明慶云

基于iOS設(shè)備的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)的實現(xiàn)

明慶云

明慶云1吳瑩輝2張紅宇1張冠一1黃春佑2劉 珺2張九銘2何 博2

1.云南電網(wǎng)普洱供電局；2.華北電力大學(xué)

明慶云（1976- ）男，普洱供電局，長期從事農(nóng)電管理工作，致力研究配電網(wǎng)作業(yè)全過程安全管控工作；吳瑩輝（1990- ）男，在讀碩士，主要從事計算機技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作；張紅宇（1976- ）男，普洱供電局農(nóng)電部農(nóng)網(wǎng)基礎(chǔ)管理專責(zé)，長期從事農(nóng)電管理工作；張冠一（1988- ）女，普洱供電局科技管理專責(zé)，主要從事科技管理、系統(tǒng)應(yīng)用方面的研究工作；黃春佑（1988- ）男，在讀工學(xué)碩士，主要從事計算機技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作；劉珺（1990- ）女，在讀工學(xué)碩士，主要從事計算機技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作；張九銘（1990- ）男，在讀工學(xué)碩士，主要從事計算機技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作；何博（1989- ）男，在讀工學(xué)碩士，主要從事計算機技術(shù)應(yīng)用方面的研究工作。

隨著無線通信以及移動終端技術(shù)的不斷發(fā)展，利用手持終端設(shè)備管理配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)成為了可能。本文通過分析得出了配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)流程，并將該流程固化于iOS設(shè)備和后臺管理系統(tǒng)中，建立了一套基于iOS設(shè)備的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)。

引言

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中電力網(wǎng)絡(luò)向用戶供電的最終環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)來說其重要性是不言而喻的，其運行管理的效率高低直接影響到電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。然而，目前的配電網(wǎng)運行管理工作，傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)文件仍然被絕大多數(shù)單位所采用，手工填寫、紙質(zhì)傳遞習(xí)以為常。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運行管理方式暴露出了諸多問題，例如：人為因素教多、數(shù)據(jù)不易保存以及檢索交接費時等。不僅如此，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運行管理方式工作效率低、工作周期長，不利于建立針對緊急事故的快速反應(yīng)機制。因此，利用現(xiàn)代化信息手段逐步提高配電網(wǎng)運行管理工作效率和規(guī)范性顯得尤為重要。

目前，盡管一些專家學(xué)者在研究解決傳統(tǒng)的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理不規(guī)范、效率低等問題上取得了一些很有意義的研究成果。然而就目前的管理水平來看，仍然有許多不足之處：第一，傳統(tǒng)的工作方式仍占主導(dǎo)地位，配電網(wǎng)信息化管理還未延伸到工作現(xiàn)場；第二，管理人員不能實時了解施工人員的作業(yè)位置，缺乏人員調(diào)度的靈活性；第三，現(xiàn)有的很多配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)缺乏現(xiàn)場與一體化辦公室信息雙向交互，復(fù)雜情況和緊急事故處理能力不足。

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，iOS設(shè)備軟件和硬件功能越來越強大，體積小、功能強、反應(yīng)速度快和使用簡單的特點使其應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合iOS終端設(shè)備、GPS定位技術(shù)以及GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)手段，針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控方式存在的不足之處，建立了集信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、存儲以及實時定位等功能于一體的實用型新型配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)，使現(xiàn)場施工人員能夠與一體化辦公室進行實時、雙向信息交互。最大程度規(guī)范了數(shù)據(jù)的錄入，提高了工作效率以及緊急情況的響應(yīng)能力。

系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)以iPad和iPhone為移動應(yīng)用終端，以Windows平臺為后臺終端，移動終端和服務(wù)器的通信鏈路為GPRS/3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)。此外，整個系統(tǒng)通過GPS定位技術(shù)，后臺管理平臺系統(tǒng)電子地圖上能夠?qū)崟r看到施工人員的操作位置。構(gòu)建了配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)調(diào)度和信息管理相結(jié)合的高效信息化管理平臺，解決了傳統(tǒng)的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理效率低下、不規(guī)范等問題。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于以上的分析，本文將配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個部分：一體化辦公室后臺管理平臺系統(tǒng)、基于iOS設(shè)備的移動終端系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)3個部分，如圖1所示。

由于iOS設(shè)備軟件和硬件功能越來越強大，體積小、功能強、反應(yīng)速度快和使用簡單的特點，系統(tǒng)客戶端應(yīng)用軟件的搭載平臺為iPad和iPhone手機?？蛻舳送ㄟ^GPRS/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)訪問的服務(wù)器，后臺管理平臺系統(tǒng)通過Internet訪問服務(wù)器?？蛻舳撕秃笈_管理平臺通過服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。盡管3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率優(yōu)于GPRS網(wǎng)絡(luò)，但在部分地區(qū)3G/4G網(wǎng)絡(luò)信號還未完全覆蓋或信號較弱，不利于數(shù)據(jù)的傳輸。其次，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、接入范圍廣以及永遠在線等優(yōu)點。因此，考慮到現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求以及目前iPad和iPhone網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成熟度，本系統(tǒng)中選擇GPRS/3G/4G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。所有移動終端設(shè)備均配備4G卡，當(dāng)現(xiàn)場作業(yè)地點沒有3G/4G信號覆蓋時，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸作業(yè)數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

