智能科學技術論文：GPS在信陽輸電線路中的應用分析

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　　GPS在信陽輸電線路中的應用分析

　　賈陽左勝強

　　信陽供電公司線路工區(qū)

　　【內容摘要】：信陽供電公司線路工區(qū)是最早將GPS運用到線路運行維護的單位之一。在輸電線路的具體使用過程中，GPS呈現(xiàn)出許多優(yōu)點，提高了線路巡檢質量，但同時，也存在著這樣或那樣的問題和不足。對輸電線路GPS的應用現(xiàn)狀進行分析，查找不足，并進一步加大對GPS的開發(fā)利用，對保證輸電線路的安全穩(wěn)定運行有著重大意義。

　　【關鍵詞】：GPS輸電線路應用現(xiàn)狀分析開發(fā)利用

　　Abstract

　　TheCircuitWorkAreaofXinyangPowerSupplyCompanyisoneoftheearliestunitsusingtheGPStothecircuit’scirculateandmaintenance.Intheconcreteusageprocessofthelinetransmittingelectricity,theGPSpresentsalotofadvantagesandraisesthequantityofpatrollingtheline.Butatthesametime,theGPSalsoexistssuch-and-suchproblemsandshortage.Toguaranteethatthelinetransmittingelectricitysafelyandstablyrun,itisofgreatsignificancetoanalyzetheapplicationpresentsituationofthelinetransmittingeclectricityGPS,tofindtheshortageandtofurtherincreasetheexploitationoftheCPS.

　　KeyWords:GPS,thelinetransimittingelectricity,theapplicationpresentsituation,analyze,exploitation

　　GPS即全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)。由衛(wèi)星發(fā)射導航電文，其中包括測距精度因子、開普勒參數(shù)、軌道攝動參數(shù)、衛(wèi)星鐘差參數(shù)和大氣傳播遲延修正參數(shù)等，地面接收機根據(jù)碼分多址CDMA或頻分多址FDMA的特點區(qū)分各導航衛(wèi)星，接收并識別相應的導航電文，測量發(fā)來信號的傳播時間，利用導航電文中的一系列參數(shù)逐步計算出衛(wèi)星的位置。接收機只要能接收到至少4顆衛(wèi)星信號，就可以根據(jù)經緯度確定其位置和鐘差計算時間。

　　在輸電線路中，GPS多用在線路巡檢管理，通過GPS定位，確定人員巡視桿塔時間和到達桿塔位置，實現(xiàn)對線路巡檢工作的計算機管理。通過對線路巡檢的各種數(shù)據(jù)集中處理，可以對維護工作的質量進行跟蹤，進而實現(xiàn)對整個電力線路運行維護工作的數(shù)據(jù)信息管理，以利于提高工作效率，強化維護人員的職責，及時發(fā)現(xiàn)電力線路存在的問題及隱患，防止和杜絕重大電力線路事故的發(fā)生，保證電力線路的安全穩(wěn)定運行。在輸電線路管理中使用GPS是電力線路巡檢實行現(xiàn)代化管理的重要手段，是促進電力線路維護科學化管理的重要步驟。

　　一、GPS在信陽輸電線路中的應用現(xiàn)狀

　　信陽供電公司線路工區(qū)是最早將GPS運用到線路運行維護的單位之一。從2002年起就開始對GPS巡檢系統(tǒng)進行調研，2003年6月開始試用GPS進行線路巡檢管理。使用手持機采用模式為PDA+GPS天線，PDA采用plamⅢxe型掌上電腦，GPS天線為MAGELLAN公司生產的M505GPS天線。2004年7月購進M515巡檢機投入到工作中，全面展開對所有線路進行GPS巡檢工作。2006年7月因GPS手持機老化及損壞需增補6臺GPS巡檢機，開發(fā)商提示需購買新的手持機和管理軟件，原有產品以無法使用，后經我們了解是因為plam515PDA已經停產。原手持機巡檢系統(tǒng)無法安裝在新的palm系統(tǒng)上。經過我們多次試驗修改，采用車載gps天線和m550型plam機做為替代產品，然而車載GPS連接多為藍牙聯(lián)接，聯(lián)接慢，操作復雜，已經不適合線路常規(guī)巡檢使用。

　　二、GPS在信陽輸電線路中的應用現(xiàn)狀分析

　　信陽線路工區(qū)從2003年6月開始使用“輸配電線路智能能巡檢管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)通過GPS衛(wèi)星定位精確地定出每條線路每一基桿塔的經緯度，實現(xiàn)了通過奔邁PDA(掌上電腦)約束巡視人員，使巡視到位率達100%。

