智能电网输电安全巡检系统的设计与开发

翟雪奎，张 轶

（1. 中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580；2. 山东科技大学 测绘学院，山东 青岛 266590）

1 巡检系统的设计

1.1 系统需求

为保障供电设施运转正常，电力部门需定期对供电设施如杆塔、线路、变压器等进行巡检，及时报备缺陷设备及安全隐患。同时，巡检作业要保证巡检数据的正确性、巡检的高效性以及消缺的安全性。

1.2 系统总体设计

智能电网输电安全巡检系统分为服务器端、PDA移动端及客户端3部分。

服务器端的运行环境为Windows Server 2003，以Oracle11g为平台，存储设备台账数据库、设备缺陷数据库和空间数据库。

PDA移动端的运行环境为Windows Mobile 6.5操作系统，硬件上需整合触摸屏、高精度GPS模块、网络模块（3G、GPRS或Wifi）、摄像头与内置扬声器。移动端PDA中存放与服务器上数据结构相同的设备缺陷描述库、精简版的设备台账库、地图服务提供的缓存地图、巡检任务信息和巡检过程中所采集的缺陷信息及对应的缺陷照片。

客户端的运行环境为Windows XP Professional，需安装 OraClient11g、Microsoft .net Framework 3.5框架与ArcGIS Engine Runtime。客户端负责维护设备台账库、缺陷库，手动下达巡检任务或对巡检任务自动下达的参数进行设定，维护地理信息数据，查询缺陷统计，打印报表和维护巡检缺陷信息。

根据系统的需求分析，将3个平台的功能整合后进行系统的功能模块设计，包括数据库设计、用户模块设计、设备台账管理模块设计、野外巡检模块设计及安全模块设计，如图1所示。

1.3 数据库设计

以Oracle11g为平台，根据系统中数据的特征分类，分别设计了设备台账数据库、巡检缺陷数据库和空间数据库。

设备台账数据库包含输电网中需巡检设备与线路的属性信息（存储线路名称、线路类型（低压高压）等输电线路信息、埋地电缆、高架线）；是否是支线等线路种类信息；输电线路杆塔地理坐标、设备编号、设备图片、档距等设备信息。

巡检缺陷数据库包含规范化的设备缺陷描述与巡检采集的缺陷信息，包括储存需巡检的部件名称、部件各类缺陷描述、缺陷危害等级等信息。

空间数据库包含巡检区域的基础地理信息（河流、湖泊、丘陵等地形地貌信息与道路、建筑物等地物信息）与电网专题信息（变电站信息、输电线路信息、杆塔信息等）。

1.4 用户模块设计

系统管理员用户：对其开放所有功能，包括系统调试与后台数据库直接查看等；

巡检任务制定用户：对巡检任务进行规划，设置线路、设备定期巡检；

巡检任务监督用户：实时查看任务完成情况、巡检人员所在位置、巡检路径、缺陷情况等以及各种分析、查找功能；

巡检用户：登录巡检系统、下载巡检任务、上传巡检信息。

1.5 其他模块设计

1）设备台账管理模块设计。该模块负责管理和维护设备台账信息，包括线路信息、杆塔信息、其他设备信息的添加、修改、删除等功能。

2）野外巡检模块设计。该模块供采集作业时使用，提供人员定位、地图浏览、语音提示、数据采集及数据回传等功能。

3）安全模块设计。该模块供消缺人员外出消缺时使用，提供检修危险点提示、偏离安全区域提示等功能。

2 系统实现中解决的关键问题

图2为系统主界面，集成了服务器端、PDA端及客户端，实现了数据库、用户模块、设备台账管理模块、野外巡检模块及安全模块等，在实现过程中重点解决了缺陷信息采集规范化、杆塔在线路中编号规范化、消缺安全、多用户数据管理等关键问题。

2.1 缺陷信息采集规范化

按照巡检要求和相关文件规定，对巡检部件、部件缺陷、缺陷描述、缺陷危害等级等信息进行整理，形成规范化、标准化的语言。把整理好的语言按一定数据结构存入服务器缺陷库中。每台缺陷采集设备中都存有一个缺陷数据库文件。凭借巡检缺陷库，巡检人员在巡检过程中如无特殊情况只需依次点选设备、部件、缺陷等级描述，最后保存记录完成采集。图3为客户端缺陷信息管理界面。

