智能電網(wǎng)輸電安全巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

翟雪奎，張 軼

（1. 中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580；2. 山東科技大學(xué) 測繪學(xué)院，山東 青島 266590）

1 巡檢系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 系統(tǒng)需求

為保障供電設(shè)施運轉(zhuǎn)正常，電力部門需定期對供電設(shè)施如桿塔、線路、變壓器等進行巡檢，及時報備缺陷設(shè)備及安全隱患。同時，巡檢作業(yè)要保證巡檢數(shù)據(jù)的正確性、巡檢的高效性以及消缺的安全性。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能電網(wǎng)輸電安全巡檢系統(tǒng)分為服務(wù)器端、PDA移動端及客戶端3部分。

服務(wù)器端的運行環(huán)境為Windows Server 2003，以O(shè)racle11g為平臺，存儲設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)庫、設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

PDA移動端的運行環(huán)境為Windows Mobile 6.5操作系統(tǒng)，硬件上需整合觸摸屏、高精度GPS模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊（3G、GPRS或Wifi）、攝像頭與內(nèi)置揚聲器。移動端PDA中存放與服務(wù)器上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同的設(shè)備缺陷描述庫、精簡版的設(shè)備臺賬庫、地圖服務(wù)提供的緩存地圖、巡檢任務(wù)信息和巡檢過程中所采集的缺陷信息及對應(yīng)的缺陷照片。

客戶端的運行環(huán)境為Windows XP Professional，需安裝 OraClient11g、Microsoft .net Framework 3.5框架與ArcGIS Engine Runtime。客戶端負責(zé)維護設(shè)備臺賬庫、缺陷庫，手動下達巡檢任務(wù)或?qū)ρ矙z任務(wù)自動下達的參數(shù)進行設(shè)定，維護地理信息數(shù)據(jù)，查詢?nèi)毕萁y(tǒng)計，打印報表和維護巡檢缺陷信息。

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，將3個平臺的功能整合后進行系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計，包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計、用戶模塊設(shè)計、設(shè)備臺賬管理模塊設(shè)計、野外巡檢模塊設(shè)計及安全模塊設(shè)計，如圖1所示。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

以O(shè)racle11g為平臺，根據(jù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的特征分類，分別設(shè)計了設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)庫、巡檢缺陷數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)庫包含輸電網(wǎng)中需巡檢設(shè)備與線路的屬性信息（存儲線路名稱、線路類型（低壓高壓）等輸電線路信息、埋地電纜、高架線）；是否是支線等線路種類信息；輸電線路桿塔地理坐標、設(shè)備編號、設(shè)備圖片、檔距等設(shè)備信息。

巡檢缺陷數(shù)據(jù)庫包含規(guī)范化的設(shè)備缺陷描述與巡檢采集的缺陷信息，包括儲存需巡檢的部件名稱、部件各類缺陷描述、缺陷危害等級等信息。

空間數(shù)據(jù)庫包含巡檢區(qū)域的基礎(chǔ)地理信息（河流、湖泊、丘陵等地形地貌信息與道路、建筑物等地物信息）與電網(wǎng)專題信息（變電站信息、輸電線路信息、桿塔信息等）。

1.4 用戶模塊設(shè)計

系統(tǒng)管理員用戶：對其開放所有功能，包括系統(tǒng)調(diào)試與后臺數(shù)據(jù)庫直接查看等；

巡檢任務(wù)制定用戶：對巡檢任務(wù)進行規(guī)劃，設(shè)置線路、設(shè)備定期巡檢；

巡檢任務(wù)監(jiān)督用戶：實時查看任務(wù)完成情況、巡檢人員所在位置、巡檢路徑、缺陷情況等以及各種分析、查找功能；

巡檢用戶：登錄巡檢系統(tǒng)、下載巡檢任務(wù)、上傳巡檢信息。

1.5 其他模塊設(shè)計

1）設(shè)備臺賬管理模塊設(shè)計。該模塊負責(zé)管理和維護設(shè)備臺賬信息，包括線路信息、桿塔信息、其他設(shè)備信息的添加、修改、刪除等功能。

2）野外巡檢模塊設(shè)計。該模塊供采集作業(yè)時使用，提供人員定位、地圖瀏覽、語音提示、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)回傳等功能。

3）安全模塊設(shè)計。該模塊供消缺人員外出消缺時使用，提供檢修危險點提示、偏離安全區(qū)域提示等功能。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)中解決的關(guān)鍵問題

圖2為系統(tǒng)主界面，集成了服務(wù)器端、PDA端及客戶端，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫、用戶模塊、設(shè)備臺賬管理模塊、野外巡檢模塊及安全模塊等，在實現(xiàn)過程中重點解決了缺陷信息采集規(guī)范化、桿塔在線路中編號規(guī)范化、消缺安全、多用戶數(shù)據(jù)管理等關(guān)鍵問題。

