孫小霞 景德鎮(zhèn)學院

電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

孫小霞 景德鎮(zhèn)學院

作為電力系統(tǒng)日常維護工作之一的巡檢工作具有重要的作用，但由于手工巡檢手段較落后，造成各類巡檢問題頻發(fā)。隨著科技的發(fā)展，各類現(xiàn)代化巡檢儀設(shè)備應運而生，較大地提升了巡檢的工作效率。本文結(jié)合現(xiàn)代軟件技術(shù)與智能技術(shù)對電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)展開探討。

電力巡檢；設(shè)計；實現(xiàn)

前言

隨著現(xiàn)代技術(shù)的日益推進，建立在智能操作系統(tǒng)之上的手持設(shè)備開始逐步被應用，因此，電力巡檢工作也應與時俱進，實現(xiàn)其便捷化、人性化、智能化發(fā)展[1]。本文對電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)展開了較為具體地闡述，明確了智能設(shè)計與開發(fā)的方向。

1.研究目的

本文的研究目標是實現(xiàn)電力巡檢的標準化與智能化，使標準化管理方面存在的各類問題得以解決，配電設(shè)備檢修工作得到推廣，適度降低對工作人員現(xiàn)場熟悉度的要求，實現(xiàn)安全、減負、規(guī)范、可控的現(xiàn)場作業(yè)目標[2]。促進電網(wǎng)運行從個性化轉(zhuǎn)向標準化管理，從粗放化轉(zhuǎn)變?yōu)榫毣芾怼，F(xiàn)階段，隨著移動操作系統(tǒng)（IOS、Android、Windows8等）的廣泛應用，手持設(shè)備巡檢終端也將進行相應的改革，拓展通用手持平臺，滿足社會發(fā)展的需要。本文以GPS/GIS小型無人機為基礎(chǔ)，研制電力巡檢系統(tǒng)，充分發(fā)揮小型無人機的優(yōu)點，以替代人工與直升機開展電力系統(tǒng)巡檢任務。

2.關(guān)鍵技術(shù)

設(shè)計模式。采用設(shè)計模式的目的是確保代碼的可靠性、易被理解、可重用，設(shè)計模式能夠?qū)崿F(xiàn)代碼編制工程化，其關(guān)注點是特定的設(shè)計問題與解決方法，同時對這些設(shè)計問題提出了能夠重復使用的解決之道。

軟件工程。該技術(shù)與軟件行業(yè)中的多個方面均有密切聯(lián)系，如工程模型、軟件管理、工程模型等。運用軟件工程手段能夠更科學地控制軟件的生命周期，處理軟件開發(fā)過程中的各類問題?？梢?，將軟件工程加入到軟件開發(fā)過程中具有重大意義。

UML，即統(tǒng)一建模語言，該技術(shù)能夠為各個階段的軟件開發(fā)給予 可視化與模型化支持。本文在設(shè)計階段創(chuàng)建了各個模塊的UML模型，將設(shè)計內(nèi)容明晰地展示出來，為設(shè)計文檔的形成提供了借鑒。

3.系統(tǒng)需求分析

3.1 可行性分析

（1）經(jīng)濟可行性。項目支出主要由開發(fā)費用、采購費用、軟件安裝費用、實施費用、維護費用移動流量支出、低值消耗品等構(gòu)成；項目收益包含硬件、軟件銷售收益，維護收益等。

（2）技術(shù)可行性。研究需要用到的技術(shù)有GPS、二維碼掃描、錄像、拍照等，此類技術(shù)都已具備較為成熟的解決方案。由于VS2012中，API在硬件設(shè)備方面給予的支持全面且多樣，所以無需對底層硬件接口技術(shù)實施復雜的開發(fā)便可應用。項目管理系統(tǒng)的技術(shù)成熟完善，對軟件開發(fā)人員而言并無較大的技術(shù)阻礙。

（3）項目組通過細致調(diào)研，同時具備有關(guān)科研項目經(jīng)驗；此研究思路條理清晰，具有可靠性與可行性；項目組關(guān)鍵成員均為電氣與通信工程專業(yè)人才，具備扎實的理論研究基礎(chǔ)，技術(shù)開發(fā)水平較高，且項目管理經(jīng)驗豐富，已經(jīng)實現(xiàn)了多項課題研究，為該申請項目的開發(fā)及研究工作打下了堅實的初期基礎(chǔ)，可確保該項目研究任務的有效實施。綜上，完成該項目的預期目標是可行的。

3.2 非功能性分析

電力巡檢作業(yè)系統(tǒng)應與工作人員的工作習慣相符，將解決巡檢問題作為基礎(chǔ)，并具有安全、可靠、實用的特點，系統(tǒng)的非功能性需求值得關(guān)注的問題有以下幾點。

