基于智能定位技術(shù)的監(jiān)理人員管控

王文珊（山西錦通工程項(xiàng)目管理咨詢有限公司， 山西 太原 030000）

國(guó)家電網(wǎng)公司提出的“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，為電力行業(yè)開(kāi)創(chuàng)新時(shí)代勾畫(huà)了新藍(lán)圖，而其中，“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理及應(yīng)用便捷靈活等特點(diǎn)的智慧服務(wù)系統(tǒng)[1]。輸變電工程建設(shè)環(huán)節(jié)的監(jiān)理管控是保障電網(wǎng)工程安全可靠的有力手段。利用智能定位和大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建管控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，能夠使監(jiān)理管控全過(guò)程實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)，保證現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理管控狀態(tài)的可感知性及信息化，可以進(jìn)一步提高監(jiān)理管理能力，提升電網(wǎng)建設(shè)水平。

1 監(jiān)理人員應(yīng)用智能定位的必要性

我國(guó)自1988年開(kāi)始工程監(jiān)理工作試點(diǎn)后，經(jīng)歷了準(zhǔn)備階段（1988年）、試點(diǎn)階段（1989年-1992年）、穩(wěn)步發(fā)展階段（1993年-1995年）以及全面推廣階段（1996年-至今），至1996年，工程監(jiān)理制度已在建設(shè)領(lǐng)域全面推行。目前，監(jiān)理工作覆蓋了房屋建筑、市政公用工程、冶煉、石油化工、水利水電、電力、公路、港航及通信等眾多類(lèi)別的工程項(xiàng)目。

（1）順應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，建立智能化信息化管理。為順應(yīng)新時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要求，推進(jìn)基建全過(guò)程管控進(jìn)程，應(yīng)用云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)及大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)和智能定位技術(shù)，打造“智能+”監(jiān)理管控服務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)提升監(jiān)理工作質(zhì)效，夯實(shí)安全管控基礎(chǔ)。

（2）打破輸變電工程地域限制，保證工程現(xiàn)場(chǎng)有效管控。我國(guó)西部、北部地區(qū)能源資源豐富，實(shí)施大規(guī)?！拔麟姈|送”“北電南送”是我國(guó)能源發(fā)展的重大戰(zhàn)略。東中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，用電基數(shù)大、比重高，但一次能源資源匱乏，土地和環(huán)?？臻g有限，保障電力供應(yīng)的壓力較大。這就需要大力發(fā)展特高壓等大型輸變電工程。加強(qiáng)基建監(jiān)理人員管理，實(shí)時(shí)反饋建設(shè)過(guò)程施工狀態(tài)，以便有效解決工程現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，節(jié)省工程造價(jià)，提高工程建設(shè)質(zhì)量，保障電力的可靠輸送。

（3）提高監(jiān)理人員履職能力，提升工程管控水平。由于輸變電建設(shè)工程項(xiàng)目工期一般較長(zhǎng)，工程地點(diǎn)遠(yuǎn)離城市，為保證日常管控，監(jiān)理人員需長(zhǎng)期駐地，或就近聘用部分監(jiān)理人員，這種情況會(huì)導(dǎo)致監(jiān)理公司不能及時(shí)管控監(jiān)理人員的到崗到位情況，易出現(xiàn)空崗、漏崗現(xiàn)象，使工程現(xiàn)場(chǎng)失去監(jiān)理管控，監(jiān)理人員未履職盡責(zé)[2]。

2 適用于輸變電工程的智能定位技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)特高壓工程一直處在穩(wěn)步建設(shè)的過(guò)程中，輸配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速。1924年，江蘇建成第一條33 kV 輸電線路，1935年，東北出現(xiàn)154 kV輸變線路。1949年-1978年，電網(wǎng)共建成533 km的330 kV輸電線路及22 672 km的220 kV輸電線路，變電設(shè)備49萬(wàn)kVA和2 479萬(wàn)kVA。1981年，我國(guó)建成自河南平頂山至湖北武漢的第一條全場(chǎng)595 km的500 kV線路。目前，國(guó)家電網(wǎng)已累計(jì)建成“八交十直”特高壓工程，在建“四交一直”特高壓工程，在運(yùn)在建23項(xiàng)特高壓工程線路長(zhǎng)度達(dá)到3.3萬(wàn)km，變電（換流）容量超過(guò)3.3億kVA。作為世界首個(gè)1 000 kV高壓交流工程，晉東南-南陽(yáng)-荊門(mén)交流特高壓試驗(yàn)示范工程已經(jīng)投運(yùn)近10年。

