輸電桿塔地理位置導航及履歷記錄系統

方佩靜 馬旭明 賈俊芬 宋占寧(國網甘肅省電力公司臨夏供電公司,甘肅臨夏 731100)

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輸電桿塔地理位置導航及履歷記錄系統

方佩靜 馬旭明 賈俊芬 宋占寧
(國網甘肅省電力公司臨夏供電公司,甘肅臨夏 731100)

【摘 要】輸電桿塔是電力傳輸的重要構件,輸電桿塔的正常工作是電力傳輸的重要保證。輸電桿塔由于其功能限制,及強電傳輸過程中存在的危險性,大多坐落于無人、少人地區。這類地區通常自然環境惡劣,所以在實際工作中,要想及時準確的到達輸電桿塔所在位置往往存在困難。現有的導航軟件往往以道路導航和建筑地標導航為主,不能為電力工作者提供準確的導航服務。本文以北斗衛星導航系統為基礎,設計了輸電桿塔地理位置導航及履歷記錄系統,在本文中詳細闡述了該導航軟件的設計理念及功能。

【關鍵詞】輸電桿塔 地理位置導航 履歷記錄 北斗衛星導航系統

國家電網公司科技項目資助(合同號:SGGSLX00FCJS1500137)。

現代社會是一個電的社會，可以說沒有電就沒有人類的現代文明。電力企業作為為整個國家提供電能、分配電能的企業，擔負著為居民生活、經濟發展和國家安全提供電能的異常重大的責任[1]。電又是一種非常奇特的東西，它是無形的，大規模的電能傳輸在現階段只能通過金屬導線進行，而這些金屬導線一般是架在半空中，將這些導線架起來的裝備就是輸電桿塔[2]。輸電桿塔本身只是起到一個支柱的作用，但是其上的電力導線一旦發生事故，就會對供電安全，人員安全等產生異常嚴重的威脅[3]，近年來，由于自然災害、人為破壞等原因，輸電桿塔每每發生事故而導致電力供應中斷等問題[4]。在這種時候，由于地形不熟、缺少導航設備等問題，電力系統相關人員往往不能第一時間趕赴現場，經常會延誤最佳的維修時間，造成不必要的損失。在汶川地震中，由于地震導致的輸電桿塔大規模倒塌，直接導致了電力系統傳輸的全面中斷，進而引發了通信系統，電力交通運輸等的全面癱瘓。而在救災搶險過程中，由于相關人員不能及時到達相應位置進行搶修，所以耽擱了一定時間，為后續的人員搶救，公路搶修等救災工作造成了一定的苦難。而在甘肅臨夏，由于地處黃土高原，地質結構不夠穩定，造成了黃土高原經常發生滑坡、泥石流等地質災害，嚴重威脅輸電桿塔的正常工作[5]。而工作人員也是由于缺乏相應的導航信息不能及時到達現場，為后續的工作造成了一定的困難。

現有的導航系統多為道路導航、地標建筑導航和企事業單位導航，缺乏電力系統專用的導航軟件。因此本文設計了一種專用于電力系統內部的輸電桿塔導航系統，這種系統采用國產的北斗衛星導航系統為基礎，能夠在手機等移動終端進行安裝應用。可以幫助電力系統相關工作人員在各種突發情況下及時到達輸電桿塔所在位置進行搶修處理。

1 系統簡要介紹

在本文所介紹的輸電桿塔地理位置導航及履歷記錄系統中，首先要通過北斗衛星導航系統接收到系統使用者所處位置的經緯度和海拔高度等信息。但是這些信息并不能完全準確的確定相關人員所處位置。因此我們還需借助該區域的地理信息系統GIS(Geograp hic Information system)，GIS能夠同時提供空間地理信息和地圖屬性，它可以準確的反映現實空間內的現狀和變遷歷史。GIS和RS(遙感系統)，還有GPS或者北斗衛星導航系統統稱為3S系統[6]。同時，系統將結合本地區所有輸電桿塔的地理位置信息，包括經緯度、海拔等信息，在移動終端形成一個顯要標注輸電桿塔位置和道路信息的導航地圖。接著，工作人員可以輸入想要到達的位置信息，系統通過合適的算法提供最佳路徑，工作人員可根據所提供路徑盡快到達現場。而由于輸電桿塔大都類似，而且相距較近，在地圖導航有限分辨率引起的誤差下，往往使得工作人員不能正確區分。所以導航系統還與手機拍照系統相聯系，通過對每一個輸電桿塔進行拍照，確定其唯一特點，從而避免了由于認錯輸電桿塔而引起問題。在對輸電桿塔進行巡視、維護和維修時，在野外進行記錄也存在方方面面的問題，因此本系統提供數據記錄模塊，能夠方便工作人員記錄。同時，結合現有的各種手機通信軟件，可以及時將這些相關信息上傳到各電力企業的服務器上。圖1為整個系統框圖。

