電力設備的GIS數據采集及其系統建構

朱孜 王龍

摘要：在我國電力行業發展當中需要將電力設備和線路等在空間位置上標注出來，再以此為基礎來排除和修理故障。在實行電力信息系統之前，需要人工完成這些工作。當前電力行業快速發展，計算機技術又得到了普及，借助于計算機對于一些圖形信息和設備等進行管理成為必然發展趨勢。

關鍵詞：電力設備;GIS系統;數據采集;系統建構

引言：

隨著我國電力事業的高速發展，傳統式數據采集技術已經無法適用于當前電力數據采集工作中。傳統式電力數據采集技術在應用過程中逐步暴露出數據缺乏完整性、準確性以及及時性等問題，無法為電力企業采集到更為有效、精準的數據。

1 GIS技術的定義及特征

GIS是地理信息系統（Geographic Information Sys-tem）的簡稱，是一種極其重要的空間信息系統。GIS主要利用計算機硬件及軟件系統的支持，對地球表層當中存在的關于地理分布數據開展采集、存儲等一系列工作。GIS技術具有以下三種特點：

1.1 開放性特征

GIS技術在系統當中能夠支持各方面的數據庫管理，其中不乏具有多種大型數據庫，如美國甲骨文軟件系統公司生產的ORACLE關系數據庫管理系統、美國賽貝斯公司生產的SYBASE系統等。同時還可支持多種計算機編程語言、開發工具以及各類型的操作系統平臺，從而為各應用系統提供標準化接口，具有較強的開放性特征。

1.2 先進性特征

GIS平臺所采用的技術皆與世界同步，如計算機圖形技術、數據庫技術等。該系統在設計方面也均是采用最新技術，能夠充分支持遠程數據以及圖紙查詢。GIS系統中具有強大圖標輸出功能，利用該功能能夠實現地圖的直接打印、統計報表以及各類數據等目的。同時系統中還具有較為完善的測量工具，能夠對現場數據進行勘查以及線路桿塔的設計，并且無需通過其他環節就可對線路設備的遷移以及相關的計算等，從而對線路輔助設計以及設備檔案進行修改。GIS系統還具有判斷分析方位或者區域的功能，以此為用戶提供可靠依據，具有極強的先進性特征。

1.3 發展性特征

在GIS技術的開發過程中，為了考慮其今后的進一步發展，開發工具選用J2EE技術架構以及XML可擴展標記語言。以此便于系統今后的維護及功能的擴展，同時也保障了與其他應用系統的完美連接，具有發展性特征。根據以上對GIS技術的特征分析中可以見得，其所具備的開放性、先進性以及發展性特征均符合電力數據采集的需求，因此，本文將對基于GIS技術的數據采集系統進行設計。

2 系統設計原則

2.1 規范性原則

從數據采集到管理，從技術流程到操作流程，從數據質量到成果標準都明確給予規定。軟件架構設計各部分內容，遵循《國家電網公司應用軟件架構設計規范》《國家電網公司軟硬件目標架構設計規范》《國家電網公司應用安全設計規范》，以及其他架構設計、技術規范和數據規范要求;同時，GPS技術開發遵循國際的通用協議Ntrip和NMEA。

2.2 實用性原則

系統設計過程，需充分考慮到應具備的各方面技術，能夠滿足快速處理、高效采集等系統需求。從而擴大電網設備采集技術的覆蓋率，優化原有電力數據采集流程，實現電力數據自動化處理，極大程度上提高電力數據采集的工作效率。

2.3 可靠性原則

軟件采用模塊化設計方法，降低了軟件的復雜度，使軟件設計、調試和維護等操作變得簡單而又全面，保證了軟件運行的高度可靠。

2.4 可擴展性原則

為滿足當前用戶對系統的要求和今后系統的擴充，系統采用柔性設計，充分考慮各層面的可擴展性，包括系統硬件架構、軟件架構、系統接口和數據架構等，為今后系統的擴展升級留有余地。

