孫小霞 景德鎮(zhèn)學(xué)院

電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫小霞 景德鎮(zhèn)學(xué)院

作為電力系統(tǒng)日常維護(hù)工作之一的巡檢工作具有重要的作用，但由于手工巡檢手段較落后，造成各類巡檢問題頻發(fā)。隨著科技的發(fā)展，各類現(xiàn)代化巡檢儀設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，較大地提升了巡檢的工作效率。本文結(jié)合現(xiàn)代軟件技術(shù)與智能技術(shù)對(duì)電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開探討。

電力巡檢；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

前言

隨著現(xiàn)代技術(shù)的日益推進(jìn)，建立在智能操作系統(tǒng)之上的手持設(shè)備開始逐步被應(yīng)用，因此，電力巡檢工作也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)其便捷化、人性化、智能化發(fā)展[1]。本文對(duì)電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開了較為具體地闡述，明確了智能設(shè)計(jì)與開發(fā)的方向。

1.研究目的

本文的研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電力巡檢的標(biāo)準(zhǔn)化與智能化，使標(biāo)準(zhǔn)化管理方面存在的各類問題得以解決，配電設(shè)備檢修工作得到推廣，適度降低對(duì)工作人員現(xiàn)場(chǎng)熟悉度的要求，實(shí)現(xiàn)安全、減負(fù)、規(guī)范、可控的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)目標(biāo)[2]。促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行從個(gè)性化轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化管理，從粗放化轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化管理?，F(xiàn)階段，隨著移動(dòng)操作系統(tǒng)（IOS、Android、Windows8等）的廣泛應(yīng)用，手持設(shè)備巡檢終端也將進(jìn)行相應(yīng)的改革，拓展通用手持平臺(tái)，滿足社會(huì)發(fā)展的需要。本文以GPS/GIS小型無(wú)人機(jī)為基礎(chǔ)，研制電力巡檢系統(tǒng)，充分發(fā)揮小型無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，以替代人工與直升機(jī)開展電力系統(tǒng)巡檢任務(wù)。

2.關(guān)鍵技術(shù)

設(shè)計(jì)模式。采用設(shè)計(jì)模式的目的是確保代碼的可靠性、易被理解、可重用，設(shè)計(jì)模式能夠?qū)崿F(xiàn)代碼編制工程化，其關(guān)注點(diǎn)是特定的設(shè)計(jì)問題與解決方法，同時(shí)對(duì)這些設(shè)計(jì)問題提出了能夠重復(fù)使用的解決之道。

軟件工程。該技術(shù)與軟件行業(yè)中的多個(gè)方面均有密切聯(lián)系，如工程模型、軟件管理、工程模型等。運(yùn)用軟件工程手段能夠更科學(xué)地控制軟件的生命周期，處理軟件開發(fā)過程中的各類問題?？梢?，將軟件工程加入到軟件開發(fā)過程中具有重大意義。

UML，即統(tǒng)一建模語(yǔ)言，該技術(shù)能夠?yàn)楦鱾€(gè)階段的軟件開發(fā)給予 可視化與模型化支持。本文在設(shè)計(jì)階段創(chuàng)建了各個(gè)模塊的UML模型，將設(shè)計(jì)內(nèi)容明晰地展示出來(lái)，為設(shè)計(jì)文檔的形成提供了借鑒。

3.系統(tǒng)需求分析

3.1 可行性分析

（1）經(jīng)濟(jì)可行性。項(xiàng)目支出主要由開發(fā)費(fèi)用、采購(gòu)費(fèi)用、軟件安裝費(fèi)用、實(shí)施費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用移動(dòng)流量支出、低值消耗品等構(gòu)成；項(xiàng)目收益包含硬件、軟件銷售收益，維護(hù)收益等。

（2）技術(shù)可行性。研究需要用到的技術(shù)有GPS、二維碼掃描、錄像、拍照等，此類技術(shù)都已具備較為成熟的解決方案。由于VS2012中，API在硬件設(shè)備方面給予的支持全面且多樣，所以無(wú)需對(duì)底層硬件接口技術(shù)實(shí)施復(fù)雜的開發(fā)便可應(yīng)用。項(xiàng)目管理系統(tǒng)的技術(shù)成熟完善，對(duì)軟件開發(fā)人員而言并無(wú)較大的技術(shù)阻礙。

（3）項(xiàng)目組通過細(xì)致調(diào)研，同時(shí)具備有關(guān)科研項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)；此研究思路條理清晰，具有可靠性與可行性；項(xiàng)目組關(guān)鍵成員均為電氣與通信工程專業(yè)人才，具備扎實(shí)的理論研究基礎(chǔ)，技術(shù)開發(fā)水平較高，且項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)豐富，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)課題研究，為該申請(qǐng)項(xiàng)目的開發(fā)及研究工作打下了堅(jiān)實(shí)的初期基礎(chǔ)，可確保該項(xiàng)目研究任務(wù)的有效實(shí)施。綜上，完成該項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)是可行的。

