電力資產定位導航系統(tǒng)的設計與應用

1背景

1.1電力資產

供電企業(yè)的電力資產包括各種電力線路、電纜、桿塔、變壓器、開關、配電房、電纜分接箱等。由于架空線路投資成本低、維護檢修方便,目前配電線路還是以架空線路為主。一個供電所管理的電力資產的數(shù)量從幾千到幾萬不等,電力資產數(shù)量大、分布廣、位置分散、地理位置難以用地址來描述,一般只有本所的一些老員工才熟悉自己管轄片區(qū)內的電力資產的具體位置。

1.2全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

目前世界上有四大全球定位系統(tǒng),分別是美國的GPs全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)及俄羅斯的格羅斯納衛(wèi)星導航系統(tǒng)。其中,GPs技術較為成熟、應用較廣泛,具有在海、陸、空全方位實施三維導航與定位的能力,具有全天候、高精度、自動化等特點。GPs定位的原理實質上是測量學的空間測距定位,利用分布在6個軌道上的24顆衛(wèi)星發(fā)射測距信號和載波,用戶通過接收機接收這些信號,測量已知衛(wèi)星與接收機之間的距離,通過一系列方程演算得到接收機所處的地面坐標。

1.3電子地圖

電子地圖即數(shù)字地圖,是利用計算機技術,以數(shù)字方式存儲和查閱的地圖,只需一個電子終端即可隨時隨地查閱全球的地理信息。電子地圖儲存資訊一般使用向量式圖像儲存,地圖比例可放大、縮小或旋轉而不影響顯示效果。隨著網(wǎng)絡時代、大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展,電子地圖的內容不斷被豐富,地圖數(shù)據(jù)迭代速度快。電子地圖大大方便了人們的出行,目前已然成為人類難以或缺的一個生活工具。

2電力資產定位導航系統(tǒng)的設計

2.1系統(tǒng)的組成

2.1.1GPs信號接收器

在本系統(tǒng)中,基礎數(shù)據(jù)是電力資產的經(jīng)緯度坐標數(shù)據(jù),因此GPs信號接收器是系統(tǒng)的一個重要組成。系統(tǒng)通過GPs信號接收器來獲取使用者的實時坐標信息,這個坐標可以用作定位電力資產的坐標數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng),也可用于在導航過程中實時更新使用者的位置信息。智能手機及平板電腦都具有GPs定位的功能。

2.1.2電子地圖

電子地圖包括簡化地圖及衛(wèi)星地圖等,其中衛(wèi)星地圖是以衛(wèi)星遙感技術獲取到的地表真實影像為基礎呈現(xiàn)出來的地圖。把電力資產的位置在衛(wèi)星地圖上顯示出來,更加真實地反

映出電力資產的實際分布情況及其周圍的環(huán)境,實現(xiàn)電力資產的地理位置圖像可視化。智能手機及平板電腦都具有電子地圖的功能,因此系統(tǒng)的硬件部分只需要一臺智能終端就能同時集齊GPs信號接收器及電子地圖的功能。手機是人們工作及生活中隨身攜帶的,把智能手機作為系統(tǒng)唯一的硬件設備增加了系統(tǒng)的便捷性。

2.1.3移動應用程序

智能手機雖然集成了GPs信號接收器及網(wǎng)絡收發(fā)器等硬件,但這些硬件之間不會自主相互配合工作,需開發(fā)一個移動應用程序來調度這些硬件及整合數(shù)據(jù)。

2.1.4網(wǎng)絡服務器

網(wǎng)絡服務器包括數(shù)據(jù)庫服務器,用于實現(xiàn)電力資產的坐標信息及電力系統(tǒng)架構的數(shù)據(jù)共享。通過與網(wǎng)絡服務器交互進行數(shù)據(jù)的上傳及下載,可以實現(xiàn)多個終端同時使用及維護系統(tǒng)的數(shù)據(jù),提高系統(tǒng)的實用性。

2.2功能的實現(xiàn)

2.2.1移動應用程序設計

移動應用程序運行于移動終端上,應用程序主要由前臺和后臺構成,前臺負責展示用戶操作界面及電子地圖圖像信息,后臺主要進行數(shù)據(jù)處理及響應用戶的操作。

2.2.2電力資產定位

電力資產的定位功能是指在電子衛(wèi)星地圖上顯示附近的電力資產信息。當打開移動應用程序時,程序首先調用API函數(shù)驅動終端集成的GPs信號接收器讀取當前坐標信息,然后加載附近位置的衛(wèi)星地圖,再把附近的電力資產在衛(wèi)星地圖上標注出來。電力資產的衛(wèi)星地圖定位功能基于地圖提供商的sDK來進行開發(fā),一來減少開發(fā)維護的成本,二來地圖提供商的地圖數(shù)據(jù)豐富、更新及時。

