基于WebGIS 智能化电网带电作业系统的研究与应用

白祎花

（陕西财经职业技术学院，陕西咸阳，712000）

0 引言

近年来，随着我国经济建设的飞速发展，社会生产力水平的不断提高，保障供电可靠性也成为电力企业一项重要任务。带电作业是指在带电设备上直接进行检修的一项特殊工作，对保证电网的安全运行，提高电网供电可靠性，减少停电时间，提高检修效率，增加经济效益等都有十分重要的意义，也无疑越来越受到电力企业的青睐。

我国的带电作业技术要滞后于欧美等发达国家，目前大多数的供电单位在带电作业操作上还停留在人为调度、手工处理等滞后环节，既降低了工作的效率，也不便于日常工作的追踪管理，尤其在面对日益增长的用电需求，保障可持续供电，及时消除电网设备隐患，避免停电事故发生等多方面压力时存在弊端。提倡带电作业信息化、标准化、科学化是切实可行的，这也正是本文研究的重点方向。

通过结合信息化技术、地理信息数据，可以准确的构建电网的分布图形，利用GPS 移动终端设备，及一体化、可视化的操作平台，可以对施工现场进行采样，对作业地点进行定位，对工作任务进行查看，同时采用远程网络通信技术，可以对户外施工人员进行现场指导、异地监管，进而使电力企业带电作业达到先进科学的管理水平。

下面就基于WebGIS 的智能化电网带电作业系统的核心部分逐一进行阐述，说明如下。

1 WebGIS 技术

WebGIS 是指应用了互联网络的地理信息系统，利用网络技术发布地理信息，使得网络上的任意一个节点上的用户都可以浏览GIS 数据，也让传统GIS 具备了访问开放性、体系独立性、成本和维护廉价性。同时由于网络灵活分布的特点，让地理信息系统可以支持多数据来源，支持多用户并发访问等诸多性能。WebGIS是GIS 技术与组件技术、人机交互技术、及分布式技术的集成体现，也是当下GIS 系统发展的重要方向，近年来也越来越受到关注。

关于WebGIS 的研究、开发和应用，已从最初简单地在Web 上

发布地理信息，转变成针对地理数据互操作、空间信息服务等关键技术上，研发的重点也更多是面向系统的体系架构、数据的传输协议、采用的主体技术等多角度的考量。

近年来，开放地理信息联盟（Open Geospatial Consortium）和国际标准化组织（ISO/TC211）共同推出了基于Web 服务（XML）的空间数据互操作实现规范Web Map Service，Web Feature Service，Web Coverage Service 以及用于空间数据传输与转换的地理信息标记语言GML。这些规范为地理信息厂商建立一套完整、标准、通用的地理信息系统平台提供了必要的支持，也为地理信息数据的共享性和互操作性提供了可能。

2 带电作业系统开发平台

基于WebGIS 智能化电网带电作业系统的技术架构中主要应用了以J2EE 为基础的开源化软件产品，开发平台的层次在主体上分为三个部分，即数据层、服务层和展示层。其中数据层主要负责完成系统数据的存储，进行数据库表记录与数据对象映射，完成记录集与数据对象的转换。服务层是系统内部逻辑的处理，负责应用功能的发布、内外部借口的访问、核心组件的交互。展示层是系统人机交互的窗口，负责系统功能的展示集成。技术架构参见图1 所示：

2.1 数据层，带电作业系统中采用空间数据库Postgres 和文件数据库JackRabbit 作为存储的数据源。Postgres 中存储业务数据和空间数据，JackRabbit 中存储带电作业规程、工作票等电子化文档。

2.2 服务层，系统中采用Web 服务器JBoss 和空间GIS 服务器Geoserver，负责发布系统功能业务应用和地理空间信息的数据应用。其中应用支撑平台是指系统面向业务提供的分布式企业核心应用，诸如安全认证组件、工作流组件等，，从而保证系统安全、高效，内部协调一致。架构本身遵循面向业务、基于构件的思想，为业务功能的开发提供大量可复用的成熟构件，提供高内聚、低偶合的开发、运维环境。同时通过定义对外访问和集成接口（如GPS 手持设备接口适配器、短信网关接口适配器），使系统具备扩展性、集成性、稳定性。

2.3 展示层，系统采用富客户端RIA 技术，以Flex 技术为开发工具，并套用OpenScales 插件，进行WebGIS 业务功能的展示，以便于工作人员操作。

3 带电作业系统实施结果

本文研发的基于WebGIS 智能化带电作业系统是为电力企业打造的标准化信息管理系统，以带电作业的标准化作业指导书为依据，涵盖电力企业输电、配电带电作业业务，适用10kv、35kv、110kv、220kv 等多种电压等级，同时支持等电位、中间电位、地电位等作业方式，实现远程数据共享、多点协作访问、GPS 调度监管、现场作业指导等智能化功能，在保证带电作业安全可靠的同时，实现对以往作业项目优化处理，提高工作效率。主要功能模块包括作业项目管理、作业评估管理、手持设备管理、统计分析管理、基础信息管理、系统支撑管理六个部分。系统的功能如表1 所示：