　　缺陷內容的登記只需在手持機的PDA錄入即可。缺陷庫中將所有的線路中可能出現(xiàn)的缺陷內容制定標準化，該系統(tǒng)使用后巡線質量有了明顯的題高。

　　(一)GPS在線路運行中的優(yōu)點

　　1、通過GPS對桿塔的定位，能約束巡視人員，保證到達桿位率為100%，這也是保證巡視質量的前提;

　　2、通過PDA可將缺陷內容輸入，保證了缺陷內容輸入的規(guī)范性;

　　3、可以實現(xiàn)輸電線路運行維護計算機化管理。

　　(二)GPS在線路運行中的問題與不足

　　1、功能單一，現(xiàn)有GPS管理系統(tǒng)只能對巡視人員的巡檢時間及缺陷內容進行管理，已經遠不能適應現(xiàn)今條件下的線路巡視管理要求。

　　2、系統(tǒng)為C/S結構，獨立的系統(tǒng)平臺，擴展性低，無法和其它業(yè)務系統(tǒng)進行兼容。

　　3、手持機待機時間短，充電次數(shù)頻繁。這就要求使用手持機前，除檢查電源是否處于滿充狀態(tài)外，還要備足電池。

　　4、手持機系統(tǒng)是在PDA的palm系統(tǒng)上二次開發(fā)而成，且plam系統(tǒng)在中國為漢化系統(tǒng)，系統(tǒng)不穩(wěn)定，特別是老化后出現(xiàn)不明錯誤，造成手持機無法使用。

　　5、線路巡檢野外條件惡劣，PDA和GPS天線體積較大，不好存放容易丟失，且手持機對環(huán)境要求較高，怕摔、怕進水而且屏幕較大、易碎、易裂。我工區(qū)因此而丟失、損壞的機子有十部之多。

　　6、開發(fā)公司不具備PDA和GPS的硬件維修能力，國內專業(yè)維修能力較低，無替換元件，而且價格昂貴，產品過保修期后損壞只能報廢。

　　7、pda和gps天線非開發(fā)公司產品，只是由開發(fā)公司在現(xiàn)有系統(tǒng)上二次開發(fā)而成，開發(fā)公司無法制約生產廠家對產品的更新?lián)Q代及淘汰。

　　8、價格昂貴，因PDA及GPS天線是由開發(fā)公司購買后裝入二次開發(fā)系統(tǒng)后在賣給我們，且PDA及GPS天線升級較快，系統(tǒng)開發(fā)周期短使用率底，所以價格貴。

　　綜上所述，我工區(qū)對GPS在線路運行中的運用提出更高的目標和要求，進一步加大對GPS在線路運行維護方面的開發(fā)和利用。

　　三、對信陽輸電線路GPS的開發(fā)利用

　　(一)手持機的選擇

　　現(xiàn)今，實現(xiàn)手持機功能有兩種選擇：一種是PDA+GPS天線，一種是GPS一體機。GPS一體機是指硬件設備內置了GPS模塊不需要另外配藍牙接收器，功能單一的只用在線路巡檢的機器。

　　我們對這兩種進行了比較分析：

　　PDA 一體機

　　操作方式復雜簡單

　　精度滿足滿足

　　采點記錄滿足滿足

　　缺陷記錄滿足滿足

　　機械強度弱強

　　體積大小

　　維修能力弱強

　　擴展能力強弱

　　經過我們分析，雖然一體機沒有PDA系統(tǒng)功能強大，但作為線路基本巡視手持機已經滿足線路桿塔定位跟蹤，線路缺陷錄入功能;而且系統(tǒng)寫在芯片上，不易出錯;系統(tǒng)操作方便快捷，機身防水、防摔，體積小巧便于攜帶，對于線路缺陷庫能夠增加和修改�，F(xiàn)今的GPS一體機已經完全實現(xiàn)了國產化生產，對日后的維護、維修及更新都有了可靠的保證，且一體機不存在因產品升級和系統(tǒng)不兼容問題。可以看出GPS一體機更加適合線路野外常規(guī)巡視作業(yè)使用。

　　(二)GPS和GIS的結合

　　早期的GPS和GIS(地理信息系統(tǒng))是兩套單獨的系統(tǒng)。如果單獨開發(fā)GIS需要人工錄入GPS坐標點，工作量大、效率低。隨著GPS技術的日益成熟，GPS系統(tǒng)已經能和GIS進行無縫鏈接，成為GPS的一種重要的數(shù)據(jù)處理和集成應用工具。

