基于WebGIS 智能化電網帶電作業系統的研究與應用

白祎花

（陜西財經職業技術學院，陜西咸陽，712000）

0 引言

近年來，隨著我國經濟建設的飛速發展，社會生產力水平的不斷提高，保障供電可靠性也成為電力企業一項重要任務。帶電作業是指在帶電設備上直接進行檢修的一項特殊工作，對保證電網的安全運行，提高電網供電可靠性，減少停電時間，提高檢修效率，增加經濟效益等都有十分重要的意義，也無疑越來越受到電力企業的青睞。

我國的帶電作業技術要滯后于歐美等發達國家，目前大多數的供電單位在帶電作業操作上還停留在人為調度、手工處理等滯后環節，既降低了工作的效率，也不便于日常工作的追蹤管理，尤其在面對日益增長的用電需求，保障可持續供電，及時消除電網設備隱患，避免停電事故發生等多方面壓力時存在弊端。提倡帶電作業信息化、標準化、科學化是切實可行的，這也正是本文研究的重點方向。

通過結合信息化技術、地理信息數據，可以準確的構建電網的分布圖形，利用GPS 移動終端設備，及一體化、可視化的操作平臺，可以對施工現場進行采樣，對作業地點進行定位，對工作任務進行查看，同時采用遠程網絡通信技術，可以對戶外施工人員進行現場指導、異地監管，進而使電力企業帶電作業達到先進科學的管理水平。

下面就基于WebGIS 的智能化電網帶電作業系統的核心部分逐一進行闡述，說明如下。

1 WebGIS 技術

WebGIS 是指應用了互聯網絡的地理信息系統，利用網絡技術發布地理信息，使得網絡上的任意一個節點上的用戶都可以瀏覽GIS 數據，也讓傳統GIS 具備了訪問開放性、體系獨立性、成本和維護廉價性。同時由于網絡靈活分布的特點，讓地理信息系統可以支持多數據來源，支持多用戶并發訪問等諸多性能。WebGIS是GIS 技術與組件技術、人機交互技術、及分布式技術的集成體現，也是當下GIS 系統發展的重要方向，近年來也越來越受到關注。

關于WebGIS 的研究、開發和應用，已從最初簡單地在Web 上

發布地理信息，轉變成針對地理數據互操作、空間信息服務等關鍵技術上，研發的重點也更多是面向系統的體系架構、數據的傳輸協議、采用的主體技術等多角度的考量。

近年來，開放地理信息聯盟（Open Geospatial Consortium）和國際標準化組織（ISO/TC211）共同推出了基于Web 服務（XML）的空間數據互操作實現規范Web Map Service，Web Feature Service，Web Coverage Service 以及用于空間數據傳輸與轉換的地理信息標記語言GML。這些規范為地理信息廠商建立一套完整、標準、通用的地理信息系統平臺提供了必要的支持，也為地理信息數據的共享性和互操作性提供了可能。

2 帶電作業系統開發平臺

基于WebGIS 智能化電網帶電作業系統的技術架構中主要應用了以J2EE 為基礎的開源化軟件產品，開發平臺的層次在主體上分為三個部分，即數據層、服務層和展示層。其中數據層主要負責完成系統數據的存儲，進行數據庫表記錄與數據對象映射，完成記錄集與數據對象的轉換。服務層是系統內部邏輯的處理，負責應用功能的發布、內外部借口的訪問、核心組件的交互。展示層是系統人機交互的窗口，負責系統功能的展示集成。技術架構參見圖1 所示：

2.1 數據層，帶電作業系統中采用空間數據庫Postgres 和文件數據庫JackRabbit 作為存儲的數據源。Postgres 中存儲業務數據和空間數據，JackRabbit 中存儲帶電作業規程、工作票等電子化文檔。

2.2 服務層，系統中采用Web 服務器JBoss 和空間GIS 服務器Geoserver，負責發布系統功能業務應用和地理空間信息的數據應用。其中應用支撐平臺是指系統面向業務提供的分布式企業核心應用，諸如安全認證組件、工作流組件等，，從而保證系統安全、高效，內部協調一致。架構本身遵循面向業務、基于構件的思想，為業務功能的開發提供大量可復用的成熟構件，提供高內聚、低偶合的開發、運維環境。同時通過定義對外訪問和集成接口（如GPS 手持設備接口適配器、短信網關接口適配器），使系統具備擴展性、集成性、穩定性。

2.3 展示層，系統采用富客戶端RIA 技術，以Flex 技術為開發工具，并套用OpenScales 插件，進行WebGIS 業務功能的展示，以便于工作人員操作。

3 帶電作業系統實施結果

本文研發的基于WebGIS 智能化帶電作業系統是為電力企業打造的標準化信息管理系統，以帶電作業的標準化作業指導書為依據，涵蓋電力企業輸電、配電帶電作業業務，適用10kv、35kv、110kv、220kv 等多種電壓等級，同時支持等電位、中間電位、地電位等作業方式，實現遠程數據共享、多點協作訪問、GPS 調度監管、現場作業指導等智能化功能，在保證帶電作業安全可靠的同時，實現對以往作業項目優化處理，提高工作效率。主要功能模塊包括作業項目管理、作業評估管理、手持設備管理、統計分析管理、基礎信息管理、系統支撐管理六個部分。系統的功能如表1 所示：