2.5 安全性原則

電力GIS數據采集系統遵循《國家電網公司信息安全防護體系》要求，并結合相應電網業務應用的特點，采用相關安全機制和技術手段保障系統的應用安全、數據安全、主機安全、網絡安全、物理安全。

2.6 先進性原則

系統在技術方面運用Ntrip網絡RTK定位技術、移動GIS采集技術等，以此保障其系統的先進性原則。

3 系統設計

3.1 系統總體架構

系統的硬件主要涉及兩部分;一是具有無線網絡通信、藍牙連接和RFID掃描等功能的移動設備，以加載電力GIS數據采集系統軟件，用于電網資源采集、管理、分析及GPS接收機的連接控制;二是具有網絡RTK的GPS接收機，用于快速獲取電力設備點的空間信息。系統的軟件主要由工程管理、數據采集、點位測量、圖形操作、數據管理5大模塊組成。

3.2 任務管理

任務管理模塊的主要功能是對不同任務的數據庫文件進行管理，包括數據庫文件的創建、打開、導入和導出等。每個任務的數據庫則保存該任務的電網資源設備數據信息，包括屬性信息和空間信息，并且默認存放在系統prj文件夾下，數據庫名即為任務名。

3.3 數據采集

本次系統的設計初衷為數據采集，采集對象包括多方面的數據信息，其中最具代表的為備唯一條碼、設備地理位置、設備拓撲關系等。因此，系統中數據采集功能模塊主要作用于相關身邊信息的快速采集。在進行數據采集的過程中，首先要從掃描設備條碼中獲取到現有設備數據信息，并對其中缺失掉屬性的信息進行填補。其次并不是現有數據就一定準確，還需根據實際情況出發，對現有數據開展進一步校準工作。最后在一切數據信息均校準的情況下，對現有數據信息進行保存，并將設備點展示于圖上，在根據圖中所指明的起到設備及重點設備，創建設備之間的拓撲關系。

3.4 圖形操作

地圖操作即是實現對地圖的基本操作，包括圖層的管理、地圖的顯示和地圖的測距等。按照用途不同，圖層可以分為基礎地理信息數據圖層和電網資源數據圖層。圖層的管理可以控制圖層的可見性，通過這一操作用戶可以隨意瀏覽自己感興趣的數據層。地圖的顯示包括地圖縮放、地圖漫游、搜索定位等操作，通過這些功能用戶可很方便地定位到自己感興趣的區域范圍或某個特定的對象;利用地圖的測距可計算出線路上任意兩點間或多點間的長度。

3.5 數據管理

數據管理模塊完成對采集成果信息的查看、編輯和輸出。系統為用戶提供了多種數據查看方式，如列表點擊查看、條件查詢查看、圖上點擊查看等。對于粗差或異常值，用戶還可以通過編輯功能來更正這些信息，并將正確的信息保存到數據庫中。對于成果信息，用戶需要將其輸出為標準的臺賬模板，以便成果資料導入國網GIS平臺。

3.6 系統設置

系統設置包括藍牙連接配置、GNSS參數配置等。藍牙連接配置用于移動設備和GPS接收機間藍牙配對并建立數據通信;GNSS參數配置用于設置CORS站接入點、數據源及CORS賬號等信息，以便能夠進行網絡RTK高精度定位。

結束語：

本文從系統架構和功能設計方面對電力GIS數據采集系統進行了整體介紹，并以天津電網建設改造項目為試點項目對該系統進行了試用。應用表明，利用該系統進行數據采集，實現了電網設備信息采集的內、外業一體化，大大節約了數據采集人員的時間;此外，系統采用的網絡RTK和RFID等測量技術，保證了數據采集的精度。

參考文獻：

[1]金歡，馬瀟.結合典型業務的電網GIS云平臺應用框架[J].計算機產品與流通.2018（08）