2 系統各模塊介紹

2.1 北斗衛星導航模塊

北斗衛星導航系統是我國具有完全獨立自主知識產權的衛星導航系統。與傳統的GPS相比，最大的特點是具有全雙工的工作模式，即衛星與終端之間可以實現完全的雙向通信。現階段，我國北斗衛星導航模塊已經發展成熟，很多手機終端已經開始支持北斗衛星導航系統。如三星GALAXY NOTE 3的一些版本。

2.2 地理信息模塊

地理信息模塊主要是采用現有的GIS系統，來實現對于地表和部分地平線以下及大氣層的信息的提供，這個系統需要有計算機軟、硬件的支持，能夠對相關地理位置的分布數據進行采集、存儲、管理和顯示等。該模塊現階段尚未普遍應用于手機終端，但可以預見由于其對導航系統的獨特支撐作用，在不久的將來能夠在手機終端進行使用，所以本系統特意留出該模塊接口。

2.3 輸電桿塔地理位置信息模塊

輸電桿塔地理位置信息屬于專業信息，所以不管是GPS還是北斗系統均不提供其位置信息，這就需要由各地區電力企業進行實地測量，得到其相應位置信息，如經緯度、海拔等。并將其作為專有模塊加入，在系統中實現顯要標注，以便于查詢。

2.4 路徑導航模塊

在本系統中，采用的路徑導航模塊能夠指引工作人員用最短路徑迅速到達輸電桿塔所在位置。雖然在實際使用過程中，由于堵車，道路發生異常等情況，最短路徑未必是最佳路徑，但是由于這些情況具有很大的隨機性，因此本模塊中仍然采用最經典的最短路徑-迪杰斯特拉算法來進行路徑選擇，該算法已經非常成熟。在此不再復述。

2.5 拍照標識模塊

之所以進行拍照標示，是由于在實際中，北斗的分辨率有限，而輸電桿塔相鄰又往往較近，因此通過拍照來實現標注其特征，實現快速識別，該模塊可直接調用移動終端集成模塊實現。

2.6 履歷記錄模塊

對于工作人員已經巡查完畢需要進行記錄，或者對檢修工作進行記錄時，可以通過履歷記錄模塊實現。該模塊可使用Android系統常用的SQlite數據庫來實現，由于手機本身具有數據傳輸功能，因此這些數據同樣可以通過移動終端及時上傳到電力企業服務器。

3 結語

本文設計了一種基于手機終端的輸電桿塔地理位置導航及履歷記錄系統，詳細介紹了其各模塊的組成及應用方式，為各電力企業定制適用于本地區特點的系統提供了指導。

參考文獻:

[1]趙煜.電力企業現代管理[J].中國電力教育,2010(3):238-239．

[2]王路.公用電網--電力傳輸和電力市場的共同載體[J].中國電力企業管理,2004(11):40-42.

[3]楊萬里,鮑務均.輸電桿塔結構的非線性有限元設計分析[J].湖北電力,1999(1):25-27．

[4]王方林.對我國南方地區冰雪災害中輸電桿塔破壞的探討[C].中國高聳結構第十九屆學術交流會,2008:14-16.

[5]蔣定生.黃土高原水土流失與治理模式[M],中國水利水電出版社, 1997.

[6]趙東,耿衛東,代永平,等.頭盔式GPS導航系統導航軟件的設計[J].光電子技術,2003,(1):46-49.

圖1 輸電桿塔地理位置導航及履歷系統框圖