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利用中心點(diǎn)取值及常系數(shù)糾偏技術(shù)的電網(wǎng)GIS設(shè)備定位研究

國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司邱林劉東
國(guó)網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司李桂林
國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司長(zhǎng)壽供電公司蔣凱
江蘇蘇源高科技有限公司楊李達(dá)

經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了企業(yè)生產(chǎn)水平的提高和群眾生活水平的提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)電力的需求也越來(lái)越大。從而促使我國(guó)電力系統(tǒng)以及自動(dòng)化水平的迅猛提升，電力設(shè)備的定位無(wú)論在電力施工還是在電力搶修、電力業(yè)擴(kuò)增容等方方面都是技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，都需要以準(zhǔn)確的電力設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)為依托。測(cè)量技術(shù)的先進(jìn)與否往往直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文敘述了GPS定位測(cè)量中的精度優(yōu)化和偏差糾正的新方法應(yīng)用，以多點(diǎn)中心點(diǎn)獲取和常用偏差系數(shù)的糾正，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，并闡述了在電網(wǎng)GIS中的具體應(yīng)用。

GPS定位；電網(wǎng)GIS；中心點(diǎn)取值；常系數(shù)

0　概述

隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)復(fù)雜度的提高，優(yōu)質(zhì)服務(wù)和電力系統(tǒng)智能化管理成為國(guó)網(wǎng)公司建設(shè)重點(diǎn)。優(yōu)質(zhì)服務(wù)和智能化電網(wǎng)管理的突破點(diǎn)是基于GIS的信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用開(kāi)展。因此，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的采集并在GIS中精準(zhǔn)定位和準(zhǔn)確描述，具有重要實(shí)踐和研究意義。

傳統(tǒng)的定位儀是通過(guò)GPS定位模塊采集定位信息，然后在電力GIS平臺(tái)中根據(jù)采集的參數(shù)繪制電力設(shè)備。傳統(tǒng)的GPS定位只采用GPS采集模塊采集數(shù)據(jù)，由于山區(qū)工作信號(hào)影響及天氣等原因不能得出精準(zhǔn)的參數(shù)，容易產(chǎn)生偏差。

因此，提供一種可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)定位信息并具有數(shù)據(jù)矯正方法，為工作人員提供精確的定位信息，同時(shí)為后期電力自動(dòng)化在搶修、故障定位、停電影響范圍分析等方面提供有力的數(shù)據(jù)保障成為當(dāng)前實(shí)際工作中亟待解決的問(wèn)題。

1　GPS定位在電網(wǎng)GIS中的應(yīng)用

1.1重慶電力電力設(shè)備GPS信息采集

重慶公司的在開(kāi)展優(yōu)質(zhì)服務(wù)和電力自動(dòng)化應(yīng)用中已經(jīng)全面采用國(guó)網(wǎng)公司統(tǒng)一部署電網(wǎng)GIS平臺(tái)，并在16年完成電網(wǎng)設(shè)備中數(shù)據(jù)的采集工作。主要的工作步驟是：

1）電網(wǎng)設(shè)備地理信息采集，電網(wǎng)設(shè)備地理位置信息數(shù)據(jù)利用GPS坐標(biāo)采集的方式采集位置信息。并通過(guò)采集設(shè)備導(dǎo)出保存成固定格式，整理并同意格式存放；

2）位置信息導(dǎo)入，利用導(dǎo)入數(shù)據(jù)接口程序同統(tǒng)一導(dǎo)入外業(yè)采集的統(tǒng)一格式的位置信息數(shù)據(jù)，利用電網(wǎng)GIS平臺(tái)的功能自動(dòng)生成電網(wǎng)設(shè)備圖形。

3）補(bǔ)充設(shè)備信息，利用國(guó)網(wǎng)統(tǒng)一的PMS2.0系統(tǒng)生成和補(bǔ)充完成導(dǎo)入設(shè)備的臺(tái)賬。并通過(guò)GIS地圖背景優(yōu)化設(shè)備位置和臺(tái)賬信息。

