电力GIS数据采集系统设计与开发

陈 亮，王剑锋，单宝麟，解伟光，王炳辉

(1. 国网天津市电力公司电力科学研究院，天津 300384； 2. 国网天津市电力公司，天津 300010； 3. 天津市普迅电力信息技术有限公司，天津 300384)

电力GIS数据采集系统设计与开发

陈 亮1，王剑锋2，单宝麟3，解伟光3，王炳辉3

(1. 国网天津市电力公司电力科学研究院，天津 300384； 2. 国网天津市电力公司，天津 300010； 3. 天津市普迅电力信息技术有限公司，天津 300384)

为提高电网GIS数据采集的工作效率，保证电网GIS平台空间数据及属性数据的整体性、完整性、准确性和及时性，综合运用现代的Ntrip网络RTK技术、移动GIS技术、数据库技术和RFID识别技术，成功研发了电力GIS数据采集系统。实际工程应用表明，该系统提高了采集的工作效率，可有效满足电网GIS采集的工作需要。

电网GIS；移动GIS；RFID；GPS测量；数据采集

随着电力事业的蓬勃发展和体制变革的不断深入，我国电力企业发展重点从原来的生产发电深入到用电管理。据了解，目前电力企业的电网资源空间数据主要存在于其下属县公司GIS中。由于建设与录入数据存在偏差、后期更新制度不完善等原因，很多地区的电力设备信息缺失，数据难以核实，缺乏一张完整的线路图。对很多地区而言，电力设备信息不明阻碍了电网资源全覆盖建设进程，也给设备检修维护带来很大困难。同时，我国大部分电力企业、公司普遍存在电力设备信息调查技术手段陈旧、人少设备多、采集效率低等问题。

因此，如何采用现代技术快速准确地采集电网资源的数字信息，实现对区域电网资源全面彻底的普查，保证电网GIS平台空间数据及属性数据的整体性、完整性、准确性和及时性，是电力企业面临的一大技术难题。本文开发的电力GIS数据采集软件就是综合运用现代的Ntrip网络RTK技术、移动GIS技术、数据库技术和RFID识别技术来解决这一难题。

1 系统总体框架

1.1 总体设计原则

电力GIS数据采集软件采用了网络RTK、移动GIS、数据库和RFID识别等多种先进技术，虽然较为复杂，但总体架构设计科学合理。为确保有效支撑软件的建设、实施和运行，软件设计必须遵循规范性、实用性、可靠性、可扩展性、安全性和先进性等原则。

1.1.1 规范性原则

从数据采集到管理，从技术流程到操作流程，从数据质量到成果标准都明确给予规定。软件架构设计各部分内容，遵循《国家电网公司应用软件架构设计规范》《国家电网公司软硬件目标架构设计规范》《国家电网公司应用安全设计规范》，以及其他架构设计、技术规范和数据规范要求；同时，GPS技术开发遵循国际的通用协议Ntrip和NMEA。

1.1.2 实用性原则

系统集多种技术于一身，能够快速测量、高效采集数据，实现电网设备采集全覆盖，优化采集流程，最大化实现数据的自动化处理，提高采集精度和采集效率。

1.1.3 可靠性原则

软件采用模块化设计方法，降低了软件的复杂度，使软件设计、调试和维护等操作变得简单而又全面，保证了软件运行的高度可靠。

1.1.4 可扩展性原则

为满足当前用户对系统的要求和今后系统的扩充，系统采用柔性设计，充分考虑各层面的可扩展性，包括系统硬件架构、软件架构、系统接口和数据架构等，为今后系统的扩展升级留有余地。

1.1.5 安全性原则

电力GIS数据采集系统遵循《国家电网公司信息安全防护体系》要求，并结合相应电网业务应用的特点，采用相关安全机制和技术手段保障系统的应用安全、数据安全、主机安全、网络安全、物理安全。

1.1.6 先进性原则

系统综合运用Ntrip网络RTK定位技术、移动GIS采集技术、数据库管理技术和RFID识别技术，保证了系统的先进性。

1.2 总体技术线路

1.2.1 技术选型

从移动GIS技术上考虑，ArcGIS Mobile作为目前主流的移动GIS解决方案之一，可将ArcGIS的应用扩展到野外，且支持基于Eclipse的Android开发环境，对移动采集设备有很好的支撑。另外，从数据库技术上考虑，SQLite是一款轻量级的关系型数据库，占用资源少，支持Android操作系统，完全符合Android移动操作系统，且作为开源平台，用户可以免费下载、开发和部署，因此使用SQLite数据库是一种非常好的选择。Java开发语言通过ODBC接口操作SQLite，它在数据存储、管理、维护等各方面功能都非常强大。

因此，笔者选择Eclipse 3.7.2(Indigo)作为软件开发工具，以Java作为开发语言，以SQLite 3.7.4作为系统的数据库，在Android 4.1.2环境下用ArcGIS API for Android进行移动开发。

