电力资产定位导航系统的设计与应用

1背景

1.1电力资产

供电企业的电力资产包括各种电力线路、电缆、杆塔、变压器、开关、配电房、电缆分接箱等。由于架空线路投资成本低、维护检修方便,目前配电线路还是以架空线路为主。一个供电所管理的电力资产的数量从几千到几万不等,电力资产数量大、分布广、位置分散、地理位置难以用地址来描述,一般只有本所的一些老员工才熟悉自己管辖片区内的电力资产的具体位置。

1.2全球卫星定位系统

目前世界上有四大全球定位系统,分别是美国的GPs全球卫星定位系统、中国的北斗卫星导航系统、欧盟的伽利略卫星导航系统及俄罗斯的格罗斯纳卫星导航系统。其中,GPs技术较为成熟、应用较广泛,具有在海、陆、空全方位实施三维导航与定位的能力,具有全天候、高精度、自动化等特点。GPs定位的原理实质上是测量学的空间测距定位,利用分布在6个轨道上的24颗卫星发射测距信号和载波,用户通过接收机接收这些信号,测量已知卫星与接收机之间的距离,通过一系列方程演算得到接收机所处的地面坐标。

1.3电子地图

电子地图即数字地图,是利用计算机技术,以数字方式存储和查阅的地图,只需一个电子终端即可随时随地查阅全球的地理信息。电子地图储存资讯一般使用向量式图像储存,地图比例可放大、缩小或旋转而不影响显示效果。随着网络时代、大数据时代的发展,电子地图的内容不断被丰富,地图数据迭代速度快。电子地图大大方便了人们的出行,目前已然成为人类难以或缺的一个生活工具。

2电力资产定位导航系统的设计

2.1系统的组成

2.1.1GPs信号接收器

在本系统中,基础数据是电力资产的经纬度坐标数据,因此GPs信号接收器是系统的一个重要组成。系统通过GPs信号接收器来获取使用者的实时坐标信息,这个坐标可以用作定位电力资产的坐标数据录入系统,也可用于在导航过程中实时更新使用者的位置信息。智能手机及平板电脑都具有GPs定位的功能。

2.1.2电子地图

电子地图包括简化地图及卫星地图等,其中卫星地图是以卫星遥感技术获取到的地表真实影像为基础呈现出来的地图。把电力资产的位置在卫星地图上显示出来,更加真实地反

映出电力资产的实际分布情况及其周围的环境,实现电力资产的地理位置图像可视化。智能手机及平板电脑都具有电子地图的功能,因此系统的硬件部分只需要一台智能终端就能同时集齐GPs信号接收器及电子地图的功能。手机是人们工作及生活中随身携带的,把智能手机作为系统唯一的硬件设备增加了系统的便捷性。

2.1.3移动应用程序

智能手机虽然集成了GPs信号接收器及网络收发器等硬件,但这些硬件之间不会自主相互配合工作,需开发一个移动应用程序来调度这些硬件及整合数据。

2.1.4网络服务器

网络服务器包括数据库服务器,用于实现电力资产的坐标信息及电力系统架构的数据共享。通过与网络服务器交互进行数据的上传及下载,可以实现多个终端同时使用及维护系统的数据,提高系统的实用性。

2.2功能的实现

2.2.1移动应用程序设计

移动应用程序运行于移动终端上,应用程序主要由前台和后台构成,前台负责展示用户操作界面及电子地图图像信息,后台主要进行数据处理及响应用户的操作。

2.2.2电力资产定位

电力资产的定位功能是指在电子卫星地图上显示附近的电力资产信息。当打开移动应用程序时,程序首先调用API函数驱动终端集成的GPs信号接收器读取当前坐标信息,然后加载附近位置的卫星地图,再把附近的电力资产在卫星地图上标注出来。电力资产的卫星地图定位功能基于地图提供商的sDK来进行开发,一来减少开发维护的成本,二来地图提供商的地图数据丰富、更新及时。