（1）確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)運行時，平板設(shè)備硬件應有較強的戶外環(huán)境適應性，當設(shè)備受損時也能夠保證作業(yè)的開展。設(shè)備應具有可替代性[3]，同時要保障數(shù)據(jù)安全。

（2）保障系統(tǒng)運行穩(wěn)定。不存在惡性異常事件，如數(shù)據(jù)丟失、崩潰、卡機等，保證電池供電穩(wěn)定，系統(tǒng)24小時均可正常運行，且硬件設(shè)備不受電磁、濕度、溫度等影響，

（3）系統(tǒng)應與電力系統(tǒng)的內(nèi)部規(guī)范相符，按照各項規(guī)范標準作業(yè)，重視信息安全防護，滿足信息安全保護要求。

4.研究試驗方式

（1）根據(jù)目前國內(nèi)在巡檢方法上的缺陷，綜合GPS的準確定位、GIS 的地理信息分析能力以及小型無人機巡檢的功能，設(shè)計整體研究方案，同時詳細分析和設(shè)計了各個功能模塊。

（2）無人機在飛檢時，為防止其因極端天氣情況或其他危害性因素導致其垂直下墜，損壞線路的現(xiàn)象發(fā)生，同時應符合巡視質(zhì)量標準，防止其受到線路電磁場的干擾，確保無人機飛行空間的充裕性。無人機沿線路飛行的過程中應同線路邊線應設(shè)計相應的空間距離，該距離的確定應在多次試驗的基礎(chǔ)上進行設(shè)定。

（3）按照課題的要求進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫開發(fā)，由非空間數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。在學習與深刻調(diào)查研究的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在開發(fā)方面存在的問題進行解決，并使系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具備獨立性、規(guī)范性、重用性。

（4）試用并評定現(xiàn)階段使用范圍較廣的GIS軟件產(chǎn)品，并從中選擇適合的GIS軟件實行系統(tǒng)開發(fā)，同時分析運用有關(guān)軟件為平臺開發(fā)該系統(tǒng)的實現(xiàn)手段，設(shè)計地圖顯示與線路查詢子系統(tǒng)，并對其進行完善，包含線路地圖的平移、縮小、放大，巡檢可視化之中的鷹眼圖、線路長度測定，相關(guān)線路信息查詢等功能。

（5）將GIS與 GPS充分有效地結(jié)合，使GIS系統(tǒng)中動態(tài)顯示GPS信息與GPS接收機信號讀取、傳遞等功能得以實現(xiàn)。

（6）針對系統(tǒng)可靠性與安全性問題，擬采取權(quán)限管理與身份驗證結(jié)合的手段來實現(xiàn)系統(tǒng)訪問，應對數(shù)據(jù)庫的恢復以及備份功能進行設(shè)計。

5.項目的特點與創(chuàng)新點

GPS/GIS小型無人機進行電力系統(tǒng)巡檢任務時，具備效率與費用之比高，可較大程度地發(fā)揮設(shè)備性能，不受地形限制等優(yōu)點，并且不需要顧及其因突發(fā)狀況而意外墜毀所造成的機上工作人員傷亡等問題；運用無人機開展檢修、巡視專業(yè)時，巡視結(jié)果主要通過專業(yè)人員與機載儀器進行分析、判斷；進行檢修作業(yè)時，能夠?qū)崿F(xiàn)多個工作點的快速跨越，從而使巡檢的質(zhì)量 與效率得到了極大地提升，也使運行維護的成本明顯下降。因輸電線路及其桿塔的方位與地理空間條件聯(lián)系緊密，并且線路數(shù)據(jù)種類繁雜、工程圖巨大，而GIS地理信息系統(tǒng)具備統(tǒng)計空間與屬性信息、反映地理空間關(guān)系的能力，所以將GPS/GIS使用到小型無人機電力巡檢任務中則可為輸電線路的檢修與運行帶來更多的便捷。此外，現(xiàn)階段國內(nèi)還未徹底實現(xiàn)將小型無人機與GPS/GIS相結(jié)合應用至電力系統(tǒng)巡檢工作中。

[1]陶承志，黃禹銘，李宇程等.無人機電力巡檢技術(shù)[J].中國科技信息，2016（18）：25.

[2]臧勇，王長寧等.變革時代電力巡檢面臨的挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)變[J].電子世界，2016（10）：187-190.

孫小霞，1980.6，女，漢族，籍貫：山東 壽光講師.研究方向：電子通信

基于GPS/GIS小型無人機的電力巡檢系統(tǒng)的研究設(shè)計（編號：GJJ151284）