输电杆塔地理位置导航及履历记录系统

方佩静 马旭明 贾俊芬 宋占宁(国网甘肃省电力公司临夏供电公司,甘肃临夏 731100)



输电杆塔地理位置导航及履历记录系统

方佩静 马旭明 贾俊芬 宋占宁
(国网甘肃省电力公司临夏供电公司,甘肃临夏 731100)

【摘 要】输电杆塔是电力传输的重要构件,输电杆塔的正常工作是电力传输的重要保证。输电杆塔由于其功能限制,及强电传输过程中存在的危险性,大多坐落于无人、少人地区。这类地区通常自然环境恶劣,所以在实际工作中,要想及时准确的到达输电杆塔所在位置往往存在困难。现有的导航软件往往以道路导航和建筑地标导航为主,不能为电力工作者提供准确的导航服务。本文以北斗卫星导航系统为基础,设计了输电杆塔地理位置导航及履历记录系统,在本文中详细阐述了该导航软件的设计理念及功能。

【关键词】输电杆塔 地理位置导航 履历记录 北斗卫星导航系统

国家电网公司科技项目资助(合同号:SGGSLX00FCJS1500137)。

现代社会是一个电的社会，可以说没有电就没有人类的现代文明。电力企业作为为整个国家提供电能、分配电能的企业，担负着为居民生活、经济发展和国家安全提供电能的异常重大的责任[1]。电又是一种非常奇特的东西，它是无形的，大规模的电能传输在现阶段只能通过金属导线进行，而这些金属导线一般是架在半空中，将这些导线架起来的装备就是输电杆塔[2]。输电杆塔本身只是起到一个支柱的作用，但是其上的电力导线一旦发生事故，就会对供电安全，人员安全等产生异常严重的威胁[3]，近年来，由于自然灾害、人为破坏等原因，输电杆塔每每发生事故而导致电力供应中断等问题[4]。在这种时候，由于地形不熟、缺少导航设备等问题，电力系统相关人员往往不能第一时间赶赴现场，经常会延误最佳的维修时间，造成不必要的损失。在汶川地震中，由于地震导致的输电杆塔大规模倒塌，直接导致了电力系统传输的全面中断，进而引发了通信系统，电力交通运输等的全面瘫痪。而在救灾抢险过程中，由于相关人员不能及时到达相应位置进行抢修，所以耽搁了一定时间，为后续的人员抢救，公路抢修等救灾工作造成了一定的苦难。而在甘肃临夏，由于地处黄土高原，地质结构不够稳定，造成了黄土高原经常发生滑坡、泥石流等地质灾害，严重威胁输电杆塔的正常工作[5]。而工作人员也是由于缺乏相应的导航信息不能及时到达现场，为后续的工作造成了一定的困难。

现有的导航系统多为道路导航、地标建筑导航和企事业单位导航，缺乏电力系统专用的导航软件。因此本文设计了一种专用于电力系统内部的输电杆塔导航系统，这种系统采用国产的北斗卫星导航系统为基础，能够在手机等移动终端进行安装应用。可以帮助电力系统相关工作人员在各种突发情况下及时到达输电杆塔所在位置进行抢修处理。

1 系统简要介绍

在本文所介绍的输电杆塔地理位置导航及履历记录系统中，首先要通过北斗卫星导航系统接收到系统使用者所处位置的经纬度和海拔高度等信息。但是这些信息并不能完全准确的确定相关人员所处位置。因此我们还需借助该区域的地理信息系统GIS(Geograp hic Information system)，GIS能够同时提供空间地理信息和地图属性，它可以准确的反映现实空间内的现状和变迁历史。GIS和RS(遥感系统)，还有GPS或者北斗卫星导航系统统称为3S系统[6]。同时，系统将结合本地区所有输电杆塔的地理位置信息，包括经纬度、海拔等信息，在移动终端形成一个显要标注输电杆塔位置和道路信息的导航地图。接着，工作人员可以输入想要到达的位置信息，系统通过合适的算法提供最佳路径，工作人员可根据所提供路径尽快到达现场。而由于输电杆塔大都类似，而且相距较近，在地图导航有限分辨率引起的误差下，往往使得工作人员不能正确区分。所以导航系统还与手机拍照系统相联系，通过对每一个输电杆塔进行拍照，确定其唯一特点，从而避免了由于认错输电杆塔而引起问题。在对输电杆塔进行巡视、维护和维修时，在野外进行记录也存在方方面面的问题，因此本系统提供数据记录模块，能够方便工作人员记录。同时，结合现有的各种手机通信软件，可以及时将这些相关信息上传到各电力企业的服务器上。图1为整个系统框图。