功能設(shè)計

根據(jù)以上需求分析，系統(tǒng)核心功能主要為五個部分，即現(xiàn)場勘查、作業(yè)文件編制、作業(yè)文件審核、現(xiàn)場作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)人員操作位置實時定位。

現(xiàn)場勘查摒棄了傳統(tǒng)紙質(zhì)勘查文件和電腦照片處理，采用信息化手段，集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（工作任務(wù)、位置、人員等）、圖片數(shù)據(jù)、施工工器具和風(fēng)險數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)于一體，勘查人員通過系統(tǒng)固化的勘查流程能夠精確的確定每一個勘查點的詳細情況（工作內(nèi)容、位置、施工人員、施工工器具、風(fēng)險防控措施等），真正做到配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理精益化?？辈槿藛T對整個作業(yè)勘查結(jié)束后，系統(tǒng)自動生成施工示意圖和作業(yè)文件初稿。

作業(yè)文件編制主要是根據(jù)實際情況對現(xiàn)場勘查生成的作業(yè)文件以及施工示意圖進行適當(dāng)修改，修改完成后施工人員將勘查數(shù)據(jù)通過GPRS/3G/4G網(wǎng)絡(luò)上傳至一體化辦公室服務(wù)器。

作業(yè)文件審核主要內(nèi)容是管理人員通過系統(tǒng)對已經(jīng)編制好的文件進行審核，審核通過即可進行現(xiàn)場作業(yè)執(zhí)行，審核不通過則駁回，重新編制。

現(xiàn)場作業(yè)執(zhí)行是指工作人員通過系統(tǒng)固化的作業(yè)流程逐步操作，不允許跳步操作，并實時回傳作業(yè)數(shù)據(jù)至一體化辦公室服務(wù)器。

現(xiàn)場工作人員位置實時定位是本系統(tǒng)的一大特色，對配電網(wǎng)管理人員管理現(xiàn)場作業(yè)具有重大的意義。現(xiàn)場作業(yè)勘查過程中，iOS設(shè)備通過自帶的獲取裝置獲取GPS 數(shù)據(jù)保存于本地數(shù)據(jù)庫中，待勘查工作結(jié)束時與勘查數(shù)據(jù)一并上傳至服務(wù)器，然后后臺管理平臺系統(tǒng)通過算法將所獲數(shù)據(jù)通過Web頁面電子地圖實時顯示出來，即為施工人員的操作位置。

關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

本文設(shè)計的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)主要為兩部分：第一，配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管控系統(tǒng)客戶端，運行平臺為iOS設(shè)備；第二，一體化辦公室后臺管理平臺系統(tǒng)，運行平臺為Windows設(shè)備。系統(tǒng)采用C/S與B/S模式相結(jié)合的方式實現(xiàn)，總體運行流程及功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和總體運行流程

其中iOS設(shè)備客戶端系統(tǒng)采用了C/S模式，采用Object C語言和SQLite輕量級數(shù)據(jù)庫編程實現(xiàn)。施工人員通過客戶端管理現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)、GPS 數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)采集，并采用Webservice及RDA實現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換；一體化辦公室后臺管理平臺系統(tǒng)采用了B/S模式，采用PHP腳本語言和MySQL數(shù)據(jù)庫編程實現(xiàn)。管理人員通過瀏覽器訪問服務(wù)器，管理作業(yè)數(shù)據(jù)，跟蹤作業(yè)位置以及查看現(xiàn)場圖像信息。

自動生成施工示意圖

由供電局現(xiàn)有的施工示意圖可知，圖以點線為框架，因此首先應(yīng)該實現(xiàn)手持移動終端上任意位置生成點線結(jié)合的效果圖?；谝陨纤枷朐O(shè)計了傳入坐標(biāo)參數(shù)生成點和給定兩個坐標(biāo)生成直線的方法，通過這兩個方法可以基本上實現(xiàn)屏幕上任意多點連線。

現(xiàn)場勘查過程中，勘查人員需要填寫的信息有結(jié)點名稱、與當(dāng)前結(jié)點有連接關(guān)系的上游結(jié)點等關(guān)鍵信息，系統(tǒng)自動獲取勘查點GPS信息?？辈橥瓿珊?，系統(tǒng)通過高斯正交算法將經(jīng)緯度坐標(biāo)（x0，y0）轉(zhuǎn)化直角坐標(biāo)系坐標(biāo)（x1，y1），再由直角坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為屏幕坐標(biāo)系坐標(biāo)（x2，y2）。系統(tǒng)根據(jù)勘查點類型在屏幕（x2，y2）處繪制相應(yīng)的標(biāo)識，然后與其上游結(jié)點連線，通過這些信息匯總分析后自動生成一張施工示意圖。如圖3所示。