1.2電網(wǎng)設(shè)備GPS定位信息在電力系統(tǒng)應(yīng)用

電網(wǎng)設(shè)備的GPS定位信息經(jīng)過(guò)采集和錄入，為其他的電力自動(dòng)化和優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和應(yīng)用保障，主要應(yīng)用是通過(guò)電網(wǎng)GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，其主要支撐的應(yīng)用有：

1）實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備及用戶相關(guān)信息的全采集，在電網(wǎng)GIS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了全覆蓋。

2）支撐了電網(wǎng)搶修自動(dòng)化的應(yīng)用，并有力支撐了電網(wǎng)故障分析和停電用戶影響分析等應(yīng)用。

3）根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系分析，為用戶業(yè)擴(kuò)增容及電網(wǎng)復(fù)雜度分析提供分析數(shù)據(jù)的邏輯基礎(chǔ)，同時(shí)為電力施工提供施工參考。

1.3GPS定位精度對(duì)GIS應(yīng)用的影響

當(dāng)前的GPS定位設(shè)備由于氣候的影響（陰天云層較厚等）和地理位置的影響（如山區(qū)和城市高樓）的影響，設(shè)備檢測(cè)出的數(shù)據(jù)往往和真實(shí)的經(jīng)緯度有差異。而解決定位偏差大的問(wèn)題。提高數(shù)據(jù)的精確度，對(duì)電網(wǎng)GIS的高級(jí)應(yīng)用具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。

電力自動(dòng)化的應(yīng)用大量借助電網(wǎng)GIS判斷電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系和地理位置信息，位置信息的精確性依賴于GPS數(shù)據(jù)采集精度和電網(wǎng)GIS定位準(zhǔn)確性，因此，GPS定位信息對(duì)電力GIS應(yīng)用起到關(guān)鍵作用。

2　中心點(diǎn)求值和常系數(shù)糾偏方法

為實(shí)現(xiàn)GIS精準(zhǔn)定位，提供了一種GIS定位偏差和精度提升的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于單個(gè)GPS定位設(shè)備不精確及在復(fù)雜環(huán)境中定位信號(hào)不穩(wěn)定的問(wèn)題。提出了多點(diǎn)中心點(diǎn)取值方法和常系數(shù)糾偏的方案，通過(guò)該方案糾正偏差，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的GIS精確定位。

2.1中心點(diǎn)求值及常系算法

2.1.1GPS定位中心點(diǎn)求值算法

在外業(yè)采集電網(wǎng)設(shè)備過(guò)程中，采集該設(shè)備附近坐標(biāo)，然后根據(jù)中心點(diǎn)算法獲得中心點(diǎn)的坐標(biāo)，算法如下：

對(duì)于一個(gè)平面，給定n個(gè)頂點(diǎn)v1，v2，…vn，這些頂點(diǎn)都以向量方式給出，則多邊形的幾何中心C由下式給出：

因此，當(dāng)已知多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，計(jì)算其幾何中心坐標(biāo)的一個(gè)比較方便的步驟如下：

1）首先根據(jù)多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)Pi計(jì)算出指向各頂點(diǎn)的矢量Veci。Veci= Pi-ORIGIN，ORIGIN為原點(diǎn)。

2）計(jì)算向量和Sum（Veci）

3）幾何中心的向量：Veccenter = Sum（Veci）/n 4）再由向量Veccenter得到幾何中心點(diǎn)的坐標(biāo)。從以上公式可以得出多個(gè)定位坐標(biāo)的中心點(diǎn)取值，由此實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)中心點(diǎn)坐標(biāo)求值。

