以采集桿塔GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)，采集桿塔坐標(biāo)時(shí)可以進(jìn)行拍照，系統(tǒng)自動(dòng)記錄采集人和采集時(shí)間。

(2)路標(biāo)點(diǎn)連接配置。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)都可以進(jìn)行路標(biāo)點(diǎn)的連接配置，要求提供可視化路標(biāo)點(diǎn)連接配置操作方式，可以清晰反映路標(biāo)點(diǎn)的路徑方向。

(3)標(biāo)點(diǎn)指引關(guān)系配置。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)都可以配置巡檢路標(biāo)點(diǎn)與桿塔的指引關(guān)系，一個(gè)路標(biāo)點(diǎn)可以配置多個(gè)指引桿塔。

(4)時(shí)軌跡采集[6]。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集手機(jī)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，位置發(fā)生改變才采集，防止出現(xiàn)位置點(diǎn)重復(fù)帶來(lái)的軌跡顯示混亂問(wèn)題。

(5)定位規(guī)則配置。電腦端后臺(tái)提供各類(lèi)定位配置功能，可以自定義配置巡檢定位的工作日、每日定位起止時(shí)間、定位間隔時(shí)間(軌跡采集頻率)，可針對(duì)不同的人員配置不同的定位規(guī)則。

2.2　主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑

(1)實(shí)時(shí)軌跡采集。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集手機(jī)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，位置發(fā)生改變才采集，防止出現(xiàn)位置點(diǎn)重復(fù)帶來(lái)的軌跡顯示混亂問(wèn)題。

(2)桿塔坐標(biāo)采集[7]。通過(guò)手機(jī)可以采集桿塔GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)，采集桿塔坐標(biāo)時(shí)可以進(jìn)行拍照，系統(tǒng)自動(dòng)記錄采集人和采集時(shí)間。

(3)桿塔坐標(biāo)審核。管理員通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)可以對(duì)手機(jī)采集的桿塔坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，審核時(shí)可以在地圖上顯示坐標(biāo)點(diǎn)，并可以查看采集坐標(biāo)時(shí)拍照上傳的圖片。

(4)GIS圖層生成[8]。基于桿塔經(jīng)緯度坐標(biāo)和線路、桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成相關(guān)GIS專(zhuān)業(yè)圖層(桿塔圖層、線路圖層)北斗通信傳輸功能。

(5)定位服務(wù)引擎。提供GPS+互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)定位的混合式定位服務(wù)引擎，為基于手機(jī)定位的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供定位技術(shù)支撐，定位功能可無(wú)縫嵌入到手機(jī)客戶端的各相關(guān)業(yè)務(wù)功能模塊使用。

3　試驗(yàn)與結(jié)果

(1)將模糊搜索應(yīng)用于線路選擇，以便快速進(jìn)入所需選擇的線路。

(2)手機(jī)端采集地標(biāo)，自動(dòng)顯示當(dāng)前位置，并拍照上傳該桿塔照片。

(3)選擇關(guān)聯(lián)桿塔，可選連接桿塔或連接地標(biāo)。

(4)選擇連接按鈕，將需要連接的兩個(gè)地標(biāo)連接起來(lái)。

(5)根據(jù)地標(biāo)連線可準(zhǔn)確巡檢到桿塔位置。

4　關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用范圍

4.1　關(guān)鍵技術(shù)

(1)采用GPS準(zhǔn)確定位當(dāng)前坐標(biāo)作為地標(biāo)，連接之后的地標(biāo)，形成到達(dá)桿塔的準(zhǔn)確路徑。

(2)采用高采樣率、高精度、高可靠性的衛(wèi)星地圖，清晰的還原實(shí)時(shí)場(chǎng)景。

(3)坐標(biāo)采集。通過(guò)手機(jī)可以采集桿塔GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)，采集桿塔坐標(biāo)時(shí)可以進(jìn)行拍照，系統(tǒng)自動(dòng)記錄采集人和采集時(shí)間；

(4)路標(biāo)點(diǎn)連接配置。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)都可以進(jìn)行路標(biāo)點(diǎn)的連接配置，要求提供可視化路標(biāo)點(diǎn)連接配置操作方式，可以清晰反映路標(biāo)點(diǎn)的路徑方向。

