基于Android平台的移动GIS输配电线路巡检系统的设计与实现

高捷　何斌棋　陈光

摘要：文章介绍了利用先进的便携式移动平板电脑（Andriod操作系统）为硬件载体，并集合GPS（Global Positioning System）技术、3G无线通讯技术、GIS（Geographic Information System）技术，以输配电地理信息基础应用平台为数据基础，对上虞市供电局管辖内的10kV配电线路、35kV输电线路进行日常线路巡检及维护，实现输配电线路巡检管理工作的网络化、流程化、规范化、智能化，保证了线路设备巡视缺陷的及时处理。

关键词：移动巡检；GIS；GPS；数据交互；任务单派发；缺陷登记；轨迹回放

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）24-0025-04

1概述

1.1 研究意义

电力巡检是有效保证输变电设备安全、提高供电可靠率、确保输电线路最小故障率的一项基础工作。传统的电力线路巡视流程是工作人员亲自到现场巡视线路，并以纸介质方式记录巡视情况，然后再人工录入到计算机中。因此，巡检受过多人为因素的影响，并且人工录入数据量大，在手工录入过程中容易出错，同时对于工作人员是否巡视到位无法进行有效地管理，巡视质量不能得到保障，线路的安全状况亦得不到保证，留下了安全隐患。

近年来，随着国家经济的高速发展、人们生活水平的提高与电力用户数据的急剧增长，输电线路的容量和数量也在不断上升，所以对供电企业服务水平提出了更高的要求。传统电力线路的巡检模式已不能适应供电企业现代化、高质量的电网运行维护要求。

为了解决这个问题，及时准确地完成巡视工作，减轻巡视人员工作压力，同时为管理者提供有效地监督依据，提高工作效率及管理水平，上虞

市供电局规划建设了一套先进的智能巡检系统。

1.2研究现状

为了监督检查巡检员的工作，国内外各行业曾设计多种方案，传统方法有加强教育、加大奖励力度、派人抽查、轮换巡检路线等；还有就是利用自动识别技术的巡检系统，例如利用条码、信息钮和IC卡等进行巡检。其中，条码技术曾尝试应用于电力巡检管理，但条码识读对条码质量要求很高，而电力巡检现场大多在野外，纸或塑料制成的条码易受天气环境影响，会产生识别读不准或识读失败的现象，因此，条码技术没有能够得到大规模的推广和应用。

信息钮记录法是指每个巡检员配备一个信息接收钮，每个野外设备上有一个带ID号的发射器。巡检员到现场后，将接收钮放入发射器，ID号、日期和时间即存入接收钮，每隔一段时间，巡检员将信息传入管理机供管理部门检查。打卡记录法和信息钮的用法相似。

上述两种方法可以解决存在的问题，但同时也带来一些新的问题：需在巡检地点安装信息载体，安装较为复杂，工作量大；除首次安装费用之外，还有后续大量的工程维护费用；信息钮或IC卡读写器设备本身存在安全和保养问题；一般仅能记录巡检的到位时间，信息不丰富。所以，为了解决传统巡检中存在的一系列问题，我们设计建设了《移动GIS输配电线路巡检系统》。

1.3系统概述

移动GIS输配电线路巡检系统旨在打造一个集中的线路设备巡检的数据平台，为设备评价和状态评估打造数据基础。该系统针对巡线工作实际需要及特点，利用先进的便携式移动平板电脑（Android操作系统）为硬件载体，并集合GPS技术、3G无线通讯技术、GIS技术，以输配电地理信息基础应用平台为数据基础，对上虞市供电局管辖内的10kV配电线路、35kV输电线路进行日常线路巡检及维护，实现输配电线路巡检管理工作的网络化、流程化、规范化、智能化，保证了线路设备巡视缺陷的及时处理。把供电企业内部办公专网扩展到移动领域，实现移动端与PC端的数据共享，能有效促进企业管理模式的创新和发展。