2.1.2常系數(shù)糾偏方法算法

對(duì)于各個(gè)GPS經(jīng)緯度采集位置獲得GPS測(cè)量位置的真實(shí)的距離參數(shù)，并通過(guò)各GPS經(jīng)緯度采集模塊采集得到的經(jīng)緯度計(jì)算出GPS采集距離，兩個(gè)距離進(jìn)行比較，得出GPS參數(shù)的誤差值，該誤差值用于對(duì)GPS中心點(diǎn)的糾正參數(shù)，得到更精確的GIS定位信息。常系數(shù)的獲得算法如下：

對(duì)于一個(gè)距離誤差，如已經(jīng)知道實(shí)際距離設(shè)定mDistince，GPS定位坐標(biāo)獲得的坐標(biāo)差距換算得到差距為mGPSDistince，得出實(shí)際的數(shù)據(jù)偏差均值后。糾正GPS的偏移量。

1）首先根據(jù)三角勾股定律任意兩個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)Pi測(cè)量點(diǎn)算出實(shí)際距離m：

2）根據(jù)兩個(gè)定位模塊得到的定位差距為s：

a）Lat1 Lung1表示A點(diǎn)經(jīng)緯度，Lat2 Lung2表示B點(diǎn)經(jīng)緯度；

b）a=Lat1-Lat2為兩點(diǎn)緯度之差 b=Lung1-Lung2為兩點(diǎn)經(jīng)度之差；

c）6378.137為地球半徑，單位為千米。

3）計(jì)算當(dāng)前環(huán)境的偏移參數(shù)與定位差距之間的參數(shù)比值：

4）獲得多次偏移量平均值作為正式的偏移量P系數(shù)：

P1=m/s；

5）使用該參數(shù)在GIS地圖作圖時(shí)修正中心點(diǎn)位置。

根據(jù)以上公式，我們得到偏移量的常系數(shù)，該常系數(shù)主要用于修正GPS獲得定位與電網(wǎng)GIS定位坐標(biāo)的偏移系數(shù)，該系數(shù)對(duì)于同一類地區(qū)具有糾正偏差的實(shí)際使用價(jià)值

2.2計(jì)算方法的嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)

中心點(diǎn)的取值方法是根據(jù)是根據(jù)多邊形頂點(diǎn)獲得中心點(diǎn)的計(jì)算，其算法是單次計(jì)算；常系數(shù)的取值根據(jù)每次獲得大系數(shù)，根據(jù)積累并平均值獲得，是多次積累的參數(shù)；通過(guò)先獲得中心點(diǎn)，然后根據(jù)常系數(shù)的糾偏方式獲得最終的GIS定位信息，從而直接在電網(wǎng)GIS中實(shí)現(xiàn)精確定位，根據(jù)日常手機(jī)采集坐標(biāo)的工作，通過(guò)在手機(jī)中安裝采集軟件從而實(shí)現(xiàn)最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

根據(jù)算外業(yè)采集的特殊需求及工作流程，設(shè)置的采集軟件應(yīng)包含如下功能：

1）GPS坐標(biāo)采集，并可多次采集并保存；

2）采集點(diǎn)與目標(biāo)設(shè)備真實(shí)距離參數(shù)的采集，采用人工輸入距離參數(shù)同時(shí)自動(dòng)記載方位參數(shù)的方式；

3）根據(jù)中心點(diǎn)算法獲得中心點(diǎn)坐標(biāo)信息；計(jì)算常系數(shù)，通過(guò)逐步積累獲得精確的常系數(shù)；

4）根據(jù)常系數(shù)糾正中心點(diǎn)獲得精確GIS坐標(biāo)，批量導(dǎo)出到電網(wǎng)GIS平臺(tái)生成設(shè)備；

根據(jù)以上的手機(jī)軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了GPS定位信息的采集和中心點(diǎn)計(jì)算和常系數(shù)糾偏計(jì)算的軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)軟件可以自動(dòng)化的記錄和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)高效和精準(zhǔn)的GIS定位信息采集。