1.2.2 开发资源

在进行系统开发之前，需准备以下开发资源：

(1) 开发工具：Eclipse 3.7.2(Indigo)。

(2) Java开发工具包：Java Development Kit (JDK) 7。

(3) Android插件：The Android Development Tools (ADT) Plug-In for Eclipse。

(4) ArcGIS插件：The ArcGIS API for Android Eclipse Plug-In for Eclipse。

(5) 调试设备：Android智能手机一部(机型为三星 GALAXY Note II N7100)。

1.3 系统总体架构

系统的硬件主要涉及两部分；一是具有无线网络通信、蓝牙连接和RFID扫描等功能的移动设备，以加载电力GIS数据采集系统软件，用于电网资源采集、管理、分析及GPS接收机的连接控制；二是具有网络RTK的GPS接收机，用于快速获取电力设备点的空间信息。

系统的软件主要由工程管理、数据采集、点位测量、图形操作、数据管理5大模块组成，其架构如图2所示。

1.4 模块功能设计

1.4.1 任务管理

任务管理模块的主要功能是对不同任务的数据库文件进行管理，包括数据库文件的创建、打开、导入和导出等。每个任务的数据库则保存该任务的电网资源设备数据信息，包括属性信息和空间信息，并且默认存放在系统prj文件夹下，数据库名即为任务名。

图1 系统功能模块架构

1.4.2 数据采集

数据采集作为整个系统设计的初衷，采集的信息包括设备唯一条码、设备地理位置、设备拓扑关系和设备附属信息等。因此，该模块主要用于设备信息的快速采集。采集过程为：扫描设备唯一条码获取设备信息(提取现有数据)，补全缺失属性信息，由于现有数据不一定正确，因此需要再根据实际情况对数据信息进行校准；在所有信息都核准完毕后进行保存并将设备点展在图上，再从图上指定起点设备和终点设备，从而创建设备的拓扑关系。

1.4.3 图形操作

地图操作即是实现对地图的基本操作，包括图层的管理、地图的显示和地图的测距等。按照用途不同，图层可以分为基础地理信息数据图层和电网资源数据图层。图层的管理可以控制图层的可见性，通过这一操作用户可以随意浏览自己感兴趣的数据层。地图的显示包括地图缩放、地图漫游、搜索定位等操作，通过这些功能用户可很方便地定位到自己感兴趣的区域范围或某个特定的对象；利用地图的测距可计算出线路上任意两点间或多点间的长度。

1.4.4 数据管理

数据管理模块完成对采集成果信息的查看、编辑和输出。系统为用户提供了多种数据查看方式，如列表点击查看、条件查询查看、图上点击查看等。对于粗差或异常值，用户还可以通过编辑功能来更正这些信息，并将正确的信息保存到数据库中。对于成果信息，用户需要将其输出为标准的台账模板，以便成果资料导入国网GIS平台。

1.4.5 系统设置

系统设置包括蓝牙连接配置、GNSS参数配置等。蓝牙连接配置用于移动设备和GPS接收机间蓝牙配对并建立数据通信；GNSS参数配置用于设置CORS站接入点、数据源及CORS账号等信息，以便能够进行网络RTK高精度定位。

2 系统应用实例

为了验证该系统设计的合理性和项目应用的可靠性，以天津电网建设改造项目为例进行了系统测试应用。

图2

系统操作步骤分为3步：①加载现有地图数据(如图2(a)所示)，包括地形图和设备信息现状图，取代老式的作业图纸，这样既方便了用户携带浏览，又节约了打印图纸的成本；②现场数据采集(如图2(b)所示)，在野外现场利用该系统直接采集保存设备相关属性信息，并生成设备信息分布图，无须手工记录数据和绘制草图等传统操作；③输出成果台账数据(如图2(c)所示)，在外业数据采集完成后，可以将设备信息数据按照标准台账模板导出台账成果，省略了传统手工编辑台账的内业处理过程，大大提高了内业工作效率。3 结束语

本文从系统架构和功能设计方面对电力GIS数据采集系统进行了整体介绍，并以天津电网建设改造项目为试点项目对该系统进行了试用。应用表明，利用该系统进行数据采集，实现了电网设备信息采集的内、外业一体化，大大节约了数据采集人员的时间；此外，系统采用的网络RTK和RFID等测量技术，保证了数据采集的精度。

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DesignandDevelopmentofElectricPowerGISDataAcquisitionSystem

CHEN Liang1，WANG Jianfeng2，SHAN BaoLin3，XIE Weiguang3，WANG Binghui3

(1.The Electric Power Research Institute of State Grid Tianjin Electric Power Company, Tianjin 300384,China; 2. State Grid Tianjin Electric Power Company, Tianjin 300010,China; 3.Tianjin Richsoft Electric Power Information Technology Co.,Ltd., Tianjin 300384,China)

In order to improve the working efficiency of the grid GIS data acquisition, ensure the integrity, accuracy and timeliness of the power grid GIS platform of spatial data and attribute data, the electric power GIS data acquisition system is successfully developed, using the modern Ntrip network RTK technology, mobile GIS technology, database technology and RFID identification technology. Practical engineering application shows that the system improves the efficiency of the collection, which can effectively meet the needs of the grid GIS collection work.

state grid GIS; mobile GIS; RFID； GPS surveying; data collection

P208

A

0494-0911(2017)01-0151-03

陈亮，王剑锋，单宝麟,等.电力GIS数据采集系统设计与开发[J].测绘通报，2017(1)：151-153.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0034.

2016-04-12;

2016-09-30

陈 亮(1984—)，男，硕士，工程师，研究方向为电力信息系统管理及信息安全研究工作。E-mail: wbhcl@163.com