该系统可与电力企业现有信息系统无缝连接，可有效地了解和检查巡线工作状态、及时发现线路的缺陷情况，提升供电设备运行安全性、降低生产运营成本和巡检人员的劳动强度，具有低成本、轻便易操作、使用持续时间长等显著优点。该系统可以帮助线路巡检人员彻底摆脱容易出错、不易保存的纸记录方式，实现无纸化办公，大幅度提高了巡检质量，规范了巡检标准，有效降低人为因素带来的漏检或错检问题，彻底消除了标准不统一、责任不明确等问题；同时加强了运行巡检工作的过程控制与监督，使部门管理层有效监督人员的工作状态成为可能，实现巡检工作电子化、信息化、智能化，从而最大程度提高工作效率，最终保证输变电设备的高效率、低故障率安全和可靠运行。本系统使得线路、生产人员改变传统的工作方式，一改靠经验、靠提醒、靠督促的管理模式，使其有更多的时间和精力投身到一线缺陷的发现和管理工作中去。

2系统设计

输配电线路巡检系统的总体技术架构分为三部分。其中，移动应用端与服务中心之间采用M/S移动技术架构，GIS图形编辑系统采用C/S架构，后台管理的应用系统采用B/S架构。

系统建设充分考虑到应用的便利性和扩展性，它采用3G无线通讯数据交换技术，充分利用移动终端设备的特性及便携式数据采集装置，构建了独特的新型的网络移动软件架构M/S（Mobile/Server）智能巡检体系。

输配电线路（电缆）巡检系统建设分为服务中心和移动应用端两个大的子系统。

2.1服务中心子系统

服务中心子系统由外网通信服务器、外网巡检目标监控程序、图形编辑系统（C/S）、内网B/S后台应用四个部分组成。主要实现的工作内容如下：外网通信服务器：负责与移动应用端之间的数据通讯，包括向移动应用端发送数据、接收移动应用端发送回来的数据；巡检目标监控程序：在外网通信服务器上部署了巡视目标监控管理程序，负责实时监控外业巡检人员的作业状况及当前位置分布；GIS图形编辑系统（C/S）：它是面向图形数据管理人员的可操作系统，用来维护编辑上虞地区的电网线路设备数据的GIS图形应用系统；B/S客户端应用：它是面向最终用户的可操作系统。用户通过客户端应用可以实现巡检任务单管理（制定、查询、归档）、巡视结果的管理（缺陷查询和统计、到位率情况统计、巡视轨迹回放）、电网台账数据的查询及GIS图形基本功能等。

2.2移动应用端子系统

它结合GPS、GIS、无线数据传输技术，在便携数据采集交换协议支撑下完成户外巡检工作。移动应用端主要实现的工作内容如下：随时随地无线下载巡检任务及其相关设备资料。巡检系统通过无线通讯模块，实现远程下载大数据量的巡检任务数据，并在下载过程中对数据的完整性进行检查，避免由无线网络的不稳定性导致的数据片断的产生；标准化的缺陷录入。系统根据巡检对象的性质自动列出可供巡检人员选择的标准缺陷；巡检记录即时上传。凭借无线传输的强大优势，巡检人员可就地将巡检记录发送到服务应用端，而无需等待返回服务应用端之后再上传巡检记录；实时发送GPS位置信息。本巡检系统在工作过程中能实时地向服务应用端发送本机的GPS位置信息，确保服务应用端实现巡检人员目标监控功能。

所有经巡视修改过的设备资料数据、巡视记录数据以统一的巡视结果包形式在巡视工作完成后由工作人员通过有线（无线）的方式上传到外网服务器上。一些重大的缺陷记录可以设定实时上传。

3系统特色

系统开发自始至终结合线路运行的实际，并广泛应用新技术，这样既符合巡视管理的规范，又具有一定的工作弹性。应用系统在规划、设计、建设过程中，对巡检设备的操作系统、移动通信数据交换、移动巡检图形标准、巡检工作管理始终以主流的、通用的标准为目标，努力实现应用系统的适用推广的要求。

