電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1背景

1.1電力資產(chǎn)

供電企業(yè)的電力資產(chǎn)包括各種電力線路、電纜、桿塔、變壓器、開(kāi)關(guān)、配電房、電纜分接箱等。由于架空線路投資成本低、維護(hù)檢修方便,目前配電線路還是以架空線路為主。一個(gè)供電所管理的電力資產(chǎn)的數(shù)量從幾千到幾萬(wàn)不等,電力資產(chǎn)數(shù)量大、分布廣、位置分散、地理位置難以用地址來(lái)描述,一般只有本所的一些老員工才熟悉自己管轄片區(qū)內(nèi)的電力資產(chǎn)的具體位置。

1.2全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

目前世界上有四大全球定位系統(tǒng),分別是美國(guó)的GPs全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及俄羅斯的格羅斯納衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其中,GPs技術(shù)較為成熟、應(yīng)用較廣泛,具有在海、陸、空全方位實(shí)施三維導(dǎo)航與定位的能力,具有全天候、高精度、自動(dòng)化等特點(diǎn)。GPs定位的原理實(shí)質(zhì)上是測(cè)量學(xué)的空間測(cè)距定位,利用分布在6個(gè)軌道上的24顆衛(wèi)星發(fā)射測(cè)距信號(hào)和載波,用戶(hù)通過(guò)接收機(jī)接收這些信號(hào),測(cè)量已知衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離,通過(guò)一系列方程演算得到接收機(jī)所處的地面坐標(biāo)。

1.3電子地圖

電子地圖即數(shù)字地圖,是利用計(jì)算機(jī)技術(shù),以數(shù)字方式存儲(chǔ)和查閱的地圖,只需一個(gè)電子終端即可隨時(shí)隨地查閱全球的地理信息。電子地圖儲(chǔ)存資訊一般使用向量式圖像儲(chǔ)存,地圖比例可放大、縮小或旋轉(zhuǎn)而不影響顯示效果。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代、大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展,電子地圖的內(nèi)容不斷被豐富,地圖數(shù)據(jù)迭代速度快。電子地圖大大方便了人們的出行,目前已然成為人類(lèi)難以或缺的一個(gè)生活工具。

2電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)的組成

2.1.1GPs信號(hào)接收器

在本系統(tǒng)中,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是電力資產(chǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù),因此GPs信號(hào)接收器是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成。系統(tǒng)通過(guò)GPs信號(hào)接收器來(lái)獲取使用者的實(shí)時(shí)坐標(biāo)信息,這個(gè)坐標(biāo)可以用作定位電力資產(chǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng),也可用于在導(dǎo)航過(guò)程中實(shí)時(shí)更新使用者的位置信息。智能手機(jī)及平板電腦都具有GPs定位的功能。

2.1.2電子地圖

電子地圖包括簡(jiǎn)化地圖及衛(wèi)星地圖等,其中衛(wèi)星地圖是以衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取到的地表真實(shí)影像為基礎(chǔ)呈現(xiàn)出來(lái)的地圖。把電力資產(chǎn)的位置在衛(wèi)星地圖上顯示出來(lái),更加真實(shí)地反

映出電力資產(chǎn)的實(shí)際分布情況及其周?chē)沫h(huán)境,實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)的地理位置圖像可視化。智能手機(jī)及平板電腦都具有電子地圖的功能,因此系統(tǒng)的硬件部分只需要一臺(tái)智能終端就能同時(shí)集齊GPs信號(hào)接收器及電子地圖的功能。手機(jī)是人們工作及生活中隨身攜帶的,把智能手機(jī)作為系統(tǒng)唯一的硬件設(shè)備增加了系統(tǒng)的便捷性。

2.1.3移動(dòng)應(yīng)用程序

智能手機(jī)雖然集成了GPs信號(hào)接收器及網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器等硬件,但這些硬件之間不會(huì)自主相互配合工作,需開(kāi)發(fā)一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序來(lái)調(diào)度這些硬件及整合數(shù)據(jù)。

