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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; 同時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)行全方位實時三維導(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, 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; 即使僅安裝重要點, 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, 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、及時的要求, 它將線路巡檢管理水平提高到一個新的層次, 實現(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用價值的系統(tǒng)。
2 需求描述與系統(tǒng)的設(shè)計
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, 以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和安全隱患, 為月度檢修計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)計了系統(tǒng)框架抽象的實體關(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:
圖1 系統(tǒng)功能層次框圖
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候補(bǔ)充定位桿塔。
5) 缺陷管理: 處趙娟平:講師工學(xué)碩士理發(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)此形成月度檢修計劃或春秋檢計劃, 最后消缺;
6) 查詢與統(tǒng)計: 查詢打印系統(tǒng)生成的報表。
2.3 系統(tǒng)實體關(guān)系系統(tǒng)的實體關(guān)系圖如圖2 所示:
圖2 實體關(guān)系圖
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、計劃制定、人員管理、巡檢記錄查詢、缺陷查詢統(tǒng)計等功能, 同時可實現(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)備價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于掌上電腦的價位。組合后的設(shè)備可實現(xiàn)巡線、抄表這兩項電力局的主要業(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。
5 系統(tǒng)的技術(shù)難點
本系統(tǒng)的技術(shù)難點在于如何確定當(dāng)前點與桿塔的標(biāo)準(zhǔn)點是否在搜索范圍內(nèi)。以目前的抄表器的計算速度以及檢索數(shù)據(jù)庫的速度來看, 搜索將耗時很長, 采用不同的編程語言在搜索耗時上也有很大差別。如果當(dāng)前抄表器內(nèi)存儲4000 基桿塔, 利用C 語言搜索到一個點至少需要10 多秒鐘, 那么怎么樣才能提高速度呢? 本系統(tǒng)采用分層索引方法, 一般情況下, 一個電力局所管轄的供電區(qū)域經(jīng)度基本變化不大, 暫不考慮, 所以按緯度進(jìn)行劃分, 建立索引層, 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)窖矙z設(shè)備時, 首先整理這些數(shù)據(jù), 求出最大緯度和最小緯度(當(dāng)經(jīng)度相同時, 緯度的小數(shù)點后第5 位±1=±1.11 米), 以最小緯度為基準(zhǔn), 緯度每增加0.0002 劃分為一層(21 米/層); 直到緯度大于等于最大緯度時結(jié)束。然后按照分層過濾數(shù)據(jù), 將各層的最大和最小緯度, 以及所包含的記錄號(第xx 條記錄就是此記錄的記錄號)寫入索引表。查找數(shù)據(jù)時可以直接通過記錄號來定位數(shù)據(jù)(go xx), 省去根據(jù)設(shè)備ID 逐一與當(dāng)前點判斷查找桿塔信息的過程。假設(shè), 定位在1 層內(nèi)時, 查找1 層的數(shù)據(jù)。定位在2 層內(nèi)時, 查找2 層的數(shù)據(jù),
依次類推, 如果想要更準(zhǔn)確的定位, 可以查找臨近層內(nèi)的數(shù)據(jù),比如定位在3 層, 可以查找2、3、4。使用此分層索引方法, 大大提高了檢索速度, 加快檢索進(jìn)程。
6 系統(tǒng)的特點
本系統(tǒng)使缺陷管理更規(guī)范, 更準(zhǔn)確、及時地消除缺陷; 系統(tǒng)定位精度高; 可真正有效地解決人工巡線的到位問題, 降低巡檢缺勤率; 系統(tǒng)操作簡單、使用方便; 采用開放式系統(tǒng)設(shè)計, 可與其他系統(tǒng)(如地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)定位信息以及生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)中的缺陷閉環(huán)處理)共享信息資源; 通過用戶及操作權(quán)限的管理, 確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。
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