　　在GIS開發(fā)中，地圖是開發(fā)的關鍵，且隨著城鄉(xiāng)建設的加速，城鎮(zhèn)變化日新月異，一般的電子地圖只能顯示縣鄉(xiāng)級道路,而無法顯示到達桿塔下線路路徑,不能滿足線路巡線導航的作用，所以電子地圖的二次編輯能力顯得由為重要，為保證電子地圖的時效性、準確性，電子地圖要有基礎修改能力，能快速方便增加地圖上沒有標出的道路，河流及障礙物等，使GIS相關信息直觀、有效，為電力系統(tǒng)的運行維護提供依據(jù)。

　　(三)對線路運行資料的整合

　　隨著電力公司企業(yè)信息化程度的日益提高，輸電線路出現(xiàn)各種類型的信息管理系統(tǒng)，這些系統(tǒng)提供了線路資源不同層次的管理需要，而對于輸電線路基礎信息的錄入無一例外都是人工錄入、計算，存在于費時費力，數(shù)據(jù)陳舊，而且容易出錯，不能及時更新等弊病。而GPS在定位編輯后已經有了成型的線路及線路桿塔經緯度數(shù)據(jù)。利用經緯度數(shù)據(jù)及桿塔類型的編輯，可以方便快捷的統(tǒng)計出每種類型的桿塔數(shù)量、檔距、耐張段長度、距變電站距離、線路長度等一系列數(shù)值特別適合線路圖紙不全，因技改發(fā)生線路變動，全線或部分耐張段需要重新計算統(tǒng)計的線路。

　　對于數(shù)據(jù)的準確性，我們做過調研，根據(jù)官方數(shù)據(jù)顯示，經緯度誤差同地球緯度有關，信陽緯度為32度左右，20公里誤差不高于10米。我們做過實際測算，兩點距離為500米時，如果采用差分定位，實際誤差小于0.5米。而且利用經緯度計算檔距和實際檔距進行對比，也可以有效監(jiān)督巡線人員定位是否準確。

　　人工錄入一些桿塔信息，如絕緣子型號、導地線等一些非GPS采集參數(shù)，做出計算機統(tǒng)計就構成了線路基礎數(shù)據(jù)庫，極大的減少了人工錄入的工作量及提高工作效率，，當線路因技改、改造等原因變動時，只要重新定位就可使數(shù)據(jù)實時更新對線路檢修內容實行標準化管理后，可根據(jù)線路檢修內容的錄入修改相關數(shù)據(jù)使之數(shù)據(jù)形成閉路循環(huán)，數(shù)據(jù)錄入一次，相同數(shù)據(jù)隨著錄入的改變而修改，使系統(tǒng)可擴充性強，延長了軟件生命周期，。

　　(四)系統(tǒng)總體設計和MIS的集成共享

　　信陽供電公司線路工區(qū)聯(lián)合沈陽金萬碼公司共同開發(fā)了《GIS、GPS輸電線路綜合管理系統(tǒng)》以輸電線路巡檢為主線，以GIS地圖為輔，以線路資料運行數(shù)據(jù)為基礎的輸電線路設備管理和輸電線路和運行管理的解決方案。系統(tǒng)設計采用B/S結構，使系統(tǒng)有較強的互聯(lián)性和開放性。

　　主要模塊功能為

　　1.線路巡檢及缺陷的管理。

　　2.線路基礎資料的管理。

　　3.線路運行數(shù)據(jù)的管理。

　　形成相關數(shù)據(jù)報表。系統(tǒng)應提供標準的、開放的、可擴展性的接口，能夠供MIS及其它業(yè)務系統(tǒng)訪問系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)。

　　(五)對GPS的多功能開發(fā)應用思考

　　1、現(xiàn)階段使用PDA手持GPS機可實現(xiàn)在線跟蹤、實時監(jiān)控功能，可判定人員是否到位。

　　2、導航功能：后臺GIS地圖可上傳至手持機，實現(xiàn)搶修導航、夜巡導航，使非巡線人員拿著使用將均可得到線路道路指示。

　　3、現(xiàn)場拍照功能：有故障現(xiàn)場、違章現(xiàn)場、缺陷現(xiàn)場、線路環(huán)境惡劣氣候可直接拍照。

　　4、現(xiàn)場錄音功能：當下違章通知、電力保護宣傳時，可進行錄音。

　　但上述功能，操作較為復雜，價格相對較貴，易損壞,可以不作為線路常規(guī)巡檢使用，但可在特巡、檢修和對線路不熟悉的情況下使用。

　　綜上所述，GPS線路巡檢應分為常規(guī)巡檢和特殊巡檢。常規(guī)巡檢過程中，手持機應采用操作簡單、使用方便、機械強度高的GPS一體機。在特殊巡檢的情況下應使用PDA手持機，同時應完善系統(tǒng)的GIS應用及數(shù)據(jù)的綜合管理，確保輸電線路的安全穩(wěn)定運行。