《硅谷》杂志：变电站巡检系统开发与利用 |
| 2013-04-11 17:30 作者：王 波 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第23期刊文称，提出一种基于ARCGISSERVER平台为后台服务器：PDA（PersonalDigitalAssistant）终端利用GPS（GlobalPositioningSystem），RFID（RadioFrequencyIDentification）技术对变电站设备进行巡检：PDA集成GPS和RFID模块，在巡检时PDA通过调用RFID模块对变电站设备上的RFID应答器进行阅读获取设备信息，并利用GPS对被巡检设备定位。利用GPRS（GeneralPacketRadioService）通信技术来联系终端PDA和后台服务器，从而保证两者之间巡检任务的下载和巡检结果的上传。
关键词：GPS；GIS；RFID；GPRS；智能巡检
根据上述研究，并将相关技术应用到“变电站巡视巡检系统”中，既提高了变电站运行的工作效率，又使变电站的运行管理更加系统化、规范化、科学化。
1运行变电站巡检系统的现实意义
信息时代，对于我们的工作提出了更高的要求，必须要确保工作的自动化和高效化，既可以减轻工作人员的劳动强度，又可以提高工作的效率。利用变电站巡检系统，可以实现包括人员管理、设备管理、规范缺陷描述、查询数据管理、报表生成等工作的自动化、信息化、数字化。具有节能减排，降低运行成本，提高工作效率及质量，减少故障的发生及处理的时间等优点。
2巡检系统技术构架
后台管理和巡检终端作为巡检系统的两个子系统，可以实现对设备巡检通过本地或远程通信方式，与后台GIS系统的网络互联功能和信息共享。
巡检电力设备的时候，要求要使用巡检终端的RFID设备去读取RFID应答器才能录入该设备的数据。进行完此项工作后，巡检终端会先自动定位到该设备，然后列出需要检查的项目。依据取得的数据，巡检人进行录入，逐一检查完成以后，系统将变更为“己巡检”。如果所列项目全部检查完成，那么巡检任务将自动变为“己完成”。巡检结果由巡检人执行上传数据的操作发送到后台管理系统，方便下一步进行查询、分析和统计工作。
后台管理系统的功能主要有负责定义变电站的电力设备、采集巡检终端的数据、巡检计划以及统计分析等。巡检终端系统的功能主要是负责采集电力设备的运行参数，定位电气设备的GPS数据，然后利用GPRS上传给后台管理系统。包括后台GIS数据库、手持终端PDA、通讯网络等共同组成了整个巡检系统。
3上位系统的设计
3.1GIS系统开发平台
地理信息系统（GIS）是集于采集、存储、管理、分析、应用，显示地理信息的计算机系统。WebGIS技术是由GIS技术和Internet技术相结合而开发的新技术，用于大范围广泛分布的多个客户端GIS的应用。早期的WebGIS功能较弱，主要用于电子地图的发布、空间分析和数据编辑，较难实现复杂的图形交互应用和空间分析，如通过ArcIMS、MapXreme，MapGuide等软件构建的三层构架的WebGIS应用等。随着科技的进步，GIS在原有的基础上进行了改进，变得操作简单、管理方便以及运营成本降低等，越来越受到欢迎。
3.2上位管理系统与PDA之间通信实现
本设计采用的通讯技术是GPRS技术，利用它来完成上位管理系统与PDA之间巡检任务的上传与下载。建立在TCP/IP协议基础上的WebService本质为采用HTTP协议进行传输。HTTP协议是在无状态的情况下进行操作，连接上就可以使用，使用结束后自动断开。利用WebService进行通信，可以实现设备和服务器都无须维护状态，具有使用方便、维护简单等诸多优点。
4下位系统的设计
4.1PDA的配置说明
它的主要配置和功能有：内置扬声器，内置麦克风，电池，显示屏，摄像头，输入法，数据传输（包含：蓝牙技术、红外技术、GPRS技术）。
4.1.1PDA的操作系统
WindowsMobile是微软公司用于PocketPC（基于微软的WindowsMobile操作系统的一种PDA掌上电脑）和Smartphone（与PocketPC的不同时不使用触摸屏单手操作）的软件平台，稳定性好，数据处理能力强大。WindowsMobile相对应的智能操作系统还有塞班系统以及苹果和谷歌的手机操作系统。