2.1 缺陷信息采集規(guī)范化

按照巡檢要求和相關(guān)文件規(guī)定，對巡檢部件、部件缺陷、缺陷描述、缺陷危害等級等信息進行整理，形成規(guī)范化、標準化的語言。把整理好的語言按一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存入服務(wù)器缺陷庫中。每臺缺陷采集設(shè)備中都存有一個缺陷數(shù)據(jù)庫文件。憑借巡檢缺陷庫，巡檢人員在巡檢過程中如無特殊情況只需依次點選設(shè)備、部件、缺陷等級描述，最后保存記錄完成采集。圖3為客戶端缺陷信息管理界面。

對缺陷數(shù)據(jù)庫進行版本管理，每隔一段時間進行修改擴充，以滿足巡檢人員的實際需要。巡檢設(shè)備可連接服務(wù)器進行缺陷更新，有自動與手動2種更新模式。

2.2 桿塔在線路中編號規(guī)范化

理想狀態(tài)下，每條輸電線路從起始門架開始，到終止門架結(jié)束，分別編號為1#，2#，...，n#。但線路桿塔在命名之初缺乏統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)資料無法直接使用（如1#、1、#1、以及001等各種格式）。經(jīng)過分析原始數(shù)據(jù)，引入了桿塔順序號這一屬性，即桿塔在線路中處于第幾根桿（其中初始門架順序號為0，結(jié)束門架序號為99999）。

系統(tǒng)使用以下格式對已有的桿塔線路編號進行規(guī)范化：前標+順序號+后標。在規(guī)范編碼的基礎(chǔ)上，可精確獲取目標桿塔的位移標識，實現(xiàn)查詢、增刪、修改等桿塔屬性信息的管理，配合移動設(shè)備所獲取的坐標信息，可對桿塔坐標進行更新與維護。既保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)與已有資料相匹配，又保證了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)運行中識別的準確度，并提高了系統(tǒng)的智能化程度（桿塔添加后自動遞增，刪除后自動遞減）。

2.3 消缺安全問題

當(dāng)對某些缺陷進行檢修時，需對整條或某一部分線路進行斷電，待檢修完成后再恢復(fù)供電。在此過程中，如存在桿塔距離過近導(dǎo)致檢修人員錯登桿、附近存在危險源（雙電源、高壓線與檢修線路交叉）而檢修人員未做好防護等情況，很可能造成人員傷亡。

本系統(tǒng)預(yù)設(shè)安全模塊，在檢修人員登桿之前，系統(tǒng)會語音提示當(dāng)前位置與不帶電線路之間距離、所登桿塔信息，以防錯登桿；若附近存在危險源則發(fā)出警報，并提示危險源信息及所需防護措施，以保障巡檢、檢修人員的人身安全。

2.4 多用戶數(shù)據(jù)問題

線路巡檢的工作流程中，多臺PDA會同時采集巡檢缺陷描述文字數(shù)據(jù)與缺陷照片等多媒體數(shù)據(jù)。使用與移動端數(shù)據(jù)庫配套的Sql Server RDA技術(shù)，難以解決多臺PDA采集數(shù)據(jù)合并、PDA上傳服務(wù)器后遠程編輯刪除等問題，不能滿足系統(tǒng)所有需求。解決方案為采用Web Services為巡檢數(shù)據(jù)通信定制的服務(wù)（以下簡稱服務(wù)）。PDA通過服務(wù)發(fā)送巡檢缺陷信息到數(shù)據(jù)庫，訪問數(shù)據(jù)庫后，隨即對數(shù)據(jù)進行存儲。存儲完成后到數(shù)據(jù)庫中找到剛存儲的記錄，獲取記錄的唯一編碼，將這條編碼信息返回本臺PDA。移動端會根據(jù)獲取的編碼信息將服務(wù)器數(shù)據(jù)與本地緩存數(shù)據(jù)進行匹配，根據(jù)已建立的對應(yīng)關(guān)系實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的上傳、管理和遠程數(shù)據(jù)維護，如圖4所示。

3 結(jié) 語

本文介紹了線路巡檢過程中遇到的難題及智能輸電線路巡檢系統(tǒng)的解決方案。通過需求分析進行了系統(tǒng)設(shè)計，并實現(xiàn)了用戶登錄身份判定功能、設(shè)備臺賬管理功能、地圖表達與可視化實現(xiàn)及巡檢信息采集功能等。經(jīng)實踐，智能輸電線路巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用推動了輸電線路巡檢的智能化、規(guī)范化、網(wǎng)絡(luò)化、安全化進程。

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