3.1先进的主流操作系统

本系统的移动终端设备采用的是Android操作系统的便携式平板电脑，Android是一种以Linux为基础的开放源码操作系统，非常稳定，主要使用于便携设备。Android有着丰富的开发环境，包含设备模拟器、工具、调试器、内存和性能分析工具以及Eclipse集成开发环境插件。Android系统代码精简，运行速度快。Android系统操作界面人性化，画面酷炫华丽。而将巡检系统应用到Android操作系统上在国内电力线路巡检中处于领先地位。

3.2移动通信数据交换标准

应用系统建立基于TCP/IP的移动通信内部机制，实现对中国联通通信网络的CDMA卡的广泛支持。

3.3移动巡检图形标准

应用系统使用的图形数据，采用第三方图形数据标准，可以直接使用目前流行的GIS平台输出的缓存瓦片图形格式标准，图形检索和浏览都非常快速，而且保证了与现有的电网线路设施的同步更新。

3.4管理数据库标准

应用系统后台管理数据库全面支持Oracle、SQL Server、DB2等关系型数据库，移动终端设备采用SQLite结构化的数据存储数据库，各个数据库均采用标准的SQL语句，保证巡检系统与后台管理系统之间的数据交换高效通畅。

3.5便捷安全的系统部署

移动端应用系统全部文件经加密后灌装在标准的SD卡中，同时，应用系统在使用运行过程中采集数据和收发的任务单也全部存储在随机的SD卡中，充分保证了使用的便捷性和数据的安全性。

4社会经济效益分析

系统的建设改变了传统的线路巡线方式，适应了现代化、高质量的电网运行维护要求，同时也深化了线路管理的信息化建设，取得了良好的社会和经济效益。

4.1经济效益

采用本系统所带来的直接和间接的经济效益可能来自于三方面：利用新技术可更迅速、更客观准确地掌握线路的真实运行状态，从而直接带来管理成本的降低；利用新技术提高工作效率，管理部门提供正确的决策信息，全面提高供电可靠率，有利于社会经济建设；系统具有开放性和可升级的特点，使系统的生命力不受外部系统的影响，这是企业降低总体运营成本（TOC）的有效途径，也将直接产生经济效益。

总之，在电力局内部的信息移动化工程建设过程中，巡检系统率先实现移动化将是一个很好的开端。

4.2社会效益

本系统带来的最显著的社会效益在于，通过先进的科技手段，大大缩短了缺陷从发生到发现再到处理的时间周期，从而降低了故障的发生率，提高了对突发事件的响应和处理能力，有效地保障了企业的安全生产和人民群众的切实利益。

本系统已成为了线路管理信息化的有机组成部分，使得线路管理的信息化工作朝着更加完备、更具体系的方向发展。

5结语

上虞市电力局的“基于Android平台的移动GIS输配电线路巡检系统”从用户实际工作出发，从实用性、易用性角度进行产品定位。

从表面看本系统解决了供电局户外线路设备的维护巡视问题，而实质上从管理角度有效解决了传统巡检管理中信息不准确、人员不到位的弊端，使得巡检工作能够切实有效地进行。从全局把握设备设施的空间分布情况、使用情况等信息，历史信息曲线，主要应用于电力网络的日常运营工作。

系统采用移动终端作为前端信息载体和无线通讯工具，为电力部门提供各种及时地运维信息，加大电力运营的监控力度，降低电力事故的发生频率。实现电力生产管理工作革新，摆脱传统的作业模式，增强系统的可视化程度，提高工作效率和管理效率，提高电力管理素质和劳动生产率，同时为供电可靠性提供了较好的技术支持，减少了停电事故的发生。

所以，做好巡检工作对电力生产设施的正常运行、保障企业安全生产和人民的生命财产都有着极其重要的意义。

参考文献

[1]龚健雅，等．当代地理信息技术[M]．北京：科学出版社，2004.

[2]刘光．地理信息系统二次开发（组件篇）[M]．北京：清华大学出版社，2003．

作者简介：高捷（1976-），男，浙江省上虞市电力公司工程师；何斌棋（1987-），男，浙江省上虞市电力公司助理工程师；陈光（1981-），男，上海杰狮信息技术有限公司助理工程师。

（责任编辑：周加转）