基于GPS定位导航的电力巡检PDA系统研发

侯协舟

（福建水口发电集团有限公司，福建 福州 350003）

基于GPS定位导航的电力巡检PDA系统研发

侯协舟

（福建水口发电集团有限公司，福建 福州 350003）

电力巡检是电力线路长期、正常、稳定运行的基本保证，必须做好电力巡检工作才能保证为用户提供良好的服务。随着智能化技术在人们生活和工作中的推广应用，GPS和PDA在电力巡检中的应用也成为可能。文章从当前电力巡检方案的不足之处着手，重点探讨基于GPS定位导航的PDA系统研发策略。

全球定位系统；定位导航；电力巡检；掌上电脑系统

众所周知，电线作为电能输送的载体和平台，一直是电力系统的主要组成部分。因此，为保障电力系统的持续畅通而进行的电力线路巡检管理也是构成整个电力保障系统不可或缺的一项基础工作。然而当前的电力线路巡检管理方式方法存在着诸多问题。另一方面，伴随着微电子技术的高速发展，为巡检管理的工作人员配备合适的便携终端使其及时得到电力线路反馈，能最大限度地减少因工作人员而造成的失误。

1 当前电力巡检方案的不足之处

保证电力线路的持续畅通是保障电力系统完善运营的一项重要举措。然而，电力线路所处的自然环境很复杂，除了面对持续不断的风吹日晒雨淋，以及雪灾、地震等各种外部压力，还需时刻承受自身重力和电力负荷等内部载荷。在这些因素的共同作用下，电力线路的疲劳和老化不可避免[1]。因此，为了保障电力线路的稳定传输，更换老化线路，检修故障线路的工作人员应当时刻怀着认真负责的态度，预防问题于未发，处理问题于即刻。然而，作为当下主要的电力线路巡检方式，半自动化巡检方式由于成本较高、管理困难等原因未能得到推广应用；与半自动巡检方式相似，人工巡检方式也存在着工作量较大、信息录入失误率较高、信息无法被有效利用等缺点，但其依然成为当下最主要的巡检方式。

2 基于GPS定位导航的电力巡检PDA系统研发

2.1 硬件部分

结合当下电力线路巡检管理主要依靠人工巡检方式的现状，通过科技及时掌握线路情况，降低信息录入失误率，并能够很好地对录入信息统计和分析来提高巡视人员工作效率。因此可以依此为设计需求设计一款基于全球定位系统（Global Position System，GPS）的电力巡检系统。该系统由服务器和众多的手持终端构成，其手持终端可分为最小系统、各种接口和外围拓展设备3部分组成。该手持终端应与手机类似，但功能的简化可以降低对硬件的要求，其最小系统由中央处理器、随机存取存储器、外部存储器和外围辅助线路等组成，考虑到未来对该手持终端系统的升级处理，应对其硬件设计作一些冗余设计[2]。个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）人机接口考虑到手持终端的便捷性，应当采用合适大小的彩色液晶显示屏（Liquid Crystal Display，LCD）代替传统的按键模式，这样不仅可以通过鲜艳的颜色和较强的层次感提升显示效果，还能够通过软件的设计减少工作人员的误输入。PDA外围扩展设备部分包括通信部分、GPS定位部分、摄像头和可供巡检人员联系的语音输入输出部分，除此之外，还应当具备能够适应野外环境的大容量电池以及能够方便调试系统的联合测试工作组（Joint Test Action Group，JTAG）调试接口等，其手持终端总体结构如图1所示。

图1 手持终端硬件部分结构

2.2 软件部分

在巡检系统的软件开发过程中，其操作系统应当选用当下应用广泛的Android系统，这种操作系统具有操作简单、系统升级较为便捷、系统运行流畅、采集的数据安全性和完整性较高等优点。同时考虑到电力线路巡检管理的特殊性，软件开发的过程中还应当注重下列模块软件的开发：（1）任务管理模块，通过该模块可以将手持终端和服务器连接，获取任务和将信息录入服务器中。（2）导航模块，通过导航模块为巡检人员在野外工作提供道路行走支持。（3）通信管理模块，该模块管理GPS定位和通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）信号功能。在硬件的设计中也应当注意能够手动进行GPS信号和GPRS信号的断开和连接。（4）用户管理模块，该模块的设计主要为巡视人员提供登陆系统的操作界面，但还应当设置管理员和一般使用者两个层级。（5）信息采集管理模块，该模块管理设备通过视频、音频、图片、文字等途径采集来的现场资料，实现增加、编辑与删除等操作。系统层次结构如图2所示。