2.1.4網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,用于實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)的坐標(biāo)信息及電力系統(tǒng)架構(gòu)的數(shù)據(jù)共享。通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器交互進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳及下載,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端同時(shí)使用及維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),提高系統(tǒng)的實(shí)用性。

2.2功能的實(shí)現(xiàn)

2.2.1移動(dòng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

移動(dòng)應(yīng)用程序運(yùn)行于移動(dòng)終端上,應(yīng)用程序主要由前臺(tái)和后臺(tái)構(gòu)成,前臺(tái)負(fù)責(zé)展示用戶(hù)操作界面及電子地圖圖像信息,后臺(tái)主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及響應(yīng)用戶(hù)的操作。

2.2.2電力資產(chǎn)定位

電力資產(chǎn)的定位功能是指在電子衛(wèi)星地圖上顯示附近的電力資產(chǎn)信息。當(dāng)打開(kāi)移動(dòng)應(yīng)用程序時(shí),程序首先調(diào)用API函數(shù)驅(qū)動(dòng)終端集成的GPs信號(hào)接收器讀取當(dāng)前坐標(biāo)信息,然后加載附近位置的衛(wèi)星地圖,再把附近的電力資產(chǎn)在衛(wèi)星地圖上標(biāo)注出來(lái)。電力資產(chǎn)的衛(wèi)星地圖定位功能基于地圖提供商的sDK來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā),一來(lái)減少開(kāi)發(fā)維護(hù)的成本,二來(lái)地圖提供商的地圖數(shù)據(jù)豐富、更新及時(shí)。

2.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

為了便于管理,電力資產(chǎn)用電力系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)表示。在配電網(wǎng)領(lǐng)域電力資產(chǎn)的命名方式一般為xx變電站xx線xx支線xx桿/塔xx。為了方便電力資產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢(xún)與顯示,電力資產(chǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)與其所在的電力系統(tǒng)架構(gòu)相匹配。應(yīng)用Mys0L等關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)這種具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1所示,每一個(gè)方框代表一個(gè)數(shù)據(jù)表,一個(gè)變電站的數(shù)據(jù)表包含其所有饋線的數(shù)據(jù)項(xiàng)目、一條饋線的數(shù)據(jù)表包含其所有支線的數(shù)據(jù)項(xiàng)目。以此類(lèi)推,往下還有支線、桿塔號(hào)及電力設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)表。以這種形式來(lái)存儲(chǔ)電力資產(chǎn)的數(shù)據(jù),一來(lái)可以體現(xiàn)電力資產(chǎn)的電力系統(tǒng)架構(gòu),二來(lái)可以提高電力資產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查詢(xún)速度。

2.2.4電力資產(chǎn)導(dǎo)航

系統(tǒng)不僅能在電子衛(wèi)星地圖上定位顯示電力資產(chǎn)的分布位置,還能像平常的導(dǎo)航應(yīng)用一樣計(jì)算出到達(dá)指定的電力資產(chǎn)的路線,并提供實(shí)時(shí)的導(dǎo)航指引。地圖提供商的開(kāi)發(fā)者sDK都帶有導(dǎo)航功能接口,系統(tǒng)可以直接使用地圖開(kāi)發(fā)sDK里的導(dǎo)航算法來(lái)實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)的導(dǎo)航功能。

3電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用

3.l電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的使用方法

3.1.1系統(tǒng)的安裝上線

平常使用的智能手機(jī)或平板電腦都可以用作系統(tǒng)的移動(dòng)終端,只需安裝系統(tǒng)的移動(dòng)應(yīng)用程序就能作為終端機(jī)使用。要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,還需要部署一個(gè)包含數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。分布式虛擬云服務(wù)器免去了域名申請(qǐng)、主站配置等步驟,適合部署快速開(kāi)發(fā)的小型服務(wù)器。因此可以把系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的服務(wù)器應(yīng)用部署到云服務(wù)器上,做到簡(jiǎn)單快速上線應(yīng)用。3.1.2電力資產(chǎn)信息的采集

