侯協(xié)舟

（福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州 350003）

基于GPS定位導(dǎo)航的電力巡檢PDA系統(tǒng)研發(fā)

侯協(xié)舟

（福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州 350003）

電力巡檢是電力線路長(zhǎng)期、正常、穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證，必須做好電力巡檢工作才能保證為用戶提供良好的服務(wù)。隨著智能化技術(shù)在人們生活和工作中的推廣應(yīng)用，GPS和PDA在電力巡檢中的應(yīng)用也成為可能。文章從當(dāng)前電力巡檢方案的不足之處著手，重點(diǎn)探討基于GPS定位導(dǎo)航的PDA系統(tǒng)研發(fā)策略。

全球定位系統(tǒng)；定位導(dǎo)航；電力巡檢；掌上電腦系統(tǒng)

眾所周知，電線作為電能輸送的載體和平臺(tái)，一直是電力系統(tǒng)的主要組成部分。因此，為保障電力系統(tǒng)的持續(xù)暢通而進(jìn)行的電力線路巡檢管理也是構(gòu)成整個(gè)電力保障系統(tǒng)不可或缺的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。然而當(dāng)前的電力線路巡檢管理方式方法存在著諸多問(wèn)題。另一方面，伴隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，為巡檢管理的工作人員配備合適的便攜終端使其及時(shí)得到電力線路反饋，能最大限度地減少因工作人員而造成的失誤。

1 當(dāng)前電力巡檢方案的不足之處

保證電力線路的持續(xù)暢通是保障電力系統(tǒng)完善運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)重要舉措。然而，電力線路所處的自然環(huán)境很復(fù)雜，除了面對(duì)持續(xù)不斷的風(fēng)吹日曬雨淋，以及雪災(zāi)、地震等各種外部壓力，還需時(shí)刻承受自身重力和電力負(fù)荷等內(nèi)部載荷。在這些因素的共同作用下，電力線路的疲勞和老化不可避免[1]。因此，為了保障電力線路的穩(wěn)定傳輸，更換老化線路，檢修故障線路的工作人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻懷著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，預(yù)防問(wèn)題于未發(fā)，處理問(wèn)題于即刻。然而，作為當(dāng)下主要的電力線路巡檢方式，半自動(dòng)化巡檢方式由于成本較高、管理困難等原因未能得到推廣應(yīng)用；與半自動(dòng)巡檢方式相似，人工巡檢方式也存在著工作量較大、信息錄入失誤率較高、信息無(wú)法被有效利用等缺點(diǎn)，但其依然成為當(dāng)下最主要的巡檢方式。

2 基于GPS定位導(dǎo)航的電力巡檢PDA系統(tǒng)研發(fā)

2.1 硬件部分

結(jié)合當(dāng)下電力線路巡檢管理主要依靠人工巡檢方式的現(xiàn)狀，通過(guò)科技及時(shí)掌握線路情況，降低信息錄入失誤率，并能夠很好地對(duì)錄入信息統(tǒng)計(jì)和分析來(lái)提高巡視人員工作效率。因此可以依此為設(shè)計(jì)需求設(shè)計(jì)一款基于全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）的電力巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)由服務(wù)器和眾多的手持終端構(gòu)成，其手持終端可分為最小系統(tǒng)、各種接口和外圍拓展設(shè)備3部分組成。該手持終端應(yīng)與手機(jī)類似，但功能的簡(jiǎn)化可以降低對(duì)硬件的要求，其最小系統(tǒng)由中央處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器和外圍輔助線路等組成，考慮到未來(lái)對(duì)該手持終端系統(tǒng)的升級(jí)處理，應(yīng)對(duì)其硬件設(shè)計(jì)作一些冗余設(shè)計(jì)[2]。個(gè)人數(shù)字助理（Personal Digital Assistant，PDA）人機(jī)接口考慮到手持終端的便捷性，應(yīng)當(dāng)采用合適大小的彩色液晶顯示屏（Liquid Crystal Display，LCD）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵模式，這樣不僅可以通過(guò)鮮艷的顏色和較強(qiáng)的層次感提升顯示效果，還能夠通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)減少工作人員的誤輸入。PDA外圍擴(kuò)展設(shè)備部分包括通信部分、GPS定位部分、攝像頭和可供巡檢人員聯(lián)系的語(yǔ)音輸入輸出部分，除此之外，還應(yīng)當(dāng)具備能夠適應(yīng)野外環(huán)境的大容量電池以及能夠方便調(diào)試系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試工作組（Joint Test Action Group，JTAG）調(diào)試接口等，其手持終端總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 手持終端硬件部分結(jié)構(gòu)

2.2 軟件部分

在巡檢系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選用當(dāng)下應(yīng)用廣泛的Android系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)升級(jí)較為便捷、系統(tǒng)運(yùn)行流暢、采集的數(shù)據(jù)安全性和完整性較高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)考慮到電力線路巡檢管理的特殊性，軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)注重下列模塊軟件的開(kāi)發(fā)：（1）任務(wù)管理模塊，通過(guò)該模塊可以將手持終端和服務(wù)器連接，獲取任務(wù)和將信息錄入服務(wù)器中。（2）導(dǎo)航模塊，通過(guò)導(dǎo)航模塊為巡檢人員在野外工作提供道路行走支持。（3）通信管理模塊，該模塊管理GPS定位和通用分組無(wú)線服務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）信號(hào)功能。在硬件的設(shè)計(jì)中也應(yīng)當(dāng)注意能夠手動(dòng)進(jìn)行GPS信號(hào)和GPRS信號(hào)的斷開(kāi)和連接。（4）用戶管理模塊，該模塊的設(shè)計(jì)主要為巡視人員提供登陸系統(tǒng)的操作界面，但還應(yīng)當(dāng)設(shè)置管理員和一般使用者兩個(gè)層級(jí)。（5）信息采集管理模塊，該模塊管理設(shè)備通過(guò)視頻、音頻、圖片、文字等途徑采集來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)資料，實(shí)現(xiàn)增加、編輯與刪除等操作。系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