2 系统各模块介绍

2.1 北斗卫星导航模块

北斗卫星导航系统是我国具有完全独立自主知识产权的卫星导航系统。与传统的GPS相比，最大的特点是具有全双工的工作模式，即卫星与终端之间可以实现完全的双向通信。现阶段，我国北斗卫星导航模块已经发展成熟，很多手机终端已经开始支持北斗卫星导航系统。如三星GALAXY NOTE 3的一些版本。

2.2 地理信息模块

地理信息模块主要是采用现有的GIS系统，来实现对于地表和部分地平线以下及大气层的信息的提供，这个系统需要有计算机软、硬件的支持，能够对相关地理位置的分布数据进行采集、存储、管理和显示等。该模块现阶段尚未普遍应用于手机终端，但可以预见由于其对导航系统的独特支撑作用，在不久的将来能够在手机终端进行使用，所以本系统特意留出该模块接口。

2.3 输电杆塔地理位置信息模块

输电杆塔地理位置信息属于专业信息，所以不管是GPS还是北斗系统均不提供其位置信息，这就需要由各地区电力企业进行实地测量，得到其相应位置信息，如经纬度、海拔等。并将其作为专有模块加入，在系统中实现显要标注，以便于查询。

2.4 路径导航模块

在本系统中，采用的路径导航模块能够指引工作人员用最短路径迅速到达输电杆塔所在位置。虽然在实际使用过程中，由于堵车，道路发生异常等情况，最短路径未必是最佳路径，但是由于这些情况具有很大的随机性，因此本模块中仍然采用最经典的最短路径-迪杰斯特拉算法来进行路径选择，该算法已经非常成熟。在此不再复述。

2.5 拍照标识模块

之所以进行拍照标示，是由于在实际中，北斗的分辨率有限，而输电杆塔相邻又往往较近，因此通过拍照来实现标注其特征，实现快速识别，该模块可直接调用移动终端集成模块实现。

2.6 履历记录模块

对于工作人员已经巡查完毕需要进行记录，或者对检修工作进行记录时，可以通过履历记录模块实现。该模块可使用Android系统常用的SQlite数据库来实现，由于手机本身具有数据传输功能，因此这些数据同样可以通过移动终端及时上传到电力企业服务器。

3 结语

本文设计了一种基于手机终端的输电杆塔地理位置导航及履历记录系统，详细介绍了其各模块的组成及应用方式，为各电力企业定制适用于本地区特点的系统提供了指导。

参考文献:

[1]赵煜.电力企业现代管理[J].中国电力教育,2010(3):238-239．

[2]王路.公用电网--电力传输和电力市场的共同载体[J].中国电力企业管理,2004(11):40-42.

[3]杨万里,鲍务均.输电杆塔结构的非线性有限元设计分析[J].湖北电力,1999(1):25-27．

[4]王方林.对我国南方地区冰雪灾害中输电杆塔破坏的探讨[C].中国高耸结构第十九届学术交流会,2008:14-16.

[5]蒋定生.黄土高原水土流失与治理模式[M],中国水利水电出版社, 1997.

[6]赵东,耿卫东,代永平,等.头盔式GPS导航系统导航软件的设计[J].光电子技术,2003,(1):46-49.

图1 输电杆塔地理位置导航及履历系统框图