整個(gè)系統(tǒng)以電力資產(chǎn)的信息為基礎(chǔ),要想發(fā)揮本系統(tǒng)的功能,首先要錄入電力資產(chǎn)的信息。電力資產(chǎn)的信息可以由電力資產(chǎn)的管理人員手持終端到達(dá)電力資產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位,然后輸入電力資產(chǎn)所屬的變電站名稱(chēng)及饋線名稱(chēng)等全路徑信息,最后上傳到服務(wù)器更新數(shù)據(jù)庫(kù)。電力資產(chǎn)信息也可以通過(guò)包含設(shè)備全路徑及坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)表一次性導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)。3.1.3電力資產(chǎn)的定位及導(dǎo)航

在以上步驟都完成后就可以開(kāi)始應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行電力資產(chǎn)的定位及導(dǎo)航了。可以通過(guò)對(duì)電子衛(wèi)星地圖進(jìn)行拖動(dòng)及縮放了解某一個(gè)區(qū)域的電力資產(chǎn)的分布情況及路徑走向。在應(yīng)用程序的搜索框內(nèi)輸入目標(biāo)電力資產(chǎn),即可在電子地圖上顯示電力資產(chǎn)的所在位置。選擇導(dǎo)航,程序進(jìn)入導(dǎo)航指引模式,引導(dǎo)使用者到達(dá)目標(biāo)電力資產(chǎn)的位置。有相當(dāng)一部分的電力資產(chǎn)分布在沒(méi)有道路可達(dá)的位置,如果沒(méi)有直接的路徑可以到達(dá),應(yīng)用將會(huì)引導(dǎo)使用者到達(dá)道路可達(dá)的最近地點(diǎn),然后使用者可以通過(guò)放大衛(wèi)星地圖查看是否有小路可到達(dá)目標(biāo)電力資產(chǎn)的位置。

3.2電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用前景

3.2.1系統(tǒng)在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中的作用

通過(guò)在電子衛(wèi)星地圖上定位顯示所有的電力資產(chǎn),可以直觀地了解某個(gè)區(qū)域內(nèi)電力資產(chǎn)的分布情況及電力線路的路徑走向,便于判斷電力資產(chǎn)的分布及電力線路的路徑是否合理,可以為電力線路的遷改或新增線路的投資建設(shè)提供參考依據(jù)。

3.2.2系統(tǒng)在電網(wǎng)日常維護(hù)中的作用

在配電線路的日常維護(hù)中,可以遠(yuǎn)程通過(guò)系統(tǒng)定位電力資產(chǎn),配合電子衛(wèi)星地圖查看電力資產(chǎn)周?chē)沫h(huán)境,查看是否有新建違章建筑,是否有樹(shù)障向線路走廊延伸,及時(shí)發(fā)現(xiàn)危及電力架空線路的隱患。當(dāng)發(fā)生員工崗位調(diào)動(dòng)或管理人員交換片區(qū)時(shí),新接手的人員可以借助系統(tǒng)快速地熟悉新接管的線路。

3.2.3系統(tǒng)在電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修中的作用

外施工單位流動(dòng)性大、人員變動(dòng)頻繁,往往對(duì)委派檢修的電力線路的位置情況不熟悉,有時(shí)供電所的人手不足會(huì)延誤外施工單位的工作進(jìn)度,導(dǎo)致工作不能按計(jì)劃開(kāi)展,造成超時(shí)復(fù)電等影響。外施工單位進(jìn)行檢修需供電所人員帶路浪費(fèi)了大量的人力,借助本系統(tǒng)的電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航功能,外施工單位能減少對(duì)供電所人員的依賴(lài),提高工作效率。

4結(jié)語(yǔ)

供電企業(yè)所管理的電力資產(chǎn)數(shù)量多、分布廣、地理位置難以描述,目前還沒(méi)有一個(gè)圖像可視化的工具能很好地呈現(xiàn)電力資產(chǎn)在區(qū)域中的分布情況。本文介紹了通過(guò)智能終端應(yīng)用程序整合GPs全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及電子衛(wèi)星地圖的功能設(shè)計(jì)出一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享功能的適用于電力系統(tǒng)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。電力資產(chǎn)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的部署使用將在電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)、日常維護(hù)及計(jì)劃?rùn)z修過(guò)程中產(chǎn)生重大的作用。