配電站定位系統(tǒng)電子地圖設(shè)計(jì)研究

楊嘉駿，沙 征，張 嵩，馮文俊，胡海敏，蔡 斌，施 俊，左亞南

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市區(qū)供電公司，上海 200080)

上海作為國(guó)際化大都市負(fù)荷密度極高，電站的設(shè)立多融于周?chē)ㄖ虿赜诨局校灰渍覍ぁ臄?shù)量上說(shuō)，單位平方公里配電站數(shù)量極端為50余座。高密度負(fù)荷造成高密度電站，高密度電站增加了運(yùn)維、操作人員的工作難度。

為了適應(yīng)更快的發(fā)展節(jié)奏，以往的人工記憶或圖紙標(biāo)注方法已經(jīng)碰到諸多如標(biāo)注不清晰、參考物搬遷等問(wèn)題。合理、科學(xué)地設(shè)計(jì)應(yīng)用于配電站的尋址系統(tǒng)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理電站的操作、搶修任務(wù)，提高電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的安全性和可靠性。

現(xiàn)有的電力設(shè)施監(jiān)控文獻(xiàn)中，大部分都是應(yīng)用專業(yè)的GIS平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)得到電子地圖，成本非常高[1]。本文運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)基本資源，新建電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維度，利用隔離法進(jìn)行電子地圖設(shè)計(jì)，解決電站地理信息保密的問(wèn)題，同時(shí)消除專業(yè)GIS軟件成本問(wèn)題。

1 電子地圖實(shí)現(xiàn)功能需求

電子地圖的要求：尋址系統(tǒng)提供的信息準(zhǔn)確、明確。變電站范圍100 m內(nèi)發(fā)出提示，提示清晰，同時(shí)能識(shí)別、區(qū)別目標(biāo)站與干擾站。

(1)尋址系統(tǒng)不能產(chǎn)生誤報(bào)、預(yù)報(bào)、延遲提示等問(wèn)題。能做到以變配電站為中心的200 m、100 m、50 m內(nèi)分別作出提示。由于配電站常駐于居民小區(qū)，而小區(qū)門(mén)開(kāi)閉點(diǎn)是該尋址系統(tǒng)能否成功的關(guān)鍵。一個(gè)能指出變配電站位置的尋址器不稀奇，能告訴操作人員從哪個(gè)門(mén)進(jìn)入小區(qū)、變電站正對(duì)著的居民樓是幾號(hào)、配電站在小區(qū)樓幾層，底下位置要轉(zhuǎn)幾個(gè)彎才能找到，這樣的尋址器才是智能的。

(2)尋址器需要經(jīng)驗(yàn)的積累與交流，也即數(shù)據(jù)庫(kù)的充裕。本著不增加操作人員攜帶操作工具的原則，該系統(tǒng)終端與對(duì)講機(jī)進(jìn)行合并，在尋址結(jié)束后可以直接進(jìn)行聯(lián)系。

(3)系統(tǒng)安全性的研究，變配電站發(fā)出的信號(hào)具有唯一性、高識(shí)別性，讓接收終端可以絕對(duì)識(shí)別，并且不出現(xiàn)重復(fù)干擾。

2 電子地圖尋址的方案

運(yùn)用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位工程車(chē)的位置，通過(guò)對(duì)比目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置，作出導(dǎo)航判斷。將變電站位置作為目標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)同車(chē)載導(dǎo)航尋找最佳路線。

2.1 電子地圖尋址的優(yōu)點(diǎn)

整個(gè)行程都可以依照車(chē)載導(dǎo)航來(lái)尋址，路線清晰明確，定位準(zhǔn)確可靠；變電站內(nèi)不需要增加信號(hào)發(fā)生器，從物理角度隔絕了信息被截獲的可能。單在軟件上做研究，減少硬件設(shè)備支出；目前市面上的導(dǎo)航儀也可判斷路線的擁擠、單雙航道，避開(kāi)擁堵路段。

2.2 電子地圖尋址的缺點(diǎn)

(1)將變電站地址與衛(wèi)星鏈接則安全性不能得到保證，加密的數(shù)據(jù)不能保證不被截獲。該數(shù)據(jù)相當(dāng)于整個(gè)市區(qū)范圍內(nèi)所有變電站站點(diǎn)的數(shù)據(jù)保密性非常重要。

(2)GPS定位可以將操作人員帶到變電站附近的路線，也可以明確地告知變電站與操作人員當(dāng)時(shí)的相對(duì)位置。不過(guò)，對(duì)于操作人員真正需要的行徑路線(例舉：由于小區(qū)門(mén)并非全天敞開(kāi)，配電站位置該從小區(qū)哪個(gè)門(mén)進(jìn)入，從而避免操作人員走彎路，耽誤工作時(shí)間；另外，某些變電站并非在所處位置的地面上，可能在地下室、高層建筑物內(nèi)層)信息GPS還不能滿足。

(3)GPS軟件制作昂貴，軟件定位選址精確度相對(duì)要求高，同時(shí)維護(hù)成本也較高，每次投運(yùn)新站、停用站點(diǎn)都需要對(duì)軟件進(jìn)行更新。由于需要同步每位操作人員終端信息，工作量極大。