3.1 作業項目管理，維護輸電、配電管理中的帶電作業項目，包括帶電檢測絕緣子、更換絕緣子、更換避雷器、更換防震錘、更換導線懸垂線夾、更換跌落保險、斷開接引電氣設備、修補線路導線、處理線路間隔缺陷、以及清理線路異物等。參照各帶電作業項目相應的作業指導書，通過流程定義申請開啟作業單，經過作業勘查，作業審批，施工設備領用，作業人員派工，現場作業監管，作業結果記錄等工作流程環節，實現帶電作業標準的流程化協同管理。流程調度過程中，會包含作業任務消息提示、作業限時督辦等調度指令，客觀上提高業務的處理效率。

3.2 作業評估管理，針對施工的帶電作業項目方案進行后期的評估，通過對多個帶電作業項目的數據對比分析，以此找出作業管理中的缺陷與不足，供后期制定帶電作業方案中參照。另外還包括對帶電作業指導書的電子化維護與查詢。

3.3 手持設備管理，針對GPS 手持設備進行管理維護，包括帶電作業任務操作、作業結果數據的同步，作業地點的地理導航，工作票的瀏覽，施工作業結果的維護等。借助GPS 設備的特點，可指導作業人員準確地到達施工地點，查看作業標準實施步驟，記錄作業結果。同時通過遠程連接訪問，可使監控人員遠端進行協調管理，便于及時發現、解決問題。

3.4 基礎信息管理，完成系統內相關基礎信息的維護，如設備庫房管理、工器具管理、線路信息維護、電氣設備維護、以及綜合指標維護等。通過對這些數據的維護，可使電網線路更直觀的進行空間地理形式的展現，同時對帶電作業項目施工中的必要的條件提供信息化的支持。

3.5 統計分析管理，利用圖形、圖表等多種數據展示形式，對帶電作業系統中涉及的工作量、數據量進行統計，同時可鏈接訪問一次帶點作業項目的詳細數據，以及系統操作日志，當前在線用戶等信息。

3.6 系統支撐管理，完成對系統底層的支持功能，如組織機構維護、人員帳號維護、角色權限維護、工作流程定義、工作流程監控、報表模板定義等。其中流程定義可使系統功能實現跨部門協同作業，權限管理可以保障系統的數據安全，通過電子簽名、硬件因子等認證手段對操作人進行身份驗證。

圖3 工作要維護功能圖

帶電作業系統中WebGIS 技術的應用是一個較大的核心功能，通過對地理數據的圖形化展示，讓系統的使用人員更加直觀完成對系統交互，應用GPS 手持設備，既客觀對作業人員進行監管，也使得作業人員更加有效查看作業規程，記錄作業結果，進行協調室內、戶外人員的工作任務，降低作業強度。工作票是工作人員在現場依據和安全許可，系統通過對作業指導書的電子維護，可使作業人員依據相關標準進行現場遠程訪問監管，以規定的帶電作業項目為例，可自動生成實際工作票模板，便于使用人員操作。

系統功能界面如下圖2、圖3、圖4 所示：

4 帶電作業系統部署

系統部署由四部分構成，分別是數據管理層、應用集群層，負載均衡層和網絡訪問層，如圖5 所示。

4.1 數據管理層，完成空間數據庫、文件數據庫的管理分布。對于部分小規模用戶可將數據服務器和應用服務器合并，但正常情況下，建議將兩者分別部署在單獨的硬件上，也可采用雙機備份形式，提高數據訪問性能。

4.2 應用集群層，應用層承擔所有用戶的Web 服務，以及整體系統的邏輯運算。在測試環境中，一臺應用服務器一般承擔250個用戶并發訪問。實際部署中，可根據用戶數靈活設計部署多臺應用服務器，以滿足用戶訪問需求，防止系統負載達到臨界值。

4.3 負載均衡層，為合理分配用戶訪問，充分利用系統資源，可采用專用的負載均衡設備，利用多種靜態和動態負載平衡方法進行觀測，進而跟蹤一組服務器的動態性能級別，確保系統處于最佳資源分配狀態。

4.4 網絡訪問層，系統可通過企業局域網、VPN 專用網、以及萬維互聯網絡進行訪問。圖5

5 帶電作業系統經濟效益

系統實施以后，除了告別傳統意義上的純手工作業，加大無紙化辦公的力度外，還大幅提高了帶電作業的工作效率，增強了作業監控力度，通過對空間地理信息調用訪問，工作人員可以準確的判定施工地點，縮短作業時間。對于遠程數據接口調用，可以獲取詳細的作業信息，以及作業的操作流程，也便于遠程協助人員及時進行作業監管提醒，增強作業人員的工作積極性，進一步打造團隊意識。

結合系統實施前后的數據對比統計，以一個市級電力局為單位，觀測3個月內的帶電作業執行情況，具體數據參見表2，從而體現帶電作業系統經濟可操作性。

6 結束語

帶電作業是保證電網安全經濟運行的一項重要技術措施，是提高供電可靠性和設備完好率的必不可少的一項技術手段，是電力生產中的一項重大的技術成果，利用地理信息數據，實施帶電作業系統的科學性、安全性、可操作性、便捷性將是一項有利于國計民生的技術，應當得到更充分的重視和推動。目前的帶電作業系統還需要提高人性化設計，在保證安全的前提下，進一步增強系統的實時參照性，擴大市場影響力，但作為帶電作業管理而言，實施WebGIS 為基礎的帶電作業系統是一項提升帶電作業的標準化、信息化、規范化、科學化的必要手段，對促進帶電作業的穩步發展，為社會創造出更大的效益都有著切實的意義。

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