2.1 輸變電工程特點(diǎn)

輸變電工程肩負(fù)著安全、高效地輸送、配送電力能源的重任，發(fā)揮著電網(wǎng)資源調(diào)配的作用，其工程建設(shè)包含電力專(zhuān)業(yè)的特殊性，融合了建筑建設(shè)、設(shè)備安裝、組塔架線及通信建設(shè)等諸多專(zhuān)業(yè)，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等建設(shè)管理人員又有其專(zhuān)業(yè)性的要求。輸變電工程可以分為交流輸變電工程和直流輸電工程，其中交流輸變電工程包括輸電線路和變電站（或開(kāi)關(guān)站、串補(bǔ)站），直流輸電工程包括輸電線路、換流站和接地極系統(tǒng)。從地域管理角度可以分為輸電線路和站內(nèi)工程（變電站、開(kāi)關(guān)站、串補(bǔ)站、換流站）。

2.2 智能定位技術(shù)

目前應(yīng)用于室外定位的主流技術(shù)主要有衛(wèi)星定位和基站定位兩種。衛(wèi)星定位即是通過(guò)接收衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位，衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有：美國(guó)全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、歐洲伽利略（Galileo）系統(tǒng)、中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其中GPS系統(tǒng)是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)。GPS定位系統(tǒng)精度高、覆蓋廣、全天候、高效率、多功能且操作簡(jiǎn)便，但需要搭建專(zhuān)業(yè)GPS芯片或設(shè)備，定位實(shí)現(xiàn)功耗大，需要大容量電池或電源支撐。

GPS定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分[2]（如圖1所示）。用戶設(shè)備主要是GPS接收硬件，主要功能為接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，獲得定位信息和觀測(cè)量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)定位。GPS定位信息不僅包括三維坐標(biāo)，還需要時(shí)間變量，滿足實(shí)時(shí)定位，定位原理如式1。

圖 1 GPS定位系統(tǒng)

其中，用戶設(shè)備坐標(biāo)設(shè)為（x，y，z），鐘差為Vt0。GPS衛(wèi)星坐標(biāo)為（xi，yi，zi），鐘差為Vti，di為GPS衛(wèi)星到用戶設(shè)備之間的距離。i=1、2、3、4。c為GPS信號(hào)的傳播速度（即光速）。

基站定位又叫作移動(dòng)位置服務(wù)（Location Based Service，LBS），是通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)（如4G）來(lái)獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息（如圖2所示）?；径ㄎ徊恍枰硗獯罱ㄓ布O(shè)備，但受限于運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)人煙稀少、地處山區(qū)及林區(qū)的輸電線路工程和偏遠(yuǎn)地區(qū)的站內(nèi)工程，運(yùn)營(yíng)商往往未搭建通信網(wǎng)絡(luò)，未設(shè)立服務(wù)基站，實(shí)現(xiàn)基站定位就需要搭建專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)，工程量大，實(shí)用性不強(qiáng)。

圖 2 基站定位原理

兩種定位技術(shù)的對(duì)比分析，如表1所示。

表 1 兩種定位技術(shù)的對(duì)比

3 智能定位管理系統(tǒng)

為搭設(shè)滿足輸變電工程管理需要，適應(yīng)監(jiān)理人員管控的定位管理系統(tǒng)，項(xiàng)目研究采用GPS定位系統(tǒng)為主，基站定位為輔的智能定位系統(tǒng)，通過(guò)GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)地圖展示，與工程現(xiàn)場(chǎng)、人員信息及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)（如記錄時(shí)間的圖片）疊加進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員到崗情況，動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員狀態(tài)，滿足監(jiān)理公司實(shí)時(shí)管控現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員的需求。智能定位管理系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。