3.1 作业项目管理，维护输电、配电管理中的带电作业项目，包括带电检测绝缘子、更换绝缘子、更换避雷器、更换防震锤、更换导线悬垂线夹、更换跌落保险、断开接引电气设备、修补线路导线、处理线路间隔缺陷、以及清理线路异物等。参照各带电作业项目相应的作业指导书，通过流程定义申请开启作业单，经过作业勘查，作业审批，施工设备领用，作业人员派工，现场作业监管，作业结果记录等工作流程环节，实现带电作业标准的流程化协同管理。流程调度过程中，会包含作业任务消息提示、作业限时督办等调度指令，客观上提高业务的处理效率。

3.2 作业评估管理，针对施工的带电作业项目方案进行后期的评估，通过对多个带电作业项目的数据对比分析，以此找出作业管理中的缺陷与不足，供后期制定带电作业方案中参照。另外还包括对带电作业指导书的电子化维护与查询。

3.3 手持设备管理，针对GPS 手持设备进行管理维护，包括带电作业任务操作、作业结果数据的同步，作业地点的地理导航，工作票的浏览，施工作业结果的维护等。借助GPS 设备的特点，可指导作业人员准确地到达施工地点，查看作业标准实施步骤，记录作业结果。同时通过远程连接访问，可使监控人员远端进行协调管理，便于及时发现、解决问题。

3.4 基础信息管理，完成系统内相关基础信息的维护，如设备库房管理、工器具管理、线路信息维护、电气设备维护、以及综合指标维护等。通过对这些数据的维护，可使电网线路更直观的进行空间地理形式的展现，同时对带电作业项目施工中的必要的条件提供信息化的支持。

3.5 统计分析管理，利用图形、图表等多种数据展示形式，对带电作业系统中涉及的工作量、数据量进行统计，同时可链接访问一次带点作业项目的详细数据，以及系统操作日志，当前在线用户等信息。

3.6 系统支撑管理，完成对系统底层的支持功能，如组织机构维护、人员帐号维护、角色权限维护、工作流程定义、工作流程监控、报表模板定义等。其中流程定义可使系统功能实现跨部门协同作业，权限管理可以保障系统的数据安全，通过电子签名、硬件因子等认证手段对操作人进行身份验证。

图3 工作要维护功能图

带电作业系统中WebGIS 技术的应用是一个较大的核心功能，通过对地理数据的图形化展示，让系统的使用人员更加直观完成对系统交互，应用GPS 手持设备，既客观对作业人员进行监管，也使得作业人员更加有效查看作业规程，记录作业结果，进行协调室内、户外人员的工作任务，降低作业强度。工作票是工作人员在现场依据和安全许可，系统通过对作业指导书的电子维护，可使作业人员依据相关标准进行现场远程访问监管，以规定的带电作业项目为例，可自动生成实际工作票模板，便于使用人员操作。

系统功能界面如下图2、图3、图4 所示：

4 带电作业系统部署

系统部署由四部分构成，分别是数据管理层、应用集群层，负载均衡层和网络访问层，如图5 所示。

4.1 数据管理层，完成空间数据库、文件数据库的管理分布。对于部分小规模用户可将数据服务器和应用服务器合并，但正常情况下，建议将两者分别部署在单独的硬件上，也可采用双机备份形式，提高数据访问性能。

4.2 应用集群层，应用层承担所有用户的Web 服务，以及整体系统的逻辑运算。在测试环境中，一台应用服务器一般承担250个用户并发访问。实际部署中，可根据用户数灵活设计部署多台应用服务器，以满足用户访问需求，防止系统负载达到临界值。

4.3 负载均衡层，为合理分配用户访问，充分利用系统资源，可采用专用的负载均衡设备，利用多种静态和动态负载平衡方法进行观测，进而跟踪一组服务器的动态性能级别，确保系统处于最佳资源分配状态。

4.4 网络访问层，系统可通过企业局域网、VPN 专用网、以及万维互联网络进行访问。图5

5 带电作业系统经济效益

系统实施以后，除了告别传统意义上的纯手工作业，加大无纸化办公的力度外，还大幅提高了带电作业的工作效率，增强了作业监控力度，通过对空间地理信息调用访问，工作人员可以准确的判定施工地点，缩短作业时间。对于远程数据接口调用，可以获取详细的作业信息，以及作业的操作流程，也便于远程协助人员及时进行作业监管提醒，增强作业人员的工作积极性，进一步打造团队意识。

结合系统实施前后的数据对比统计，以一个市级电力局为单位，观测3个月内的带电作业执行情况，具体数据参见表2，从而体现带电作业系统经济可操作性。

6 结束语

带电作业是保证电网安全经济运行的一项重要技术措施，是提高供电可靠性和设备完好率的必不可少的一项技术手段，是电力生产中的一项重大的技术成果，利用地理信息数据，实施带电作业系统的科学性、安全性、可操作性、便捷性将是一项有利于国计民生的技术，应当得到更充分的重视和推动。目前的带电作业系统还需要提高人性化设计，在保证安全的前提下，进一步增强系统的实时参照性，扩大市场影响力，但作为带电作业管理而言，实施WebGIS 为基础的带电作业系统是一项提升带电作业的标准化、信息化、规范化、科学化的必要手段，对促进带电作业的稳步发展，为社会创造出更大的效益都有着切实的意义。

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