4.1.2PDA的移动数据库
独特的运行模式决定了嵌入式数据库的命名。指运行在本机上、不必启动服务端的轻型数据库，与应用程序紧密集成被其所启动，并伴随应用程序的退出而结束。对于嵌入式设备，其速度更快，效果更理想。嵌入式数据库与非嵌入式数据库容易混淆，两者的运行模式存在着本质上的差别。前者的优点在于其程序内部不需要任何网络的配置，同时也不需要任何管理。
4.2GPS技术的实现
GPS系统构成是由GPS卫星空间部分、地面控制系统和GPS用户端三个部分组成。
4.2.1空间部分
GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星和3颗备用卫星），它距地表20200km的上空，均布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。
4.2.2地面控制系统
地面控制系统由监测站、主控制站、注入站（地面天线）所组成。
4.2.3用户设备
用户设备部分即GPS信号接收器。当接收器捕获到跟踪卫星信号后，就可计算出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数，然后再根据所得数据计算出用户所在地理位置的经纬度、时间、速度、高度等相关的信息。
4.3PDA端的巡检设计
PDA端的巡检设计主要任务是对变电站设备进行巡检和定位。
4.3.1巡检的设计
巡检终端就是手持式掌上智能设备的嵌入式程序。
1）任务管理
任务管理是巡检终端的核心模块，它发挥的作用是查阅巡检任务，标注要巡检的设备，并把每台设备的巡检结果逐一存储到移动数据库SQL中并通过GPRS上传的后台数据库中。
2）任务下载
后台管理系统中创建的巡检任务项目的下载可以由任务下载功能来实现，对于应该下载的任务项目也可以自由进行选择。
3）任务上传
任务上传功能，主要负责将已经巡检完成的数据上传至后台管理系统，并且保证对于已经上传过的将再不重复性上传。
4）删除完成的任务
删除功能就是负责删除已经完成的任务，以便提高系统的运行效率。
5）设置
设置服务器的数据交换地址、下载巡检员数据、下载设备信息，上述三项任务是由设置功能来完成的。
我们巡检过程中要查看设备信息可以借助RFID技术，利用设备上的PDA的RFID的阅读器去阅读变电站设备应答器上的信息，与后台数据库中的数据相比较，从而获取需要巡检的设备的信息。从而判断是否需要检修。巡检系统，是一个数据收集器，它直接与上空的GPS卫星进行连接，能够随时捕获到卫星信号，解析了信号后，对数据先进行一定的计算，然后对定位数据进行过滤，最后将位置数据（包括经纬度、时间、速度、高度等相关信息）精准地上传到后台服务器，从而实现了整个系统对于数据的处理。
4.3.2巡检系统的优点
1）实时化巡检任务
该手持机系统会在查看变电站的数据，例如：负荷电流等相关提示，完成变压器油温及负荷变化，红外测温，避雷器动作统计，保护压板核对检查等多种巡检任务。并且实时的传输给后台数据库系统，实现通信无碍化。
2）实现网络共享，灵活的开放性和扩展性
巡检系统采用ArcGIS等软件开发的开放式巡检信息库系统，使得用户在任何一个地方输入IP地址就可完成信息的访问和相关操作，实现网络共享。
5总结
综上所述，这种新的GPS和GIS的智能巡检系统，是基于各种巡检技术和平台的基础上开发的，此方法应有效地应用到实际工作中去。
1）提出了一种基于WindowsMobile数据传输方法。WebService数据传输方法应用广泛，利用GPRS的传输数据。
2）提出了基于图片的移动GIS系统。对移动GIS系统涉及的一系列技术进行了分析。研究了图片数据在嵌入式数据库SQLite的存储方法，实现了基于图片的移动GIS系统引擎。
3）对GPS精度开发进行了研究。结合PDA定位特点，只要获得水平定位误差和垂直定位误差，便可实现对定位的数据进行过滤。
随着3G的广泛应用以及芯片技术的飞速发展，新的技术和理念结合新的业务应用变得越来越必要。通过将不同行业的技术和方法迁移到巡检中，进行技术的突破和融合，将产生巨大的社会经济应用效。
作者简介：
王波，男，本科，助理工程师，第一采油厂生产运行部。 |
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