徐 敏

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局安全監(jiān)管部）

0 引言

定位及導(dǎo)航軟件在我國(guó)最早應(yīng)用于車載系統(tǒng)（例如，構(gòu)建全市區(qū)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控和應(yīng)急反應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛的智能監(jiān)控和指揮調(diào)度），而隨著智能手機(jī)的快速發(fā)展，利用智能手機(jī)來(lái)滿足不同用戶的定位及導(dǎo)航需求將具有廣闊的市場(chǎng)前景。就玉溪電網(wǎng)而言，現(xiàn)階段使用的軟件因不包含電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的位置信息，查詢及導(dǎo)航功能無(wú)法使用，為此，構(gòu)建基于GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 基于GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 基于GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)的功能劃分

根據(jù)電網(wǎng)安全檢查和任務(wù)觀察的實(shí)際需求，并針對(duì)各級(jí)管理人員及安全監(jiān)察人員在工作中可能遇到的狀況，電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)可以分為如下幾個(gè)功能模塊：

第一，電網(wǎng)設(shè)備信息的顯示模塊。對(duì)桿塔、變壓器、變電站等電網(wǎng)設(shè)備的信息進(jìn)行顯示（如：生產(chǎn)廠家、建設(shè)日期、歷史檢修記錄等），并在實(shí)際地理地圖中完成定位。用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)地圖的放大縮小、拖拽移動(dòng)功能，通過(guò)直觀的圖形顯示給使用者提供指導(dǎo)，是使用者直觀獲取電網(wǎng)設(shè)備位置信息和路徑提示的主要功能模塊。

第二，定位模塊。用戶有時(shí)在野外等地作業(yè)時(shí)難以確定自身所在的位置，此時(shí)可以通過(guò)對(duì) GPS硬件的信息采集，確定自身的經(jīng)緯度信息。

第三，路徑導(dǎo)航模塊。系統(tǒng)提供兩種導(dǎo)航模式，一是通過(guò)對(duì) GPS硬件的信息采集，確定用戶所在位置為起點(diǎn)，然后由用戶指定終點(diǎn)位置（用戶可以直接將界面中的具體電網(wǎng)設(shè)備設(shè)定為終點(diǎn)），系統(tǒng)根據(jù)路徑規(guī)劃算法來(lái)顯示出起點(diǎn)到終點(diǎn)的最佳路線，并在路徑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處提供相應(yīng)的操作提示。二是用戶在智能手機(jī)上打開(kāi)系統(tǒng)，通過(guò)手動(dòng)輸入起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置，然后由系統(tǒng)提供最佳路線。

第四，電網(wǎng)設(shè)備位置信息的查詢模塊。系統(tǒng)提供如表1所示的兩種查詢方式。

表1 電網(wǎng)設(shè)備位置信息的查詢方式

第五，系統(tǒng)管理模塊。基于 GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)是面向特定用戶的，這意味著只有被賦予權(quán)限的用戶才能登陸系統(tǒng)并對(duì)個(gè)人數(shù)據(jù)進(jìn)行修改（如：修改登陸密碼、更新個(gè)人資料等）；不同用戶能夠執(zhí)行的操作是有差異的，為此系統(tǒng)管理員應(yīng)該對(duì)不同用戶進(jìn)行權(quán)限管理；系統(tǒng)管理員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、備份及備份。下面以權(quán)限管理為例來(lái)說(shuō)明具體操作（如圖1所示）：系統(tǒng)管理員登陸主界面后進(jìn)入權(quán)限管理界面，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)登陸用戶的操作管理權(quán)限進(jìn)行判斷，如果判定用戶非系統(tǒng)管理員，那么界面上會(huì)提示“此用戶無(wú)權(quán)限”，然后退回主界面；如果判定用戶為系統(tǒng)管理員，那么進(jìn)入權(quán)限管理界面，此時(shí)就可以對(duì)用戶權(quán)限執(zhí)行添加、刪除及修改等操作。

圖1 權(quán)限管理流程圖

1.2 基于GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

圖2為基于GPS的電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，自上而下形成了包含界面、應(yīng)用數(shù)據(jù)和地圖渲染導(dǎo)航庫(kù)在內(nèi)的三層縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)。

圖2 手機(jī)導(dǎo)航軟件定位子系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

在調(diào)用協(xié)議實(shí)現(xiàn)層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的時(shí)候，涉及到很多網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的基礎(chǔ)庫(kù)服務(wù)，SOAP庫(kù)和基礎(chǔ)庫(kù)服務(wù)就提供了這樣的服務(wù)。通過(guò)調(diào)用它們，進(jìn)行正確的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求過(guò)程中的各種狀態(tài)進(jìn)行控制和管理，返回網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的結(jié)果。