对缺陷数据库进行版本管理，每隔一段时间进行修改扩充，以满足巡检人员的实际需要。巡检设备可连接服务器进行缺陷更新，有自动与手动2种更新模式。

2.2 杆塔在线路中编号规范化

理想状态下，每条输电线路从起始门架开始，到终止门架结束，分别编号为1#，2#，...，n#。但线路杆塔在命名之初缺乏统一规范，导致数据资料无法直接使用（如1#、1、#1、以及001等各种格式）。经过分析原始数据，引入了杆塔顺序号这一属性，即杆塔在线路中处于第几根杆（其中初始门架顺序号为0，结束门架序号为99999）。

系统使用以下格式对已有的杆塔线路编号进行规范化：前标+顺序号+后标。在规范编码的基础上，可精确获取目标杆塔的位移标识，实现查询、增删、修改等杆塔属性信息的管理，配合移动设备所获取的坐标信息，可对杆塔坐标进行更新与维护。既保证了系统数据与已有资料相匹配，又保证了数据在系统运行中识别的准确度，并提高了系统的智能化程度（杆塔添加后自动递增，删除后自动递减）。

2.3 消缺安全问题

当对某些缺陷进行检修时，需对整条或某一部分线路进行断电，待检修完成后再恢复供电。在此过程中，如存在杆塔距离过近导致检修人员错登杆、附近存在危险源（双电源、高压线与检修线路交叉）而检修人员未做好防护等情况，很可能造成人员伤亡。

本系统预设安全模块，在检修人员登杆之前，系统会语音提示当前位置与不带电线路之间距离、所登杆塔信息，以防错登杆；若附近存在危险源则发出警报，并提示危险源信息及所需防护措施，以保障巡检、检修人员的人身安全。

2.4 多用户数据问题

线路巡检的工作流程中，多台PDA会同时采集巡检缺陷描述文字数据与缺陷照片等多媒体数据。使用与移动端数据库配套的Sql Server RDA技术，难以解决多台PDA采集数据合并、PDA上传服务器后远程编辑删除等问题，不能满足系统所有需求。解决方案为采用Web Services为巡检数据通信定制的服务（以下简称服务）。PDA通过服务发送巡检缺陷信息到数据库，访问数据库后，随即对数据进行存储。存储完成后到数据库中找到刚存储的记录，获取记录的唯一编码，将这条编码信息返回本台PDA。移动端会根据获取的编码信息将服务器数据与本地缓存数据进行匹配，根据已建立的对应关系实现多媒体数据的上传、管理和远程数据维护，如图4所示。

3 结 语

本文介绍了线路巡检过程中遇到的难题及智能输电线路巡检系统的解决方案。通过需求分析进行了系统设计，并实现了用户登录身份判定功能、设备台账管理功能、地图表达与可视化实现及巡检信息采集功能等。经实践，智能输电线路巡检系统的应用推动了输电线路巡检的智能化、规范化、网络化、安全化进程。

[1]赵海龙，杨伟民. 基于嵌入式设备的GIS系统的设计和实现[J].上海理工大学学报，2004，26(2):185-188

[2]邓宏贵，罗安，刘雁群，等. 电力关键设备远程监测与故障诊断系统的研究[J].电网技术，2003，27(5):52-53

[3]漆铭钧，贺耀春，白立江，等. 远程图像实时监控系统在长沙电网中的应用[J].中国电力，2003，36(11):81-85

[4]郭传奇，王明渝. 基于GPRS通信技术的电力巡检系统设计[J].自动化仪表，2007，28(7):38-42

[5]张喜平.变电站远程图像监控系统建设经验[J].电力系统自动化，2005，29(16):96-98

[6]张小红，李征航，江志明. GPS定位技术在不同领域的应用[J].测绘信息与工程， 2001(2):9-14

[7]麻石玉，杜玉清. 架空输电线路运行[M]. 北京:水利电力出版社,1990

[8]张海军，赵雪松. 基于GPS的输电线路巡检管理系统的设计与实现[J].电网技术,2005,29(7):77-80

[9]张守信. GPS卫星测定定位理论与应用[M]. 北京:国防科技大学出版社,1996