2.2.3数据存储

为了便于管理,电力资产用电力系统架构来表示。在配电网领域电力资产的命名方式一般为xx变电站xx线xx支线xx杆/塔xx。为了方便电力资产数据的查询与显示,电力资产坐标数据的存储结构应与其所在的电力系统架构相匹配。应用Mys0L等关系型的数据库可以实现存储这种具有关联关系的结构化数据。数据的存储结构如图1所示,每一个方框代表一个数据表,一个变电站的数据表包含其所有馈线的数据项目、一条馈线的数据表包含其所有支线的数据项目。以此类推,往下还有支线、杆塔号及电力设备的数据库表。以这种形式来存储电力资产的数据,一来可以体现电力资产的电力系统架构,二来可以提高电力资产数据的存储及查询速度。

2.2.4电力资产导航

系统不仅能在电子卫星地图上定位显示电力资产的分布位置,还能像平常的导航应用一样计算出到达指定的电力资产的路线,并提供实时的导航指引。地图提供商的开发者sDK都带有导航功能接口,系统可以直接使用地图开发sDK里的导航算法来实现电力资产的导航功能。

3电力资产定位导航系统的应用

3.l电力资产定位导航系统的使用方法

3.1.1系统的安装上线

平常使用的智能手机或平板电脑都可以用作系统的移动终端,只需安装系统的移动应用程序就能作为终端机使用。要实现数据的共享,还需要部署一个包含数据库应用的网络服务器。分布式虚拟云服务器免去了域名申请、主站配置等步骤,适合部署快速开发的小型服务器。因此可以把系统开发的服务器应用部署到云服务器上,做到简单快速上线应用。3.1.2电力资产信息的采集

整个系统以电力资产的信息为基础,要想发挥本系统的功能,首先要录入电力资产的信息。电力资产的信息可以由电力资产的管理人员手持终端到达电力资产的现场进行定位,然后输入电力资产所属的变电站名称及馈线名称等全路径信息,最后上传到服务器更新数据库。电力资产信息也可以通过包含设备全路径及坐标信息的数据表一次性导入数据库。3.1.3电力资产的定位及导航

在以上步骤都完成后就可以开始应用系统进行电力资产的定位及导航了。可以通过对电子卫星地图进行拖动及缩放了解某一个区域的电力资产的分布情况及路径走向。在应用程序的搜索框内输入目标电力资产,即可在电子地图上显示电力资产的所在位置。选择导航,程序进入导航指引模式,引导使用者到达目标电力资产的位置。有相当一部分的电力资产分布在没有道路可达的位置,如果没有直接的路径可以到达,应用将会引导使用者到达道路可达的最近地点,然后使用者可以通过放大卫星地图查看是否有小路可到达目标电力资产的位置。

3.2电力资产定位导航系统的应用前景

3.2.1系统在电网规划建设中的作用

通过在电子卫星地图上定位显示所有的电力资产,可以直观地了解某个区域内电力资产的分布情况及电力线路的路径走向,便于判断电力资产的分布及电力线路的路径是否合理,可以为电力线路的迁改或新增线路的投资建设提供参考依据。

3.2.2系统在电网日常维护中的作用

在配电线路的日常维护中,可以远程通过系统定位电力资产,配合电子卫星地图查看电力资产周围的环境,查看是否有新建违章建筑,是否有树障向线路走廊延伸,及时发现危及电力架空线路的隐患。当发生员工岗位调动或管理人员交换片区时,新接手的人员可以借助系统快速地熟悉新接管的线路。

3.2.3系统在电网计划检修中的作用

外施工单位流动性大、人员变动频繁,往往对委派检修的电力线路的位置情况不熟悉,有时供电所的人手不足会延误外施工单位的工作进度,导致工作不能按计划开展,造成超时复电等影响。外施工单位进行检修需供电所人员带路浪费了大量的人力,借助本系统的电力资产定位导航功能,外施工单位能减少对供电所人员的依赖,提高工作效率。

4结语

供电企业所管理的电力资产数量多、分布广、地理位置难以描述,目前还没有一个图像可视化的工具能很好地呈现电力资产在区域中的分布情况。本文介绍了通过智能终端应用程序整合GPs全球卫星定位系统及电子卫星地图的功能设计出一个具有网络数据共享功能的适用于电力系统的定位导航系统。电力资产定位导航系统的部署使用将在电网的规划建设、日常维护及计划检修过程中产生重大的作用。