3.1 硬件部分

監(jiān)理公司建立的這套智能定位管理系統(tǒng)的硬件部分包括采集應(yīng)用層、傳輸分析層及監(jiān)控應(yīng)用層，如圖3所示。

圖 3 定位系統(tǒng)架構(gòu)

采集應(yīng)用層包含采集和應(yīng)用兩部分。采集部分主要是利用GPS芯片或設(shè)備實(shí)時(shí)收集衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前監(jiān)理人員位置信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送至服務(wù)器。對(duì)于沒(méi)有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的輸變電工程現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)理人員的定位信息按時(shí)采集并存儲(chǔ)于手機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，待監(jiān)理人員移動(dòng)至有網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)并接入網(wǎng)絡(luò)后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。應(yīng)用包含監(jiān)理項(xiàng)目部電腦和監(jiān)理人員手機(jī)兩部分，分別實(shí)現(xiàn)監(jiān)理工程整體管控和監(jiān)理人員個(gè)人管控。

傳輸分析層包含傳輸和分析兩部分。傳輸主要通過(guò)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。分析主要由監(jiān)理公司監(jiān)控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。

監(jiān)控應(yīng)用層由監(jiān)理公司監(jiān)控顯示屏和監(jiān)控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，由顯示屏地圖動(dòng)態(tài)展示監(jiān)理人員位置信息，服務(wù)器智能化收集監(jiān)理管控?cái)?shù)據(jù)，留存監(jiān)理履責(zé)記錄。

現(xiàn)有的智能手機(jī)大多搭載GPS硬件芯片，支持輔助全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Assistant Global Positioning System，AGPS），可以在基站的輔助下將GPS定位精度提高到3.1 m，滿足輸變電工程的單個(gè)作業(yè)面的定位要求。此外，針對(duì)沒(méi)有基站信號(hào)的偏遠(yuǎn)地區(qū)可以尋求藍(lán)牙、ZigBee等技術(shù)進(jìn)行輔助定位，留存定位數(shù)據(jù)，待進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后再進(jìn)行上傳。

3.2 軟件部分

智能定位系統(tǒng)按照信息網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件部分分為三類(lèi)，第一類(lèi)面向公司管理人員，第二類(lèi)面向監(jiān)理項(xiàng)目部管理人員，第三類(lèi)面向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員。針對(duì)不同用戶，研究開(kāi)發(fā)了不同功能的應(yīng)用軟件。

采集應(yīng)用層面向第二類(lèi)和第三類(lèi)用戶，實(shí)現(xiàn)監(jiān)理項(xiàng)目部工程整體管控和監(jiān)理人員個(gè)人管控。工程整體管控是指第二類(lèi)用戶在項(xiàng)目開(kāi)工前錄入工程前期信息，建立工程信息檔案，并負(fù)責(zé)后期工程信息調(diào)整，為工程管理項(xiàng)目庫(kù)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。監(jiān)理人員個(gè)人管控是指第三類(lèi)用戶依據(jù)工程安全質(zhì)量控制要點(diǎn)，結(jié)合工程進(jìn)度，提前在手機(jī)應(yīng)用中設(shè)置上傳本人旁站、巡視內(nèi)容、日期及位置范圍，并在規(guī)定日期按時(shí)到崗到位，完成簽到、簽退、拍照等操作。

傳輸分析層以數(shù)據(jù)庫(kù)為主，結(jié)合GIS平臺(tái)，與工程現(xiàn)場(chǎng)、人員信息、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)（如記錄時(shí)間的圖片）疊加進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。包括工程管理項(xiàng)目庫(kù)、各級(jí)人員信息庫(kù)等。人員動(dòng)態(tài)信息庫(kù)主要包括姓名、身份證件號(hào)碼、部門(mén)、崗位、持證情況、人員圖片信息、聯(lián)系方式、位置信息及工作內(nèi)容等，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)理公司各級(jí)人員的統(tǒng)一管理。

