基于GPS的電力巡檢系統(tǒng)

1、引言

    傳統(tǒng)的電力線路巡視流程是工作人員親自到現(xiàn)場巡視線路，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)手工錄入過程中容易出錯(cuò)；同時(shí)對于工作人員是否巡視到位無法進(jìn)行有效的管理，巡視質(zhì)量不能得到保障，線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，則是擺在電力部門面前的一個(gè)難題。

    全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，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)過我國10多年的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學(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，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開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、有開關(guān)的桿塔及污染區(qū)的桿塔等，它的數(shù)量也是很可觀的；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)開發(fā)的電力巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)可直觀展示線路是否巡視，巡視是否到位等情況，從而滿足了線路巡檢工作快速、高效、及時(shí)的要求，它將線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：電力部門的主要業(yè)務(wù)是向用戶提供電能輸送、保證供電設(shè)施正常運(yùn)行以及保障用戶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，電力部門每月都要制訂巡檢計(jì)劃，分派人員對包括桿塔、導(dǎo)線、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，并對系統(tǒng)功

    能作了簡單的部署。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、變壓器、絕緣子、橫擔(dān)、刀閘等設(shè)備以及部門組織、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。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或更高。

4) 巡檢管理：記錄巡線發(fā)現(xiàn)的問題；統(tǒng)計(jì)巡檢的吻合率，并依據(jù)該信息來判斷巡檢的質(zhì)量；也可以在電子地圖上可自動繪制出巡線員的行走軌跡，對比設(shè)備的物理位置可以清楚地判斷巡線員是否到位；自動搜索，用戶持該設(shè)備沿線路行走的時(shí)候，可以自動搜索出附近的桿塔等設(shè)備，便于用戶選擇設(shè)備，操作簡便；補(bǔ)充定位，當(dāng)線路變更的時(shí)候，某些桿塔位置變化或新建線路，用戶可以通過該功能在巡線的時(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，形成缺陷單，并傳遞給上級部門，上級部門據(jù)此形成月度檢修計(jì)劃或春秋檢計(jì)劃，最后消缺；

6) 查詢與統(tǒng)計(jì)：查詢打印系統(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)由后臺系統(tǒng)和巡檢設(shè)備系統(tǒng)兩部分組成。后臺系統(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、缺陷查詢統(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、自動搜索、手工查找等功能。

3、設(shè)備選型：

    目前定位設(shè)備種類較多，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，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，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，就可完全滿足巡線的要求，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、抄表這兩項(xiàng)電力局的主要業(yè)務(wù)，適宜于在沈陽這樣冬季寒冷，氣溫低的地區(qū)使用。

 4、  開發(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，后臺處理系統(tǒng)界面略。