2.3 功能實(shí)現(xiàn)

2.3.1 巡檢導(dǎo)航

巡檢導(dǎo)航主要是通過(guò)服務(wù)器為PDA下達(dá)巡檢任務(wù)，PDA可通過(guò)GPS定位軟件生成最佳巡檢路線。工作人員通過(guò)巡檢路線開(kāi)始巡檢任務(wù)。工作人員到達(dá)巡檢地點(diǎn)后，檢查設(shè)備或線路故障并將故障信息和相關(guān)圖片通過(guò)通信模塊發(fā)給服務(wù)器[3]。然后可以調(diào)度維修人員根據(jù)巡檢信息為設(shè)備進(jìn)行維修，等到故障處理結(jié)束之后，生成本次巡檢報(bào)告，工作人員通過(guò)PDA生成的巡檢任務(wù)進(jìn)入下一個(gè)巡檢周期。

2.3.2 最優(yōu)導(dǎo)航

最優(yōu)導(dǎo)航是集合了巡檢導(dǎo)航的巡檢路徑、巡檢時(shí)間、排除故障困難程度、需要維修人員人數(shù)等的數(shù)據(jù)。遇到相同或相似故障的時(shí)候，PDA和服務(wù)器通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)的研究和分析，生成最有效的巡檢路徑，通過(guò)不斷地對(duì)該路徑進(jìn)行優(yōu)化，形成最優(yōu)導(dǎo)航。

2.3.3 預(yù)測(cè)安全隱患

PDA和服務(wù)器可以預(yù)測(cè)電力線路中的安全隱患。與最優(yōu)導(dǎo)航相比，最優(yōu)導(dǎo)航是確定巡檢點(diǎn)后對(duì)以往巡檢人員輸入信息的研究和分析做出的最優(yōu)化的巡檢方案，而預(yù)測(cè)安全隱患則不僅需要對(duì)以往巡檢人員輸入信息進(jìn)行研究和分析，還要參考專家知識(shí)，結(jié)合線路途經(jīng)地區(qū)未來(lái)一段時(shí)間的周邊環(huán)境和線路負(fù)荷等因素，通過(guò)對(duì)更多數(shù)據(jù)的分析，自動(dòng)生成隱患信息表，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)安全隱患的功能。

2.3.4 查閱資料與智能提示

手持PDA設(shè)備可從服務(wù)器[3]上下載有關(guān)巡檢設(shè)備的相關(guān)資料，并且能過(guò)對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，提示當(dāng)前設(shè)備的巡視要點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)巡視精確化、智能化。

2.3.5 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控與指導(dǎo)

在手持PDA設(shè)備巡視過(guò)程中如遇到突發(fā)情況，可通過(guò)設(shè)備提供的GPRS網(wǎng)絡(luò)和攝像頭與總部專業(yè)人員實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻交流，為專家快速判斷問(wèn)題提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與便捷、清晰、準(zhǔn)確的技術(shù)手段。

3 應(yīng)用場(chǎng)景擴(kuò)展

手持PDA設(shè)備因其功能的完整性與基于Android系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，本文所述系統(tǒng)只需稍加修改便可應(yīng)用于電力安全性評(píng)價(jià)、執(zhí)規(guī)檢查、到崗到位、兩票執(zhí)行等多個(gè)領(lǐng)域，完成多領(lǐng)域作業(yè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息化延伸覆蓋的現(xiàn)場(chǎng)化、全面化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)電能需求的不斷，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力巡檢工作量也會(huì)越來(lái)越大，本文通過(guò)智能終端設(shè)備提高巡檢人員工作效率，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力線路巡檢過(guò)程中的諸多缺陷。相信通過(guò)將智能化科技成果引入電力線路巡檢管理工作，能夠使得電力線路長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行，電力系統(tǒng)能更好地為人類服務(wù)。

[1]王素珍，劉樹(shù)坤，張德華，等.基于GPS定位導(dǎo)航的電力巡檢PDA系統(tǒng)研發(fā)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（4）：540-547.

[2]崔麗娜.智能巡檢管理系統(tǒng)在電力線路巡檢中的應(yīng)用探究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（1）：100.

[3]徐毅，李章維.蟻群算法在電力巡檢路線規(guī)劃中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2015（5）：135-139.

Research and development of power patrol PDA system based on GPS positioning and navigation

Hou Xiezhou
(Fujian Shuikou Power Generation Group Co.,Ltd., Fuzhou 350003, China)

Power patrolling is the basic guarantee for long-term, normal and stable operation of power lines. Power patrol work must be done to ensure good service for users. With the popularization and application of intelligent technology in people’s life and work, the application of GPS and PDA in power patrol is also possible. This paper starts with the shortcomings of the current electric power patrol program, and then focuses on the research and development of PDA system based on GPS positioning and navigation.

global positioning system; positioning navigation; power patrol; handheld computer system

侯協(xié)舟（1985— ），男，福建福州人，工程師，學(xué)士；研究方向：系統(tǒng)研發(fā)。