監(jiān)控應(yīng)用層面向第一類(lèi)用戶，智能展示工程地圖信息，動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員到崗情況，并設(shè)立公司系統(tǒng)管理員權(quán)限，實(shí)現(xiàn)菜單、操作功能的權(quán)限管理，并通過(guò)人員管理組織機(jī)構(gòu)定義，實(shí)現(xiàn)不同人員對(duì)應(yīng)用權(quán)限、數(shù)據(jù)權(quán)限的查看及操作的統(tǒng)一身份管理。

4 定位管理系統(tǒng)的功能

4.1 實(shí)時(shí)定位監(jiān)理人員

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員需要在規(guī)定時(shí)間按時(shí)到崗到位，完成簽到、簽退、拍照等操作。GPS芯片或設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控應(yīng)用層，動(dòng)態(tài)顯示在監(jiān)控地圖中。在沒(méi)有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的輸變電工程現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)按時(shí)采集監(jiān)理人員的定位信息并存儲(chǔ)于手機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，待監(jiān)理人員移動(dòng)至有網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)并接入網(wǎng)絡(luò)后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

對(duì)于工程延遲或請(qǐng)假的監(jiān)理人員，應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)計(jì)劃外操作或請(qǐng)假審批以及工作交接，對(duì)無(wú)故不到崗的監(jiān)理人員自動(dòng)記錄其缺勤。將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員到崗到位及履職情況生成統(tǒng)計(jì)表格，作為監(jiān)理人員績(jī)效考核的重要依據(jù)。

4.2 軌跡管理

GPS芯片或設(shè)備實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，定位當(dāng)前監(jiān)理人員位置信息，并動(dòng)態(tài)傳輸至監(jiān)控服務(wù)器，服務(wù)器端接收人員位置信息后，智能保留一定時(shí)間內(nèi)的位置信息，并建立位置信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、挖掘，可以掌握監(jiān)理人員的活動(dòng)軌跡，并在地圖中顯示出來(lái)，從而達(dá)到約束監(jiān)理人員行為，促使監(jiān)理履職的合理化的目的。

4.3 工程地圖展示

通過(guò)監(jiān)理項(xiàng)目部對(duì)工程的整體管控操作，將輸變電工程智能化顯示于監(jiān)控顯示屏中，全局、動(dòng)態(tài)地展示出變電站圍墻范圍、區(qū)域劃分，輸電線路路徑走向、當(dāng)前作業(yè)位置等。同時(shí)能實(shí)現(xiàn)公司管理人員通過(guò)定位導(dǎo)航直奔工程現(xiàn)場(chǎng)（塔位）。

4.4 監(jiān)理履職記錄

記錄監(jiān)理人員旁站、巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，留存監(jiān)理人員管控記錄，將管控信息生成統(tǒng)計(jì)表格，將其中管控內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及整改情況進(jìn)行定期共享，留存寶貴的監(jiān)理工作經(jīng)驗(yàn)，提升公司整體監(jiān)理工作能力。

5 結(jié) 論

本文以輸變電工程建設(shè)為背景，在監(jiān)理人員應(yīng)用智能定位技術(shù)的需求下，分析了當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的GPS定位技術(shù)和基站定位技術(shù)，提出了以GPS定位為主，基站定位為輔的智能定位管理系統(tǒng)。智能定位管理系統(tǒng)包含了三個(gè)層次的軟硬件結(jié)構(gòu)，主要面向三類(lèi)用戶，通過(guò)建立工程管理項(xiàng)目庫(kù)和各級(jí)人員信息庫(kù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位、軌跡管理、工程地圖展示及監(jiān)理履職記錄等多項(xiàng)功能，將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理管控行為智能化、動(dòng)態(tài)化，將公司管控實(shí)時(shí)化、精準(zhǔn)化，將監(jiān)理履職記錄數(shù)據(jù)化、共享化。實(shí)現(xiàn)輸變電工程管控經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)分享，促進(jìn)監(jiān)理專(zhuān)業(yè)水平的提高，提升監(jiān)理工作質(zhì)效。