2.2.3數(shù)據(jù)存儲

為了便于管理,電力資產用電力系統(tǒng)架構來表示。在配電網(wǎng)領域電力資產的命名方式一般為xx變電站xx線xx支線xx桿/塔xx。為了方便電力資產數(shù)據(jù)的查詢與顯示,電力資產坐標數(shù)據(jù)的存儲結構應與其所在的電力系統(tǒng)架構相匹配。應用Mys0L等關系型的數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)存儲這種具有關聯(lián)關系的結構化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存儲結構如圖1所示,每一個方框代表一個數(shù)據(jù)表,一個變電站的數(shù)據(jù)表包含其所有饋線的數(shù)據(jù)項目、一條饋線的數(shù)據(jù)表包含其所有支線的數(shù)據(jù)項目。以此類推,往下還有支線、桿塔號及電力設備的數(shù)據(jù)庫表。以這種形式來存儲電力資產的數(shù)據(jù),一來可以體現(xiàn)電力資產的電力系統(tǒng)架構,二來可以提高電力資產數(shù)據(jù)的存儲及查詢速度。

2.2.4電力資產導航

系統(tǒng)不僅能在電子衛(wèi)星地圖上定位顯示電力資產的分布位置,還能像平常的導航應用一樣計算出到達指定的電力資產的路線,并提供實時的導航指引。地圖提供商的開發(fā)者sDK都帶有導航功能接口,系統(tǒng)可以直接使用地圖開發(fā)sDK里的導航算法來實現(xiàn)電力資產的導航功能。

3電力資產定位導航系統(tǒng)的應用

3.l電力資產定位導航系統(tǒng)的使用方法

3.1.1系統(tǒng)的安裝上線

平常使用的智能手機或平板電腦都可以用作系統(tǒng)的移動終端,只需安裝系統(tǒng)的移動應用程序就能作為終端機使用。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,還需要部署一個包含數(shù)據(jù)庫應用的網(wǎng)絡服務器。分布式虛擬云服務器免去了域名申請、主站配置等步驟,適合部署快速開發(fā)的小型服務器。因此可以把系統(tǒng)開發(fā)的服務器應用部署到云服務器上,做到簡單快速上線應用。3.1.2電力資產信息的采集

整個系統(tǒng)以電力資產的信息為基礎,要想發(fā)揮本系統(tǒng)的功能,首先要錄入電力資產的信息。電力資產的信息可以由電力資產的管理人員手持終端到達電力資產的現(xiàn)場進行定位,然后輸入電力資產所屬的變電站名稱及饋線名稱等全路徑信息,最后上傳到服務器更新數(shù)據(jù)庫。電力資產信息也可以通過包含設備全路徑及坐標信息的數(shù)據(jù)表一次性導入數(shù)據(jù)庫。3.1.3電力資產的定位及導航

在以上步驟都完成后就可以開始應用系統(tǒng)進行電力資產的定位及導航了。可以通過對電子衛(wèi)星地圖進行拖動及縮放了解某一個區(qū)域的電力資產的分布情況及路徑走向。在應用程序的搜索框內輸入目標電力資產,即可在電子地圖上顯示電力資產的所在位置。選擇導航,程序進入導航指引模式,引導使用者到達目標電力資產的位置。有相當一部分的電力資產分布在沒有道路可達的位置,如果沒有直接的路徑可以到達,應用將會引導使用者到達道路可達的最近地點,然后使用者可以通過放大衛(wèi)星地圖查看是否有小路可到達目標電力資產的位置。

3.2電力資產定位導航系統(tǒng)的應用前景

3.2.1系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃建設中的作用

通過在電子衛(wèi)星地圖上定位顯示所有的電力資產,可以直觀地了解某個區(qū)域內電力資產的分布情況及電力線路的路徑走向,便于判斷電力資產的分布及電力線路的路徑是否合理,可以為電力線路的遷改或新增線路的投資建設提供參考依據(jù)。

3.2.2系統(tǒng)在電網(wǎng)日常維護中的作用

在配電線路的日常維護中,可以遠程通過系統(tǒng)定位電力資產,配合電子衛(wèi)星地圖查看電力資產周圍的環(huán)境,查看是否有新建違章建筑,是否有樹障向線路走廊延伸,及時發(fā)現(xiàn)危及電力架空線路的隱患。當發(fā)生員工崗位調動或管理人員交換片區(qū)時,新接手的人員可以借助系統(tǒng)快速地熟悉新接管的線路。

3.2.3系統(tǒng)在電網(wǎng)計劃檢修中的作用

外施工單位流動性大、人員變動頻繁,往往對委派檢修的電力線路的位置情況不熟悉,有時供電所的人手不足會延誤外施工單位的工作進度,導致工作不能按計劃開展,造成超時復電等影響。外施工單位進行檢修需供電所人員帶路浪費了大量的人力,借助本系統(tǒng)的電力資產定位導航功能,外施工單位能減少對供電所人員的依賴,提高工作效率。

4結語

供電企業(yè)所管理的電力資產數(shù)量多、分布廣、地理位置難以描述,目前還沒有一個圖像可視化的工具能很好地呈現(xiàn)電力資產在區(qū)域中的分布情況。本文介紹了通過智能終端應用程序整合GPs全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及電子衛(wèi)星地圖的功能設計出一個具有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享功能的適用于電力系統(tǒng)的定位導航系統(tǒng)。電力資產定位導航系統(tǒng)的部署使用將在電網(wǎng)的規(guī)劃建設、日常維護及計劃檢修過程中產生重大的作用。