3.2 非功能性分析

電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)應(yīng)與工作人員的工作習(xí)慣相符，將解決巡檢問題作為基礎(chǔ)，并具有安全、可靠、實(shí)用的特點(diǎn)，系統(tǒng)的非功能性需求值得關(guān)注的問題有以下幾點(diǎn)。

（1）確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，平板設(shè)備硬件應(yīng)有較強(qiáng)的戶外環(huán)境適應(yīng)性，當(dāng)設(shè)備受損時(shí)也能夠保證作業(yè)的開展。設(shè)備應(yīng)具有可替代性[3]，同時(shí)要保障數(shù)據(jù)安全。

（2）保障系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。不存在惡性異常事件，如數(shù)據(jù)丟失、崩潰、卡機(jī)等，保證電池供電穩(wěn)定，系統(tǒng)24小時(shí)均可正常運(yùn)行，且硬件設(shè)備不受電磁、濕度、溫度等影響，

（3）系統(tǒng)應(yīng)與電力系統(tǒng)的內(nèi)部規(guī)范相符，按照各項(xiàng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，重視信息安全防護(hù)，滿足信息安全保護(hù)要求。

4.研究試驗(yàn)方式

（1）根據(jù)目前國(guó)內(nèi)在巡檢方法上的缺陷，綜合GPS的準(zhǔn)確定位、GIS 的地理信息分析能力以及小型無(wú)人機(jī)巡檢的功能，設(shè)計(jì)整體研究方案，同時(shí)詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)了各個(gè)功能模塊。

（2）無(wú)人機(jī)在飛檢時(shí)，為防止其因極端天氣情況或其他危害性因素導(dǎo)致其垂直下墜，損壞線路的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)應(yīng)符合巡視質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，防止其受到線路電磁場(chǎng)的干擾，確保無(wú)人機(jī)飛行空間的充裕性。無(wú)人機(jī)沿線路飛行的過程中應(yīng)同線路邊線應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的空間距離，該距離的確定應(yīng)在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)定。

（3）按照課題的要求進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，由非空間數(shù)據(jù)庫(kù)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。在學(xué)習(xí)與深刻調(diào)查研究的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)在開發(fā)方面存在的問題進(jìn)行解決，并使系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具備獨(dú)立性、規(guī)范性、重用性。

（4）試用并評(píng)定現(xiàn)階段使用范圍較廣的GIS軟件產(chǎn)品，并從中選擇適合的GIS軟件實(shí)行系統(tǒng)開發(fā)，同時(shí)分析運(yùn)用有關(guān)軟件為平臺(tái)開發(fā)該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手段，設(shè)計(jì)地圖顯示與線路查詢子系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行完善，包含線路地圖的平移、縮小、放大，巡檢可視化之中的鷹眼圖、線路長(zhǎng)度測(cè)定，相關(guān)線路信息查詢等功能。

（5）將GIS與 GPS充分有效地結(jié)合，使GIS系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)顯示GPS信息與GPS接收機(jī)信號(hào)讀取、傳遞等功能得以實(shí)現(xiàn)。

（6）針對(duì)系統(tǒng)可靠性與安全性問題，擬采取權(quán)限管理與身份驗(yàn)證結(jié)合的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)訪問，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)以及備份功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.項(xiàng)目的特點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

GPS/GIS小型無(wú)人機(jī)進(jìn)行電力系統(tǒng)巡檢任務(wù)時(shí)，具備效率與費(fèi)用之比高，可較大程度地發(fā)揮設(shè)備性能，不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)，并且不需要顧及其因突發(fā)狀況而意外墜毀所造成的機(jī)上工作人員傷亡等問題；運(yùn)用無(wú)人機(jī)開展檢修、巡視專業(yè)時(shí)，巡視結(jié)果主要通過專業(yè)人員與機(jī)載儀器進(jìn)行分析、判斷；進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)工作點(diǎn)的快速跨越，從而使巡檢的質(zhì)量 與效率得到了極大地提升，也使運(yùn)行維護(hù)的成本明顯下降。因輸電線路及其桿塔的方位與地理空間條件聯(lián)系緊密，并且線路數(shù)據(jù)種類繁雜、工程圖巨大，而GIS地理信息系統(tǒng)具備統(tǒng)計(jì)空間與屬性信息、反映地理空間關(guān)系的能力，所以將GPS/GIS使用到小型無(wú)人機(jī)電力巡檢任務(wù)中則可為輸電線路的檢修與運(yùn)行帶來(lái)更多的便捷。此外，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)還未徹底實(shí)現(xiàn)將小型無(wú)人機(jī)與GPS/GIS相結(jié)合應(yīng)用至電力系統(tǒng)巡檢工作中。

[1]陶承志，黃禹銘，李宇程等.無(wú)人機(jī)電力巡檢技術(shù)[J].中國(guó)科技信息，2016（18）：25.

[2]臧勇，王長(zhǎng)寧等.變革時(shí)代電力巡檢面臨的挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)變[J].電子世界，2016（10）：187-190.

孫小霞，1980.6，女，漢族，籍貫：山東 壽光講師.研究方向：電子通信

基于GPS/GIS小型無(wú)人機(jī)的電力巡檢系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)（編號(hào)：GJJ151284）