圖片文件處理

作為現(xiàn)場勘查的核心部分，圖片文件處理需要實現(xiàn)的功能是：裁剪圖片；圖片加標(biāo)注；圖片上粘貼新的圖片；圖片上添加文字。

經(jīng)過對比分析，決定使用CLImageEditor來實現(xiàn)。CLImageEditor軟件的核心在于代碼重用。所有的畫圖工具都引用了同一個頭文件，目的在于調(diào)用其中的函數(shù)，將其作為一個標(biāo)準(zhǔn)來定義這個軟件的框架。標(biāo)準(zhǔn)相同，不管怎樣修改引用標(biāo)準(zhǔn)之后的類，都不會影響到當(dāng)初設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。

實現(xiàn)思路是在底層的view上添加用于繪圖的imageview，使這個imageview的大小形狀隨著手指的拖動而變化。隨著手指的拖動，不斷地在imageview中繪制矩形或橢圓，從而做到改變矩形或橢圓的大小和形狀。

繪制直線的思路與繪制橢圓和矩形的思路有所不同，因為直線沒有高和寬，只有長度和方向，所以我讓imageview隨著手指的拖動而旋轉(zhuǎn)和放大，進而改變了直線的方向和長度。

圖3 自動生成施工示意圖流程

在手指拖動了拖動旋鈕之后，由拖動觸發(fā)器觸發(fā)的事件執(zhí)行imageview中的重繪效果。現(xiàn)將imageview中的圖片清除，再根據(jù)imageview的大小來繪制一個需要的形狀（矩形、圓形、直線），同時保證imageview的長和寬不為負數(shù)。如果長或?qū)捵兾读烁綄伲琲os系統(tǒng)的計算會出現(xiàn)問題，導(dǎo)致imageview的大小變化受控制，程序失敗。

實時定位技術(shù)

實時跟蹤定位施工人員現(xiàn)場作業(yè)所處的位置，對于確保配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)施工人員到達正確的作業(yè)地點來說非常重要。為了實現(xiàn)對配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)施工人員達到實時定位的目的，本系統(tǒng)基于GPS技術(shù)以及Google Maps基本實現(xiàn)了對配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)施工人員作業(yè)操作地理位置的實時跟蹤與定位，滿足了系統(tǒng)對于配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)時實時管控的目的。

iOS設(shè)備集成GPS接收器、GPS數(shù)據(jù)獲取接口和解析采用了GPSID接口。GPS數(shù)據(jù)采集首先采用startUpdatingLocation接口函數(shù)打開GPS設(shè)備，然后通過代理函數(shù)-（void）locationM anager:didUpdateLocations獲取GPS信息。

一體辦服務(wù)器上部署有接收GPS信息的Webservice服務(wù)，該服務(wù)的任務(wù)是將經(jīng)度、緯度信息及其他基礎(chǔ)信息保存到服務(wù)器MySQL數(shù)據(jù)庫中。具體應(yīng)用過程中，現(xiàn)場施工人員首先通過客戶端獲取GPS數(shù)據(jù)，然后通過遠程調(diào)用Webservice服務(wù)來上傳GPS數(shù)據(jù)。

GPS數(shù)據(jù)上傳后，后臺管理平臺系統(tǒng)通過Google Maps Javascript API應(yīng)用接口，實現(xiàn)電子地圖坐標(biāo)定位?？紤]到配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)過程中施工人員的位置發(fā)生改變時，系統(tǒng)需要自動更新Google Maps標(biāo)記點的特點，系統(tǒng)使用了PHP強大的后臺動態(tài)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和XML的Ajax技術(shù)以及Javascript腳本語言。具體實現(xiàn)過程如圖4所示。

圖4 Google Maps 動態(tài)定位實現(xiàn)過程

結(jié)語

配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)實時管理是未來配電網(wǎng)管理的主要發(fā)展方向，本系統(tǒng)從配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)現(xiàn)實需求出發(fā)，進行了設(shè)計研究與實現(xiàn)。構(gòu)建基于iOS設(shè)備的系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場與一體化辦公室數(shù)據(jù)的實時交互，并解決了施工人員工作位置實時定位的問題，同時也避免了傳統(tǒng)方式作業(yè)文件管理效率低下以及不規(guī)范的問題，基本實現(xiàn)了配電網(wǎng)檢修和運行作業(yè)的信息化管理。從該系統(tǒng)在云南電網(wǎng)普洱供電局的運行情況來看，系統(tǒng)是穩(wěn)定的、可靠的，極大的提高了施工人員的工作熱情以及工作人員的工作的效率，實現(xiàn)了現(xiàn)場作業(yè)過程在線式管控，降低了作業(yè)風(fēng)險，系統(tǒng)的運用給其帶來了巨大的經(jīng)濟效益。盡管如此，由于目前通信技術(shù)的發(fā)展水平以及時間關(guān)系的因素，系統(tǒng)功能還不能盡如人意。但是，隨著通信技術(shù)的逐漸成熟和系統(tǒng)后續(xù)的不斷完善，以上問題將會得到妥善解決。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.052