(5)標(biāo)點(diǎn)指引關(guān)系配置。手機(jī)端和后臺(tái)系統(tǒng)都可以配置巡檢路標(biāo)點(diǎn)與桿塔的指引關(guān)系，一個(gè)路標(biāo)點(diǎn)可以配置多個(gè)指引桿塔。

(6)時(shí)軌跡采集。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集手機(jī)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，位置發(fā)生改變才采集，防止出現(xiàn)位置點(diǎn)重復(fù)帶來(lái)的軌跡顯示混亂問(wèn)題。

(7)定位規(guī)則配置。電腦端后臺(tái)提供各類(lèi)定位配置功能，可以自定義配置巡檢定位的工作日、每日定位起止時(shí)間、定位間隔時(shí)間(軌跡采集頻率)，可針對(duì)不同的人員配置不同的定位規(guī)則。

4.2　應(yīng)用范圍

(1)工作模式(網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)保持、GPS自動(dòng)保持)。系統(tǒng)提供工作模式功能，工作時(shí)間可自定義配置，在工作時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控手機(jī)終端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和GPS狀態(tài)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)、GPS被異常關(guān)閉或人工關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和GPS模塊的開(kāi)啟保持，進(jìn)而有效保障手機(jī)定位功能的正常運(yùn)行。

(2)用戶終端綁定。系統(tǒng)可以將用戶賬戶與工作手機(jī)終端進(jìn)行綁定，提高工作手機(jī)應(yīng)用的安全性，綁定后的終端只有指定的用戶才能使用。

(3)手機(jī)終端監(jiān)控。系統(tǒng)可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)運(yùn)行客戶端軟件的手機(jī)終端信息(品牌、型號(hào)、內(nèi)存、運(yùn)存、操作系統(tǒng)版本等硬件配置信息)、客戶端在線狀態(tài)、客戶端打開(kāi)次數(shù)、最后一次打開(kāi)時(shí)間等反映手機(jī)終端使用情況的各類(lèi)信息。并且可以自動(dòng)生成手機(jī)終端使用情況監(jiān)測(cè)分析報(bào)表(數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：姓名、手機(jī)號(hào)、登錄次數(shù)、打開(kāi)次數(shù)、累計(jì)在線時(shí)長(zhǎng)、在線等)。

(4)照片壓縮。系統(tǒng)內(nèi)置手機(jī)拍照壓縮功能，采用JPG2000壓縮算法，實(shí)現(xiàn)了高保真的圖片壓縮。系統(tǒng)可根據(jù)用戶實(shí)際需求，靈活調(diào)整圖片壓縮率，以滿足客戶在圖片質(zhì)量與數(shù)據(jù)流量之間取得適當(dāng)平衡。

(5)文件斷點(diǎn)續(xù)傳。針對(duì)照片上傳，系統(tǒng)提供斷點(diǎn)續(xù)傳功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致上傳失敗時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄上傳文件斷點(diǎn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)自動(dòng)從文件斷點(diǎn)位置繼續(xù)上傳，有效節(jié)省文件重復(fù)上傳的流量，并可有效確保文件上傳成功率。

(6)客戶端自動(dòng)更新。系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)客戶端版本是否有更新，當(dāng)有更新時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行更新。

(7)系統(tǒng)基礎(chǔ)功能。包括手機(jī)端和后臺(tái)WEB端系統(tǒng)的登錄認(rèn)證、密碼修改、頭像設(shè)置、權(quán)限分配與控制、組織機(jī)構(gòu)管理、用戶管理、系統(tǒng)日志等功能。

(8)定位服務(wù)引擎。提供GPS+互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)定位的混合式定位服務(wù)引擎，為基于手機(jī)定位的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供定位技術(shù)支撐，定位功能可無(wú)縫嵌入到手機(jī)客戶端的各相關(guān)業(yè)務(wù)功能模塊使用。

5　結(jié)語(yǔ)

自2016年5月黃山公司線路導(dǎo)航平臺(tái)安裝部署運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)各項(xiàng)功能運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)正常。目前國(guó)網(wǎng)黃山供電公司正全面使用該巡檢導(dǎo)航系統(tǒng)，大大方便了員工的巡檢工作，節(jié)約了巡檢時(shí)間，提高了巡檢力度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)桿塔的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步促進(jìn)了電力安全生產(chǎn)自動(dòng)化管理水平。

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