电力线路智能巡检导航系统研究与应用

叶水勇，张峻林，张　弛，金　鑫，王文林，宋浩杰，张　婷

(国网黄山供电公司，安徽 黄山　245000)

对输电线路的运行检修是保证其安全稳定运行的必要手段。随着运行输电线路的增加，线路运行检修工作量也不断增加。在目前的输电线路巡检管理工作中实现巡检的集中管理是一个急需研究的问题，巡检导航具备这些要求的基本属性，经过协议的进一步规划、设备的合理设计、接口的兼容性定义可以实现巡检导航的稳定运行，国网黄山供电公司开发一套适应于输电线路杆塔路径导航的电力线路智能巡检导航系统。

1　电力线路智能巡检导航系统介绍

1.1　巡检地理信息系统(GIS)子系统的要求

(1)基础数据建库。根据业务管理规范和系统技术规范建立电力巡检业务基础数据库。基础数据包括：线路信息、区段信息、杆塔信息等。基础数据建库工作包括：数据建模、数据规范化整理、数据导入、数据校验等。

(2)GIS图层生成[1]。基于杆塔经纬度坐标和线路、杆塔基础数据，系统自动生成相关GIS专业图层(杆塔图层、线路图层)。

(3)图层动态加载[2]。系统只针对地图可视化区域加载对应的杆塔和线路图层，可视化区域发生改变时自动重新加载，通过可视化区域的动态加载，以提高地图图层信息显示的速度，优化用户体验效果。

1.2　巡检导航子系统的要求

(1)巡检路标点地图标注[3]。手机端提供巡检路标地图标注功能，标注时自动采集路标点的经纬度，可以对路标点进行命名，同时还可以对路标点区域进行拍照，供巡检导航时参照。

(2)巡检路径指引[4]。手机端和后台系统都可以进行巡检路径查询，输入杆塔编号或名称，即可在地图上显示对应的杆塔以及到达目标杆塔的巡检路径，同时也可以将目标杆塔对应线路图层进行显示，以达到全景信息展示效果。

(3)手机导航。在地图上设置目的地，自动进行路径规划，选择一条路径开启导航模式，进入手机实时导航。

1.3　巡检定位子系统的要求

(1)立即定位。手机端和电脑端分别提供实时定位查岗功能，管理人员选择人员可以实时获取其当前位置，支持多人同时定位查岗，定位信息可以在电子地图上显示。对于定位异常时，则要给出相关提示(如：离线状态)。

(2)定时定位。手机端可以定时向服务器上传手机端的位置信息，定时定位的规则可以自定义配置。

(3)人员位置分布。手机端和后台系统分别提供当前所有人员的位置分布地图功能，可以在电子地图上显示所有人员的当前位置点。

2　实施内容与方法

2.1　项目实施主要内容

(1)坐标采集[5]。通过手机可以采集杆塔GPS经纬度坐标，采集杆塔坐标时可以进行拍照，系统自动记录采集人和采集时间。

(2)路标点连接配置。手机端和后台系统都可以进行路标点的连接配置，要求提供可视化路标点连接配置操作方式，可以清晰反映路标点的路径方向。

(3)标点指引关系配置。手机端和后台系统都可以配置巡检路标点与杆塔的指引关系，一个路标点可以配置多个指引杆塔。

(4)时轨迹采集[6]。系统可以实时采集手机的经纬度坐标，位置发生改变才采集，防止出现位置点重复带来的轨迹显示混乱问题。

(5)定位规则配置。电脑端后台提供各类定位配置功能，可以自定义配置巡检定位的工作日、每日定位起止时间、定位间隔时间(轨迹采集频率)，可针对不同的人员配置不同的定位规则。

2.2　主要技术实现途径

(1)实时轨迹采集。系统可以实时采集手机的经纬度坐标，位置发生改变才采集，防止出现位置点重复带来的轨迹显示混乱问题。

(2)杆塔坐标采集[7]。通过手机可以采集杆塔GPS经纬度坐标，采集杆塔坐标时可以进行拍照，系统自动记录采集人和采集时间。

(3)杆塔坐标审核。管理员通过后台系统可以对手机采集的杆塔坐标数据进行审核，审核时可以在地图上显示坐标点，并可以查看采集坐标时拍照上传的图片。

(4)GIS图层生成[8]。基于杆塔经纬度坐标和线路、杆塔基础数据，系统自动生成相关GIS专业图层(杆塔图层、线路图层)北斗通信传输功能。

(5)定位服务引擎。提供GPS+互联网平台定位的混合式定位服务引擎，为基于手机定位的业务应用提供定位技术支撑，定位功能可无缝嵌入到手机客户端的各相关业务功能模块使用。

