方佩靜 馬旭明 賈俊芬 宋占寧(國網(wǎng)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(dǎo)航及履歷記錄系統(tǒng)

方佩靜 馬旭明 賈俊芬 宋占寧
(國網(wǎng)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?shù)闹匾獦?gòu)件,輸電桿塔的正常工作是電力傳輸?shù)闹匾ＷC。輸電桿塔由于其功能限制,及強(qiáng)電傳輸過程中存在的危險(xiǎn)性,大多坐落于無人、少人地區(qū)。這類地區(qū)通常自然環(huán)境惡劣,所以在實(shí)際工作中,要想及時(shí)準(zhǔn)確的到達(dá)輸電桿塔所在位置往往存在困難?，F(xiàn)有的導(dǎo)航軟件往往以道路導(dǎo)航和建筑地標(biāo)導(dǎo)航為主,不能為電力工作者提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航服務(wù)。本文以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了輸電桿塔地理位置導(dǎo)航及履歷記錄系統(tǒng),在本文中詳細(xì)闡述了該導(dǎo)航軟件的設(shè)計(jì)理念及功能。

【關(guān)鍵詞】輸電桿塔 地理位置導(dǎo)航 履歷記錄 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助(合同號(hào):SGGSLX00FCJS1500137)。

現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)電的社會(huì)，可以說沒有電就沒有人類的現(xiàn)代文明。電力企業(yè)作為為整個(gè)國家提供電能、分配電能的企業(yè)，擔(dān)負(fù)著為居民生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全提供電能的異常重大的責(zé)任[1]。電又是一種非常奇特的東西，它是無形的，大規(guī)模的電能傳輸在現(xiàn)階段只能通過金屬導(dǎo)線進(jìn)行，而這些金屬導(dǎo)線一般是架在半空中，將這些導(dǎo)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(gè)支柱的作用，但是其上的電力導(dǎo)線一旦發(fā)生事故，就會(huì)對(duì)供電安全，人員安全等產(chǎn)生異常嚴(yán)重的威脅[3]，近年來，由于自然災(zāi)害、人為破壞等原因，輸電桿塔每每發(fā)生事故而導(dǎo)致電力供應(yīng)中斷等問題[4]。在這種時(shí)候，由于地形不熟、缺少導(dǎo)航設(shè)備等問題，電力系統(tǒng)相關(guān)人員往往不能第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常會(huì)延誤最佳的維修時(shí)間，造成不必要的損失。在汶川地震中，由于地震導(dǎo)致的輸電桿塔大規(guī)模倒塌，直接導(dǎo)致了電力系統(tǒng)傳輸?shù)娜嬷袛?，進(jìn)而引發(fā)了通信系統(tǒng)，電力交通運(yùn)輸?shù)鹊娜姘c瘓。而在救災(zāi)搶險(xiǎn)過程中，由于相關(guān)人員不能及時(shí)到達(dá)相應(yīng)位置進(jìn)行搶修，所以耽擱了一定時(shí)間，為后續(xù)的人員搶救，公路搶修等救災(zāi)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(zhì)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，造成了黃土高原經(jīng)常發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)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(yīng)的導(dǎo)航信息不能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，為后續(xù)的工作造成了一定的困難。

現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)多為道路導(dǎo)航、地標(biāo)建筑導(dǎo)航和企事業(yè)單位導(dǎo)航，缺乏電力系統(tǒng)專用的導(dǎo)航軟件。因此本文設(shè)計(jì)了一種專用于電力系統(tǒng)內(nèi)部的輸電桿塔導(dǎo)航系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用國產(chǎn)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，能夠在手機(jī)等移動(dòng)終端進(jìn)行安裝應(yīng)用?？梢詭椭娏ο到y(tǒng)相關(guān)工作人員在各種突發(fā)情況下及時(shí)到達(dá)輸電桿塔所在位置進(jìn)行搶修處理。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹

在本文所介紹的輸電桿塔地理位置導(dǎo)航及履歷記錄系統(tǒng)中，首先要通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收到系統(tǒng)使用者所處位置的經(jīng)緯度和海拔高度等信息。但是這些信息并不能完全準(zhǔn)確的確定相關(guān)人員所處位置。因此我們還需借助該區(qū)域的地理信息系統(tǒng)GIS(Geograp hic Information system)，GIS能夠同時(shí)提供空間地理信息和地圖屬性，它可以準(zhǔn)確的反映現(xiàn)實(shí)空間內(nèi)的現(xiàn)狀和變遷歷史。GIS和RS(遙感系統(tǒng))，還有GPS或者北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)統(tǒng)稱為3S系統(tǒng)[6]。同時(shí)，系統(tǒng)將結(jié)合本地區(qū)所有輸電桿塔的地理位置信息，包括經(jīng)緯度、海拔等信息，在移動(dòng)終端形成一個(gè)顯要標(biāo)注輸電桿塔位置和道路信息的導(dǎo)航地圖。接著，工作人員可以輸入想要到達(dá)的位置信息，系統(tǒng)通過合適的算法提供最佳路徑，工作人員可根據(jù)所提供路徑盡快到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。而由于輸電桿塔大都類似，而且相距較近，在地圖導(dǎo)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(qū)分。所以導(dǎo)航系統(tǒng)還與手機(jī)拍照系統(tǒng)相聯(lián)系，通過對(duì)每一個(gè)輸電桿塔進(jìn)行拍照，確定其唯一特點(diǎn)，從而避免了由于認(rèn)錯(cuò)輸電桿塔而引起問題。在對(duì)輸電桿塔進(jìn)行巡視、維護(hù)和維修時(shí)，在野外進(jìn)行記錄也存在方方面面的問題，因此本系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)記錄模塊，能夠方便工作人員記錄。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有的各種手機(jī)通信軟件，可以及時(shí)將這些相關(guān)信息上傳到各電力企業(yè)的服務(wù)器上。圖1為整個(gè)系統(tǒng)框圖。

2 系統(tǒng)各模塊介紹

2.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國具有完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的GPS相比，最大的特點(diǎn)是具有全雙工的工作模式，即衛(wèi)星與終端之間可以實(shí)現(xiàn)完全的雙向通信。現(xiàn)階段，我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航模塊已經(jīng)發(fā)展成熟，很多手機(jī)終端已經(jīng)開始支持北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。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(xiàn)有的GIS系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)于地表和部分地平線以下及大氣層的信息的提供，這個(gè)系統(tǒng)需要有計(jì)算機(jī)軟、硬件的支持，能夠?qū)ο嚓P(guān)地理位置的分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理和顯示等。該模塊現(xiàn)階段尚未普遍應(yīng)用于手機(jī)終端，但可以預(yù)見由于其對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的獨(dú)特支撐作用，在不久的將來能夠在手機(jī)終端進(jìn)行使用，所以本系統(tǒng)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(yè)信息，所以不管是GPS還是北斗系統(tǒng)均不提供其位置信息，這就需要由各地區(qū)電力企業(yè)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，得到其相應(yīng)位置信息，如經(jīng)緯度、海拔等。并將其作為專有模塊加入，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)顯要標(biāo)注，以便于查詢。

2.4 路徑導(dǎo)航模塊

在本系統(tǒng)中，采用的路徑導(dǎo)航模塊能夠指引工作人員用最短路徑迅速到達(dá)輸電桿塔所在位置。雖然在實(shí)際使用過程中，由于堵車，道路發(fā)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(jī)性，因此本模塊中仍然采用最經(jīng)典的最短路徑-迪杰斯特拉算法來進(jìn)行路徑選擇，該算法已經(jīng)非常成熟。在此不再復(fù)述。

2.5 拍照標(biāo)識(shí)模塊

之所以進(jìn)行拍照標(biāo)示，是由于在實(shí)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(shí)現(xiàn)標(biāo)注其特征，實(shí)現(xiàn)快速識(shí)別，該模塊可直接調(diào)用移動(dòng)終端集成模塊實(shí)現(xiàn)。

2.6 履歷記錄模塊

對(duì)于工作人員已經(jīng)巡查完畢需要進(jìn)行記錄，或者對(duì)檢修工作進(jìn)行記錄時(shí)，可以通過履歷記錄模塊實(shí)現(xiàn)。該模塊可使用Android系統(tǒng)常用的SQlite數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)，由于手機(jī)本身具有數(shù)據(jù)傳輸功能，因此這些數(shù)據(jù)同樣可以通過移動(dòng)終端及時(shí)上傳到電力企業(yè)服務(wù)器。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種基于手機(jī)終端的輸電桿塔地理位置導(dǎo)航及履歷記錄系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了其各模塊的組成及應(yīng)用方式，為各電力企業(yè)定制適用于本地區(qū)特點(diǎn)的系統(tǒng)提供了指導(dǎo)。

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圖1 輸電桿塔地理位置導(dǎo)航及履歷系統(tǒng)框圖