一种电力巡检系统的设计与实现

何涛

摘 要：文章介绍了一种电力巡检系统的详细设计与实现，并从主要功能的设计和功能的实现进行分析。还介绍了各功能模块的细化，以及解决方案。

关键词：电力；电力巡检系统；坐标；定位

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0017-02

快速准确到达故障电力设备是电力抢修人员最迫切需要解决的问题。但是电力系统中电力设备的数量庞大、种类繁多、位置分散，且每天都有新的电力设备加入，电力抢修人员很难快速并准确的到达想要去到的某一个设备，即使部分工作时间长的电力抢修人员经过多年工作的积累，能记住的很多设备电力设备的位置，但仍然不可能对电力系统中的每个设备了如指掌，如果单靠人工记忆或经验来辨别故障电力设备，势必浪费很多宝贵的检修时间，也可能会出现辨别错误等，这样既无法保证复电时间，又降低了检修工作效率，还可能会影响其他正常工作的电力设备，影响居民的用电质量。因此，设计和实现一种电力巡检系统是目前电力发展的必需。

1 设计思路和主要模块简介

该电力巡检系统设计的主要思路为通过对所需要检修的电力设备（如：铁塔、环网柜、变压器等）进行准确定位，在导航系统中建立唯一的坐标（经纬度）作为对该设备的位置识别，运用电脑、手机、导航仪等结合相关的导航软件，对此设备进行坐标导航，在系统中输入电力设备名称即可对应唯一设备位置，导航自动计算路线，帮助电力抢修人员快速到达目标设备。该电力巡检系统主要分为两大模块，即坐标定位模块和路径导航模块。

2 系统主要功能的设计

2.1 电子坐标卫星图管理模块

该模块的主要功能是根据电力设备的坐标生成位置电子卫星图，在电子坐标卫星图中对PC端和PDA端的所有电力设备和接口进行设备名称、编号以及对设备的坐标和位置进行详细标注，它是该电力巡检系统的“眼睛”。

受科学技术限制，传统的电子坐标卫星图系统只能提供二维的位置坐标，用户只能在平面图上找到目标电力设备，这种坐标比较抽象，不便于准确定位和查找。本文所述电力巡检系统中的电子坐标卫星图模块能提供3D的位置坐标，给用户提供的是三维立体的影像和画面，电力设备的位置和描述更加具体和生动，用户可以通过输入目标电力设备的名称或者编号就能快速准确的查找到其所在的地理位置。该电子坐标卫星图管理模块主要通过以下三个步骤实现的：

①存储所有电力设备的名称、编号及所在位置的3D坐标数据，组建坐标数据库，再将该数据库通过CAD图形进行画图，并在图中对电力设备进行详细的一一标注。

②根据上述CAD图和坐标数据库，建立电力巡检电子坐标卫星图系统。基于该坐标数据库，以各电力设备为基准点，将其周围的一些主要道路、标志性建筑和住宅区等加入进来，从而创建更加生动的数据表视图，一个电子坐标卫星图模块就是由千千万个这样的数据表视图组成。

③将上述一个个数据表视图转换成外部磁盘可以存储的DDC文件，再利用GeoMedia平台将DDC文件格式转换成OND的文件格式，然后将这些OND格式的文件存储到PDA设备上，这样OND的格式的文件就可以在PDA设备上显示3D的坐标数据。

这种电子坐标卫星图管理模块即便于快速查找目标电力设备，又使用3D影像数据，使得地图显示更加生动和具体，更利于后面选择最优路径到达目标电力设备。

2.2 地形图操作模块

该地形图操作模块主要有两种类型：

①电力巡检系统平台不提供此功能，需要系统设计研发人员编写算法来实现地形图操作功能。

②电力巡检系统平台本身就具备该项功能，但受系统外界的诸多因素影响，需要系统设计研发人员对该功能进行改进或者根据实际情况对该功能进行定制。

On Demand提供的API允许系统设计研发者结合需求，重新编写灵活的应用设计。在地形图模块实现功能过程中，二次开发主要工作包括针对电力设备属性检查、获取GPS位置坐标和电力设备巡检到位这几项。其中最重要的工作是电力设备属性检查，是指对电力设备的属性和地形图文件进行查询，地图文件中包含大量的地理数据信息，通常情况下，这些作为地理数据信息不会随意改变，因此巡检人员检查完设备后无需每次都创建新的地图文件，除非在原来基础上有重大更改。基于这种可能存在人工误差的情况，导致地形图操作模块中有些信息可能会滞后或有误差。而实际情况是一般的电力巡检人员往往更关心电力设备的信息而忽略地理信息。为便于电力巡检人员更好的查看更新后的数据，为了巡检人员方便快捷查看更新后的数据，本系统的设计思路是把电力设备信息保存到PDA终端，用户直接访问SQL Mobile数据库查看电力设备的属性信息，而设备的地理信息，则可以通过OND文件浏览，因为更新的电力设备的属性数据要比更新地理数据简单。