3　试验与结果

(1)将模糊搜索应用于线路选择，以便快速进入所需选择的线路。

(2)手机端采集地标，自动显示当前位置，并拍照上传该杆塔照片。

(3)选择关联杆塔，可选连接杆塔或连接地标。

(4)选择连接按钮，将需要连接的两个地标连接起来。

(5)根据地标连线可准确巡检到杆塔位置。

4　关键技术与应用范围

4.1　关键技术

(1)采用GPS准确定位当前坐标作为地标，连接之后的地标，形成到达杆塔的准确路径。

(2)采用高采样率、高精度、高可靠性的卫星地图，清晰的还原实时场景。

(3)坐标采集。通过手机可以采集杆塔GPS经纬度坐标，采集杆塔坐标时可以进行拍照，系统自动记录采集人和采集时间；

(4)路标点连接配置。手机端和后台系统都可以进行路标点的连接配置，要求提供可视化路标点连接配置操作方式，可以清晰反映路标点的路径方向。

(5)标点指引关系配置。手机端和后台系统都可以配置巡检路标点与杆塔的指引关系，一个路标点可以配置多个指引杆塔。

(6)时轨迹采集。系统可以实时采集手机的经纬度坐标，位置发生改变才采集，防止出现位置点重复带来的轨迹显示混乱问题。

(7)定位规则配置。电脑端后台提供各类定位配置功能，可以自定义配置巡检定位的工作日、每日定位起止时间、定位间隔时间(轨迹采集频率)，可针对不同的人员配置不同的定位规则。

4.2　应用范围

(1)工作模式(网络自动保持、GPS自动保持)。系统提供工作模式功能，工作时间可自定义配置，在工作时间内系统自动监控手机终端的数据网络状态和GPS状态，当网络、GPS被异常关闭或人工关闭时，系统自动进行开启，实现手机终端数据网络和GPS模块的开启保持，进而有效保障手机定位功能的正常运行。

(2)用户终端绑定。系统可以将用户账户与工作手机终端进行绑定，提高工作手机应用的安全性，绑定后的终端只有指定的用户才能使用。

(3)手机终端监控。系统可以自动监测运行客户端软件的手机终端信息(品牌、型号、内存、运存、操作系统版本等硬件配置信息)、客户端在线状态、客户端打开次数、最后一次打开时间等反映手机终端使用情况的各类信息。并且可以自动生成手机终端使用情况监测分析报表(数据内容包括：姓名、手机号、登录次数、打开次数、累计在线时长、在线等)。

(4)照片压缩。系统内置手机拍照压缩功能，采用JPG2000压缩算法，实现了高保真的图片压缩。系统可根据用户实际需求，灵活调整图片压缩率，以满足客户在图片质量与数据流量之间取得适当平衡。

(5)文件断点续传。针对照片上传，系统提供断点续传功能，当网络故障导致上传失败时，系统自动记录上传文件断点，当网络恢复时自动从文件断点位置继续上传，有效节省文件重复上传的流量，并可有效确保文件上传成功率。

(6)客户端自动更新。系统可自动检测客户端版本是否有更新，当有更新时，自动进行更新。

(7)系统基础功能。包括手机端和后台WEB端系统的登录认证、密码修改、头像设置、权限分配与控制、组织机构管理、用户管理、系统日志等功能。

(8)定位服务引擎。提供GPS+互联网平台定位的混合式定位服务引擎，为基于手机定位的业务应用提供定位技术支撑，定位功能可无缝嵌入到手机客户端的各相关业务功能模块使用。

5　结语

自2016年5月黄山公司线路导航平台安装部署运行以来，系统各项功能运行稳定，数据监测正常。目前国网黄山供电公司正全面使用该巡检导航系统，大大方便了员工的巡检工作，节约了巡检时间，提高了巡检力度，同时实现了对杆塔的实时监测，进一步促进了电力安全生产自动化管理水平。

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