基于智能終端的電纜通道巡視系統的設計研究

2018-04-27 14:58:42 電氣技術　點擊量：評論 (0)

利用基于智能終端的電纜通道巡視系統，巡檢人員可以在智能終端查看巡檢任務及地理信息，由巡視現場RFID與GPS來定位電纜通道與巡檢人員到位情況，從而在根本上杜絕巡檢人員誤檢和漏檢情況，并有效解決移動終端室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題。

江蘇省電力公司泰州供電公司的研究人員蔣彪、王健等，在2017年第9期《電氣技術》雜志上撰文指出，基于智能終端的電纜通道巡視系統具有如下優勢：實現電纜線路智能巡檢，實時考察巡查到位率和巡視軌跡回放，保證電纜線路的巡視質量，為配電線路安全運行提高有力的依據；根據電纜通道隱患和設備缺陷分級預控的管理體系，實現電纜設備隱患缺陷分級預控、流程化綜合管理；基于設備GPS坐標信息，移動導航模塊可以快速導航定位電纜設備或缺陷點，從而使維修人員能以最快的速度趕到故障或缺陷所在地。

綜合上述原因，開發基于智能終端的電纜通道巡視系統是電力公司提高巡檢效率和巡檢質量的必然趨勢，故本課題的研究具有較高的實際工程意義。

現階段電力公司線路和設備巡檢主要依靠巡檢人員定時到現場進行人工巡檢，巡檢回來后再手工錄入缺陷管理流程。受到氣候條件、環境因素、人員素質和責任心等多種因素的制約，此種方式不僅經常導致巡檢人員缺陷錄入不規范、巡視不到位、缺陷重復上報等問題，而且一些特殊環境中的巡檢工作（如對高壓環境中的設備進行巡視）也難以順利開展。

為了適應線路和設備巡檢管理方式信息化、智能化的發展要求，電力公司迫切需要基于智能終端的電纜通道巡視系統，其中智能終端利用GPRS、RFID、GPS地理定位等技術能夠根據實際巡檢需求來安排巡檢線路、對巡檢人員的到位情況及歷史軌跡等進行分析，然后通過與主站管理端的無縫對接來使管理員實時查詢巡檢數據、及時發現出現的缺陷和損毀情況并排除故障險情。

1 移動終端在電纜通道巡視中的應用現狀及存在問題

1.1 移動終端在電纜通道巡視中的應用現狀

現階段移動終端為電纜通道巡檢人員提供了一種新型工作模式，巡檢人員使用移動終端來查看配電線路與設備的信息，如果配電線路與設備發生異常，則可以直接將異常信息進行上報。

圖1為移動終端在電纜通道巡視中的典型應用場景，其中后臺管理系統能夠實現自動接收巡檢結果、合理安排巡檢時間、監測缺陷、發布巡檢任務、安排檢修等功能。

圖1 移動終端在電纜通道巡視中的典型應用場景

1.2 移動終端在電纜通道巡視中應用的問題

基于無線GPRS/3G通信和LBS定位服務技術，將電子地圖與移動終端結合的應用在國內外電纜通道巡檢中已經逐步展開，這在電力公司與巡檢人員間搭建了良好的溝通橋梁。

通過電子地圖和LBS定位服務技術的結合，管理人員能夠對巡檢人員所處位置進行準確了解，現階段比較常用的是基站定位和WIFI定位，它們分別通過基站和熱點等網絡來完成巡檢人員的定位，定位精度相對較低。

當采用基站定位和WIFI定位時，存在如下典型問題：

第一，應用于偏遠地區時，存在信號較弱、數據傳輸較慢等問題，嚴重影響了電力公司與巡檢人員間的穩定通信，導致有時總部無法及時了解電纜通道的巡視情況。

第二，應用于室內時，由于采用基站定位方法而容易受到運營商基站密度的影響，從而導致經緯度坐標存在較大偏差，此時就需要利用RFID等其他定位技術來進行偏差的糾正。

2 基于智能終端的電纜通道巡視系統的應用

綜上所述，移動終端在電纜通道巡視中的應用能夠提高電纜通道的巡檢質量，確保巡檢過程中的安全，但也存在著室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題，而基于智能終端的電纜通道巡視系統則能夠有效彌補上述缺陷。