图2 系统层次结构

2.3 功能实现

2.3.1 巡检导航

巡检导航主要是通过服务器为PDA下达巡检任务，PDA可通过GPS定位软件生成最佳巡检路线。工作人员通过巡检路线开始巡检任务。工作人员到达巡检地点后，检查设备或线路故障并将故障信息和相关图片通过通信模块发给服务器[3]。然后可以调度维修人员根据巡检信息为设备进行维修，等到故障处理结束之后，生成本次巡检报告，工作人员通过PDA生成的巡检任务进入下一个巡检周期。

2.3.2 最优导航

最优导航是集合了巡检导航的巡检路径、巡检时间、排除故障困难程度、需要维修人员人数等的数据。遇到相同或相似故障的时候，PDA和服务器通过对各种数据的研究和分析，生成最有效的巡检路径，通过不断地对该路径进行优化，形成最优导航。

2.3.3 预测安全隐患

PDA和服务器可以预测电力线路中的安全隐患。与最优导航相比，最优导航是确定巡检点后对以往巡检人员输入信息的研究和分析做出的最优化的巡检方案，而预测安全隐患则不仅需要对以往巡检人员输入信息进行研究和分析，还要参考专家知识，结合线路途经地区未来一段时间的周边环境和线路负荷等因素，通过对更多数据的分析，自动生成隐患信息表，实现预测安全隐患的功能。

2.3.4 查阅资料与智能提示

手持PDA设备可从服务器[3]上下载有关巡检设备的相关资料，并且能过对当前电网线路的运行状态进行分析，提示当前设备的巡视要点及风险点，实现巡视精确化、智能化。

2.3.5 现场作业监控与指导

在手持PDA设备巡视过程中如遇到突发情况，可通过设备提供的GPRS网络和摄像头与总部专业人员实现现场视频交流，为专家快速判断问题提供现场指导与便捷、清晰、准确的技术手段。

3 应用场景扩展

手持PDA设备因其功能的完整性与基于Android系统的可扩展性，本文所述系统只需稍加修改便可应用于电力安全性评价、执规检查、到岗到位、两票执行等多个领域，完成多领域作业任务，实现信息化延伸覆盖的现场化、全面化。

4 结语

随着人们对电能需求的不断，电网规模不断扩大，电力巡检工作量也会越来越大，本文通过智能终端设备提高巡检人员工作效率，弥补传统电力线路巡检过程中的诸多缺陷。相信通过将智能化科技成果引入电力线路巡检管理工作，能够使得电力线路长期稳定地运行，电力系统能更好地为人类服务。

[1]王素珍，刘树坤，张德华，等.基于GPS定位导航的电力巡检PDA系统研发[J].山东农业大学学报（自然科学版），2016（4）：540-547.

[2]崔丽娜.智能巡检管理系统在电力线路巡检中的应用探究[J].数字技术与应用，2016（1）：100.

[3]徐毅，李章维.蚁群算法在电力巡检路线规划中的应用[J].计算机系统应用，2015（5）：135-139.

Research and development of power patrol PDA system based on GPS positioning and navigation

Hou Xiezhou
(Fujian Shuikou Power Generation Group Co.,Ltd., Fuzhou 350003, China)

Power patrolling is the basic guarantee for long-term, normal and stable operation of power lines. Power patrol work must be done to ensure good service for users. With the popularization and application of intelligent technology in people’s life and work, the application of GPS and PDA in power patrol is also possible. This paper starts with the shortcomings of the current electric power patrol program, and then focuses on the research and development of PDA system based on GPS positioning and navigation.

global positioning system; positioning navigation; power patrol; handheld computer system

侯协舟（1985— ），男，福建福州人，工程师，学士；研究方向：系统研发。