2.3中心點(diǎn)取值和常系數(shù)糾偏的實(shí)際應(yīng)用

上文提供的GPS定位方法可采集多個(gè)GPS定位信息，并可采集多組電網(wǎng)設(shè)備的定位坐標(biāo)，提高定位坐標(biāo)獲取幾率。同時(shí)，可計(jì)算多組定位坐標(biāo)的糾正參數(shù)，通過(guò)糾正參數(shù)對(duì)中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行矯正，得到更加準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)，并且通過(guò)電網(wǎng)GIS的接口批量的導(dǎo)入生成電網(wǎng)設(shè)備圖元。

精確的GIS定位信息為電力搶修、故障點(diǎn)分析、停電影響區(qū)域分析、停電信息精準(zhǔn)發(fā)布等提供準(zhǔn)確的定位參考。在電力搶修中，主要是搶修設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系分析，分析出故障的影響范圍和搶修路徑規(guī)劃等方面應(yīng)用；故障點(diǎn)分析主要是依據(jù)報(bào)修信息推導(dǎo)上級(jí)電網(wǎng)設(shè)備，從而判斷故障點(diǎn)；停電片區(qū)和停電信息精準(zhǔn)發(fā)布都是通過(guò)故障分析和電網(wǎng)GIS的電網(wǎng)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系分析出用戶設(shè)備信息，從而分析得到停電用戶。通過(guò)以上幾個(gè)方面，精準(zhǔn)GIS定位為提供優(yōu)質(zhì)電力、電網(wǎng)服務(wù)奠定基礎(chǔ)。

3　結(jié)論

中心點(diǎn)取值和常系數(shù)糾偏的電網(wǎng)GIS定位信息研究和軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)設(shè)備在電網(wǎng)GIS中的精確定位，并實(shí)現(xiàn)了可操作和逐步求精的過(guò)程，完成了大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的自動(dòng)化計(jì)算和統(tǒng)計(jì)要求：

1）電網(wǎng)設(shè)備定位信息批量化，通過(guò)手機(jī)嵌入式軟件的使用，實(shí)現(xiàn)了定位信息的采集標(biāo)準(zhǔn)化和電子化存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，為數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)化手段。

2）高精度GIS定位信息采集的實(shí)現(xiàn)，提出了中心點(diǎn)取值和常系數(shù)糾偏算法，并對(duì)算法公式進(jìn)行系統(tǒng)展示，基于該算法利用軟件實(shí)現(xiàn)了高精度定位數(shù)據(jù)的自動(dòng)化計(jì)算。

3）實(shí)現(xiàn)手機(jī)軟件和電網(wǎng)GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)交流，為電網(wǎng)軟件系統(tǒng)提供了電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)參考；同時(shí)為客戶優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并逐步的完善和充實(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過(guò)以上的分析，中心點(diǎn)取值和常系數(shù)糾偏的電網(wǎng)GIS定位信息研究實(shí)現(xiàn)了GIS定位數(shù)據(jù)高精度獲取和自動(dòng)化分析，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備GIS定位提出了新的探索，并在電網(wǎng)GIS系統(tǒng)應(yīng)用中提供了標(biāo)準(zhǔn)化方案，這方面的研究具有實(shí)踐意義和經(jīng)濟(jì)效益，為未來(lái)國(guó)網(wǎng)公司精益化管理提供了重要參考。

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The rapid development of economy promotes the improvement of enterprise production and people's living standards，the entire social the demand for electricity is becoming bigger and bigger.With the rapid ascension of our country electric power system and automation level，the positioning of electric power equipment in electric power construction，electric repair and expansion capacity is based on the basic data，and needs accurate power measured data.The advanced measurement technology often directly affects the accuracy of the measurement results.This article describes the optimization and deviation correcting of the new method of the precision of GPS measurement.With the center multipoint access and deviation factor correction，Grid GIS has the incomparable advantage.In the end，this paper expounds the concrete application in grid GIS.

GPS positioning；Grid GIS；Center values；Constant coefficient