對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)，就需要訪問(wèn)地圖渲染導(dǎo)航庫(kù)層。這一層次提供了對(duì)地圖數(shù)據(jù)的管理、地圖瀏覽、導(dǎo)航、路線規(guī)劃、位置搜索、地圖設(shè)置等與地圖相關(guān)的各項(xiàng)操作，相關(guān)的庫(kù)函數(shù)提供對(duì)應(yīng)的操作，這是整個(gè)系統(tǒng)最底層也是最核心的層次。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 定位技術(shù)的選擇

（1）定位技術(shù)的對(duì)比與選擇

表2為幾種定位技術(shù)的對(duì)比。本課題的應(yīng)用對(duì)象為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，故作者認(rèn)為 GPS定位技術(shù)應(yīng)用效果將最優(yōu)。

表2 幾種定位技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比

（2）定位精度與實(shí)時(shí)性的分析

需要注意的是，GPS的定位精度受到許多因素的影響，包括：GPS衛(wèi)星相關(guān)因素、傳播途徑相關(guān)因素、接收機(jī)相關(guān)因素和其他因素等。提高 GPS定位精度的方法也有不少，如：采用地面輔助導(dǎo)航系統(tǒng)和空間導(dǎo)航系統(tǒng)間的合作、絕對(duì)定位、相對(duì)定位和差分定位等方式。其中，差分定位的原理就是在一個(gè)觀測(cè)站對(duì)兩個(gè)目標(biāo)的觀測(cè)量、兩個(gè)觀測(cè)站對(duì)一個(gè)目標(biāo)的觀測(cè)量或一個(gè)觀測(cè)站對(duì)一個(gè)目標(biāo)的兩次觀測(cè)量之間進(jìn)行求差，這樣就可以消除公共項(xiàng)，如公共誤差和公共參數(shù)等。

從被定位用戶的GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)生到通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至后臺(tái)定位服務(wù)器，再到被定位用戶通過(guò)Internet訪問(wèn)本系統(tǒng)顯示在地圖中，整個(gè)過(guò)程的每一個(gè)步驟勢(shì)必存在著時(shí)延，如：傳輸時(shí)延、處理時(shí)延和顯示時(shí)延等。這些問(wèn)題都是不可避免的，可以通過(guò)提高系統(tǒng)中軟硬件的性能和網(wǎng)絡(luò)傳輸效率等方式，減小時(shí)延，從而滿足系統(tǒng)的要求。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的選擇

當(dāng)用戶使用手機(jī)終端與后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以采用的數(shù)據(jù)傳輸方式有多種，本文選擇了GPRS技術(shù)。圖3為用戶和后臺(tái)定位服務(wù)器的通訊流程圖。用戶將通過(guò)移動(dòng)公司唯一分配的手機(jī)號(hào)碼和SIM卡以及特定的APN接入標(biāo)識(shí)接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)，后臺(tái)使用Internet接入CMNET并連接到GGSN，實(shí)現(xiàn)GPRS專網(wǎng)接入；后臺(tái)的認(rèn)證服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶的合法性驗(yàn)證。

圖3 用戶和后臺(tái)定位服務(wù)器的通訊流程

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)功能需求的實(shí)際分析，本系統(tǒng)確定采用SQL sever2008，表3和表4為用戶信息表和變電站位置查詢表。

表3 用戶信息表

表4 變電站位置查詢表

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)安全設(shè)計(jì)

作為一個(gè)共享的數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)庫(kù)中存放了大量數(shù)據(jù)（既包含可公開(kāi)數(shù)據(jù)，也包含機(jī)密數(shù)據(jù)），為了防止數(shù)據(jù)外泄、非法用戶惡意更改破壞數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采取了如下措施：

一是數(shù)據(jù)庫(kù)備份?；诎踩八俣瓤紤]，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份，將過(guò)期不用的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除；同時(shí)定期備份還可保證數(shù)據(jù)的安全，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)混亂，則可用最近的備份數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。

二是數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)控制。安全賬戶認(rèn)證方面，采用SQL Server和Windows操作系統(tǒng)雙重認(rèn)證模式；訪問(wèn)許可確認(rèn)方面，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶名和口令進(jìn)行確認(rèn)驗(yàn)證，防止非法登錄用戶連接到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)；設(shè)置訪問(wèn)許可后，針對(duì)不同用戶行使的職能賦予不同的權(quán)限及角色，角色分為服務(wù)器級(jí)及數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)；賦予不同用戶不同的權(quán)限，限制用戶操作數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的權(quán)限；同時(shí)可對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表，根據(jù)用戶賬號(hào)及角色指定一定的動(dòng)作，使對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢與寫(xiě)入分離開(kāi)，整體確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)部署和運(yùn)營(yíng)，該電網(wǎng)安全檢查定位系統(tǒng)可滿足用戶對(duì)于電網(wǎng)設(shè)施設(shè)備位置及相關(guān)信息的查詢、路徑導(dǎo)航規(guī)劃等實(shí)際需求，在提高安全檢查工作效率、降低成本、提高用戶滿意度等方面具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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