2.3 GPS定位模块

本文所述电力巡检系统利用GPS定位器接收和获取电力设备的卫星定位信号，通过定位来测量和计算电力设备的位置坐标，电力巡检人员在巡检过程中，可以利用该位置坐标查找到目标电力设备，同时可以利用GPS定位器来进行路径导航和指引，选择最优到达路径，从而快速准确地到达目标电力设备进行巡检和记录。

2.4 巡检数据采集模块、巡检数据记录模块和数据同步

模块

电力巡检的任务是根据电力设备故障等实际情况决定的，因此巡检数据采集模块和巡检数据记录模块的设计是弹性的，必须要针对不同的巡检任务来定制设计。巡检数据采集模块是指电力巡检人员到达目标电力设备进行检测，巡检数据记录模块是指将巡检所采集的数据和问题描述等内容填写到与之相对应的设备记录中。通常情况下，电力巡检人员在巡检过程中会将电力设备的检测情况简单记录下来，特别是检测的故障问题描述要记录详细，同时抢修的方法和情况也要详细记录。数据同步模块是指电力巡检系统用户将巡检任务、巡检所采集的电力设备故障问题描述和抢修情况等内容经过总结后上传到电力巡检系统数据库中，其他用户也可以通过登录系统同步查看这些数据，方便总结和为其他电力巡检提供学习借鉴。这就是巡检数据采集模块、巡检数据记录模块以及数据同步模块的主要功能和设计目的。

3 功能实现

3.1 数据同步功能

前文已经阐述本电力巡检系统为方便巡检人员户外作业，通过GeoMedia平台将Oracle数据库的数据转换成OND文件然后导入到PDA上的。该系统不同于普通的微软系统可以通过远程进行数据访问，因此本系统设计使用OND文件作为数据同步的中转媒介。数据在Oracle数据库中以OND文件为数据单元，再将文件导入到PDA上，系统工作人员可以通过PDA中的OND文件作为数据源、电力巡检人员则可以通过移动设备中的SQL Mobile数据库用OND文件作为数据源，对系统中的数据进行查找和更新。用户可以直接通过PDA或者手持GIS设备查看和更新电力设备的属性信息和地理信息等。

每个系统用户因为工作性质或工作范围的不同，其使用系统的权限也不尽相同，例如电力巡检人员一般只有查看电力设备数据信息的权限，而系统管理员则可以登录系统SQL Mobile数据库，对数据库中的电力设备数据进行录入、更新和导出。为保证系统的安全性和稳定性，每次用户登录系统时都会在系统中留下访问信息，访问信息中记录着登录者的姓名、用户编号、用户所属部门职务等信息。

为保证系统中电力设备信息的及时性和准确性，该电力巡检系统设计了数据同步功能，当系统管理员在Oracle数据库中更新信息时，系统将这些信息及时同步到PDA设备上，系统中的其他用户可以在权限范围内同时查看。同时，电力巡检人员在户外工作时登录的是系统的PC客户端，巡检人员可以根据实际需要选择电力设备在某个时间段内的信息记录或者某方面的信息记录，该电力巡检系统同样可以满足巡检人员的此类要求。

3.2 手持GIS功能的实现

该电力巡检系统的手持GIS功能是通过On Demand平台的二次开发设计实现的，二次开发主要针对电力设备属性检查、获取GPS位置坐标和电力设备巡检等几项内容。该系统的手持GIS操作简单，用户只需要在系统中输入目标电力设备的名称或者编号就可以显示与之相关的设备属性、地理位置等数据信息。同时该系统为用户提供了大量的GIS工具，用户可以通过手持GIS设备查看系统中的电力设备信息及其周边的地理信息。手持GIS可以对系统中电子地形图进行放大、缩小显示；还可以对地形图进行平移、全景或局部浏览；为提高手持GIS的显示速度和画面质量，用户还可以根据实际需要选择关闭一些图层，只显示与巡检任务相关的图层。

3.3 巡检“零误差”功能的实现

所谓的巡检“零误差”并不是指真正的没有丝毫误差，而是指误差在一定的允许范围之类。巡检零误差是监督和考核电力巡检人员工作的一个重要指标。该功能的实现必须依赖于GPS，系统能否准确获取GPS信号是关键，获取GPS信号后系统将其转换成目标电力设备所在地的WGS-84坐标。巡检人员在登录电力巡检系统时首先需要打开GPS接收器，GPS接收器通过卫星获取目标电力设备所在地的WGS-84坐标，将此坐标与系统Oracle数据库的坐标进行对比来判断巡检是否“零误差”，受地理、卫星、GPS接收器等客观因素和系统录入时人工记录误差等主观因素影响，一般在两个坐标在±10 m的误差范围内，都可以视为巡检“零误差”。

4 结 语

本文所述的电力巡检系统就是为了提高电力巡检工作效率和质量而设计的，它结合了科技、信息、网络等多方面的技术。随着电力需求的增多和信息技术的发展，如何电力巡检系统的误差、提高系统稳定性和系统用户满意度等改进和完善措施是电力系统工作者们不可避免的难题。

参考文献：

[1] 刘标，梁晓明，刘杰.GPS智能巡检系统在输电线路运行管理中的应用[J].中国电力教育，2009，（S2）.

[2] 黄道伟.数字测图技术在城镇地籍数据库建设中的应用[J].甘肃科技，2010，（6）.