基于GPS的電力巡檢系統(tǒng)

1、引言

    傳統(tǒng)的電力線(xiàn)路巡視流程是工作人員親自到現(xiàn)場(chǎng)巡視線(xiàn)路，并以紙介質(zhì)方式記錄巡視情況，然后再人工錄入到計(jì)算機(jī)中。因此，巡檢受過(guò)多人為因素的影響，并且人工錄入數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)手工錄入過(guò)程中容易出錯(cuò)；同時(shí)對(duì)于工作人員是否巡視到位無(wú)法進(jìn)行有效的管理，巡視質(zhì)量不能得到保障，線(xiàn)路的安全狀況亦得不到保證，留下了安全隱患。那么采取什么樣的措施有效，則是擺在電力部門(mén)面前的一個(gè)難題。

    全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）是美國(guó)從本世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成的在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)我國(guó)10多年的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，目前已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各種部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。

    目前部分電力局采用了信息紐扣的方式（點(diǎn)觸式或遠(yuǎn)紅外線(xiàn)方式）進(jìn)行巡檢，首先該種方式安裝成本比較高，如果在每基桿塔都安裝不現(xiàn)實(shí)；即使僅安裝重要點(diǎn)，即有變壓器的桿塔、有開(kāi)關(guān)的桿塔及污染區(qū)的桿塔等，它的數(shù)量也是很可觀(guān)的；另外此方式亦存在著設(shè)備變更時(shí)，信息紐扣不易更換及電池的使用壽命有限等缺陷。本文介紹了一種基于GPS技術(shù)開(kāi)發(fā)的電力巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)可直觀(guān)展示線(xiàn)路是否巡視，巡視是否到位等情況，從而滿(mǎn)足了線(xiàn)路巡檢工作快速、高效、及時(shí)的要求，它將線(xiàn)路巡檢管理水平提高到一個(gè)新的層次，實(shí)現(xiàn)了巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最終保障了電力系統(tǒng)的高效率、低故障率的安全運(yùn)行；是真正適用于南北方的具有實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)。

2、 需求描述與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2．1 需求描述：電力部門(mén)的主要業(yè)務(wù)是向用戶(hù)提供電能輸送、保證供電設(shè)施正常運(yùn)行以及保障用戶(hù)用電的可靠性與電壓的穩(wěn)定。為了保證電力設(shè)施正常運(yùn)行，電力部門(mén)每月都要制訂巡檢計(jì)劃，分派人員對(duì)包括桿塔、導(dǎo)線(xiàn)、變壓器、電容器等供電設(shè)施進(jìn)行巡視，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和安全隱患，為月度檢修計(jì)劃和春秋檢提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2．2系統(tǒng)功能框架：根據(jù)以上需求分析設(shè)計(jì)了系統(tǒng)框架和抽象的實(shí)體關(guān)系圖，并對(duì)系統(tǒng)功

    能作了簡(jiǎn)單的部署。其系統(tǒng)功能層次框圖如圖１所示： [1]

其主要功能為：

1) 基礎(chǔ)信息維護(hù)：管理轄區(qū)內(nèi)的設(shè)施，桿塔、導(dǎo)線(xiàn)、變壓器、絕緣子、橫擔(dān)、刀閘等設(shè)備以及部門(mén)組織、人員等信息；

2) 電子地圖管理：管理管轄區(qū)域的地理信息圖，包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)、河流、鐵路、主要建筑物、公路等；

3) 設(shè)備定位管理：定位桿塔、箱式變、變電亭、電纜井等設(shè)備，并在電子地圖上繪制出來(lái)。最好采用具有RTK技術(shù)的精確定位儀,即：利用差分定位原理；這種技術(shù)精確度一般都在亞米級(jí)或更高。

4) 巡檢管理：記錄巡線(xiàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題；統(tǒng)計(jì)巡檢的吻合率，并依據(jù)該信息來(lái)判斷巡檢的質(zhì)量；也可以在電子地圖上可自動(dòng)繪制出巡線(xiàn)員的行走軌跡，對(duì)比設(shè)備的物理位置可以清楚地判斷巡線(xiàn)員是否到位；自動(dòng)搜索，用戶(hù)持該設(shè)備沿線(xiàn)路行走的時(shí)候，可以自動(dòng)搜索出附近的桿塔等設(shè)備，便于用戶(hù)選擇設(shè)備，操作簡(jiǎn)便；補(bǔ)充定位，當(dāng)線(xiàn)路變更的時(shí)候，某些桿塔位置變化或新建線(xiàn)路，用戶(hù)可以通過(guò)該功能在巡線(xiàn)的時(shí)候補(bǔ)充定位桿塔。

5) 缺陷管理：處理發(fā)現(xiàn)的缺陷，登記、定級(jí)，形成缺陷單，并傳遞給上級(jí)部門(mén)，上級(jí)部門(mén)據(jù)此形成月度檢修計(jì)劃或春秋檢計(jì)劃，最后消缺；

6) 查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)：查詢(xún)打印系統(tǒng)生成的報(bào)表。

2.3 系統(tǒng)實(shí)體關(guān)系

       系統(tǒng)的實(shí)體關(guān)系圖如圖２所示：

2.4 組件部署：

    本系統(tǒng)由后臺(tái)系統(tǒng)和巡檢設(shè)備系統(tǒng)兩部分組成。后臺(tái)系統(tǒng)主要完成基礎(chǔ)信息管理、定位信息管理、計(jì)劃制定、人員管理、巡檢記錄查詢(xún)、缺陷查詢(xún)統(tǒng)計(jì)等功能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)與巡檢儀器的數(shù)據(jù)傳輸；巡檢設(shè)備系統(tǒng)主要完成巡視記錄、缺陷記錄、補(bǔ)充定位、自動(dòng)搜索、手工查找等功能。

3、設(shè)備選型：

    目前定位設(shè)備種類(lèi)較多，有PDA結(jié)合定位設(shè)備的，如天一指航的手持機(jī)和惠普的手持機(jī)等，其圖文界面，操作直觀(guān)，并可采用EVB和SQLSERCE等工具進(jìn)行編程。這種方式在南方效果還是比較明顯的，但北方冬季寒冷，氣溫通常都在-20℃以下，普通的掌上電腦根本無(wú)法正常工作。因此，本系統(tǒng)選用可在-30℃仍能正常工作的蘭德電力抄表器，利用其通訊端口連接GPS接收模塊，接收衛(wèi)星信號(hào)，組合成電力巡檢設(shè)備；GPS接收模塊采用5米~10米的精度范圍，就可完全滿(mǎn)足巡線(xiàn)的要求，并且此設(shè)備價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于掌上電腦的價(jià)位。組合后的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)巡線(xiàn)、抄表這兩項(xiàng)電力局的主要業(yè)務(wù)，適宜于在沈陽(yáng)這樣冬季寒冷，氣溫低的地區(qū)使用。

 4、  開(kāi)發(fā)：

    由于受篇幅所限，在此僅介紹巡檢儀器的大部分功能界面，后臺(tái)處理系統(tǒng)界面略。