2.1 基于智能終端的電纜通道巡視系統的總體設計

（1）系統的物理架構

圖2為基于智能終端的電纜通道巡視系統的物理架構，系統總體目標是實現電纜通道巡視業務和設備信息的數據采集、采集數據的回傳和查詢、巡視地點的GPS定位、巡視線路的GPS導航、配電線路與設備信息的更新、巡視任務的管理及報表生成等，使用戶能夠把握電纜通道巡視工作的整體運行狀態。

圖2 基于智能終端的電纜通道巡視系統的物理架構

（2）系統的功能模塊

根據上述分析，整個系統可以劃分為如下六大功能模塊：

第一，基礎數據模塊。通過基礎數據模塊，巡檢人員可以通過設備樹查看配電線路與設備及設備的臺賬，查看線路的單線圖，通過線路定位查看線路的走向，也可以對設備進行定位導航。

第二，電纜巡視模塊。利用電纜巡視模塊，巡檢人員可以根據指定的道路、POI點來通過緩沖區查詢搜索附近100米范圍內的電纜井和通道，查詢電纜線路經過的電纜井和通道，查詢指定電纜井、通道的剖面圖和管孔使用情況，對電纜線路與電纜井進行定位與導航。

第三，缺陷管理模塊。在電纜通道巡視過程中，巡檢人員一旦發現缺陷可以現場登記并拍攝照片，然后將缺陷信息進行實時上傳，主站管理端可以對缺陷及時處理，并根據處理流程來自動流轉（缺陷的處理流程為：缺陷信息現場上傳--配電班組審核--現場消缺--班組審核--歸檔）。

第四，到位判斷模塊。在巡檢人員巡視過程中，主站管理端可以根據GPRS、基站等獲取當前巡檢人員的坐標，然后與巡視的線路設備進行坐標判斷，當兩者距離小于50米時則判斷為巡檢人員到位，否則判斷為巡檢人員不到位。

第五，巡視管理模塊。通過巡視管理模塊，管理人員可以查看巡視人員的位置及歷史巡視軌跡（在巡視過程中打開GPS及軌跡記錄功能，對巡視人員坐標進行定位后在主站管理端連續記錄巡視人員的行走記錄，通過圖形展示就可以形成歷史巡視軌跡，歷史巡視軌跡會被進行備份來作為巡視人員后期的考核依據），也可以查看巡視人員巡視線路的到位率。

第六，統計分析模塊。主站管理端對上傳的缺陷進行統計，按照班組、狀態、處理情況來對各個班組的缺陷處理情況進行分析，也可以按照到位人員、到位情況、到位時間對各個班組人員的巡檢質量進行分析。

（3）巡視業務的工作流程

圖3 巡檢人員利用智能終端開展電纜通道巡檢業務的流程

巡檢人員在使用智能終端進行電纜通道巡檢管理時，其業務流程如圖3所示，具體說來：巡檢人員登錄智能終端查看是否有電纜通道巡檢任務下達，如果沒有巡檢任務下達，那么巡檢人員繼續等待；如果有巡檢任務下達，那么巡檢人員查看巡檢計劃和任務分配信息，然后到達現場對電纜通道進行逐項檢查（此時系統顯示巡檢人員的定位信息），檢查完畢后填寫巡檢記錄、缺陷及故障信息；完成巡檢任務后，巡檢人員將電纜通道的巡檢結果提交到主站管理端，由主站管理端審批后生成相應的巡檢統計報表。

2.2 智能終端的設計與應用需求

（1）智能終端的工作原理

由上述分析可知，要想順利開展電纜通道巡視工作，智能終端必須具備強大的運算和處理能力，能夠實現GPS地理定位、GPRS網絡通信及RFID通信控制等。

基于上述考慮，本文構建了如圖4所示的智能終端工作原理，其主要由處理器單元（作為智能終端的控制核心，所采用的S3C6410及其外圍電路將承擔整個智能終端的處理運算任務）、射頻處理單元（由專用RFID讀寫芯片及外圍電路構成，將承擔射頻信號的接收、與電子標簽進行通信與獲取信息數據的任務）、GPRS巡檢數據處理單元（通過GPRS網絡實時與主站管理端進行通信，將獲得的巡檢信息上傳）、GPS地理定位單元（對巡檢人員的位置進行實時定位）、接口控制及中心處理等構成[6]。

圖4 智能終端工作原理框圖