3 觸發(fā)型尋址的方案

在每個(gè)變配電站、箱變、分支箱中裝設(shè)信號(hào)發(fā)生器，發(fā)出不同特征(頻率、01編碼、紅外等)能讓操作人員終端識(shí)別的信號(hào)(如同變配電站的身份證被識(shí)別)。由于設(shè)備內(nèi)發(fā)出的信號(hào)不同，每個(gè)變配電站都相對(duì)是一個(gè)唯一識(shí)別的信號(hào)源(也可作成觸發(fā)性，也即操作人員終端不斷發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，該信號(hào)唯一觸發(fā)目標(biāo)站。一旦目標(biāo)站接收到此信號(hào)，立即作出反饋，當(dāng)操作人員距離目標(biāo)站大約200 m，出現(xiàn)第一次提示)，每個(gè)變配電站都有唯一識(shí)別的身份編碼，相對(duì)獨(dú)立的識(shí)別信號(hào)使得“干擾站”出現(xiàn)的概率大大減小。數(shù)字編碼而言，兩個(gè)8位的信號(hào)就有216=65 536>>10 000，暫定首位1為變電站、0為箱變，如此識(shí)別度高、識(shí)別速度快。也有215=32 768，完全滿足數(shù)量要求。

3.1 觸發(fā)型尋址的優(yōu)點(diǎn)

未來(lái)增加變電站，只需按順序?qū)⒕幋a按順序累計(jì)。同時(shí)，停用的站點(diǎn)在拆除站點(diǎn)的同時(shí)編碼同時(shí)失效(因?yàn)樾盘?hào)觸發(fā)沒(méi)有回復(fù))預(yù)存終端中的65 536個(gè)數(shù)據(jù)，定期同步時(shí)只需要將編碼對(duì)應(yīng)的中文名字輸入程序即可，免去了GPS繁雜的定位、算法等過(guò)程。

變配電站不用發(fā)出信號(hào)，也即不必獲取源源不斷的電源，只在被觸發(fā)時(shí)才發(fā)出信號(hào)，同時(shí)信號(hào)被截獲的可能性大大減小。同時(shí)，在終端設(shè)備裝設(shè)距離傳感器，由于操作人員在目標(biāo)點(diǎn)附近尋站時(shí)移動(dòng)相對(duì)緩慢，也即信號(hào)接收相對(duì)穩(wěn)定。此時(shí)完全可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距、定位等功能。

3.2 觸發(fā)型尋址的缺點(diǎn)

當(dāng)操作人員終端失去電源，也就觸發(fā)不了變電站信號(hào)源，也即提示不了變電站位置。不僅如此，在通常電網(wǎng)故障情況下，目標(biāo)站內(nèi)會(huì)失去電源，蓄電池內(nèi)電源需要支撐到操作人員達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于蓄電池要求較高。

4 綜合比較

方案2由于測(cè)量的是操作人員與變電站相對(duì)位置，地理位置不需要輸入終端。但投入開(kāi)發(fā)費(fèi)用過(guò)高，投入量產(chǎn)后的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，信號(hào)源硬件設(shè)施的采購(gòu)及維護(hù)也是難點(diǎn)。

方案1變電站地理位置需要精確定位到GPS電子地圖中，需要一定編程能力或工程費(fèi)用。如能繞開(kāi)軟件編程及電站地理位置保密這2大難題，則該方案為最優(yōu)解。

5 電子地圖方案落地

豐富的空間信息，便于用戶理解和使用電子地圖[2]。方案采用增加數(shù)據(jù)維度，通過(guò)智能手機(jī)Excel軟件應(yīng)用實(shí)現(xiàn)檢索功能，隔離數(shù)據(jù)與電子地圖運(yùn)營(yíng)商的方案，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)經(jīng)緯度作為中間信息載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密。

5.1 增加數(shù)據(jù)維度

通常配電站的信息維度只有站名以及少量的標(biāo)注信息，在不修改原有信息的基礎(chǔ)上增加比對(duì)PMS地理信息與目標(biāo)電子地圖的地理位置，并記錄坐標(biāo)獲取系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，作為新數(shù)據(jù)維度(見(jiàn)圖1)。通過(guò)Excel自帶的檢索功能可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，為方便起見(jiàn)，再新增一列拼音維度(見(jiàn)圖2)，讓同音不同字的數(shù)據(jù)也可以得到檢索。

圖1 列表數(shù)據(jù)(新數(shù)據(jù)維度)

圖2 列表數(shù)據(jù)(拼音維度)

5.2 檢索及定位

數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)找到配電站的經(jīng)緯度，通過(guò)坐標(biāo)反查系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)定位到電子地圖中，隔離了電子地圖運(yùn)營(yíng)商通過(guò)檢索信息而得知電站的數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)信息完全保密。最后，坐標(biāo)點(diǎn)在地圖上的信息與GPS實(shí)時(shí)定位信息同時(shí)顯示在一個(gè)屏幕上(見(jiàn)圖4)，提高了運(yùn)行操作人員尋找電站的效率。

圖3 坐標(biāo)反查

圖4 GPS定位與配電站關(guān)系

6 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了實(shí)現(xiàn)配電站定位系統(tǒng)的電子地圖設(shè)計(jì)方案，成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)基本資源，新建電站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維度，利用隔離法進(jìn)行電子地圖設(shè)計(jì)，解決了電站地理信息保密的問(wèn)題，同時(shí)消除專業(yè)GIS軟件成本問(wèn)題，保證了最終電子地圖與實(shí)際地理信息的效用。

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