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摘 要：随着变电站的不断增长，记住每个分布在台州各地变电站点的位置非常困难，沿途道路安全信息更是难以掌握。本文提出一种变电站检修导航系统，通过GIS平台，采用GPS导航系统确定变电站点地图信息和沿途安全信息，保障电力检修出行快速、安全、及时、准确。
关键词：变电检修；安全导航；GPS；GIS
【分类号】：TP242.2
The research of substation equipment reparation navigation system
（Taizhou Power Supply Company， Taizhou 317000， China）
ZENG Xiao，Sang Hong， Huang Jie，Zhang Hao
Abstract： With the increasing of the substations in Taizhou， it is especially hard to memorize the locations of all substations， and to have good control of the traffic information along the way to all substations for sake of safety. This thesis， in order to improve the situation， intends to propose a safety navigation system with the help of GIS platform. The system applies GPS navigation system to locate the specific substation and check the traffic situation along the way so to achieve quick-response， safety， in-time and accuracy of service in the substations.
Key words： substation equipment repair， safety navigation， GPS， GIS
0 引言
随着电网的快速发展，台州电网变电站已有140多坐。按照每年新增10多坐变电站的速度，2015年末台州电网将拥170坐变电站。这些变电站，再加上风电场、水电站等各类电站，台州电业局的维护站点近200个。
变电站的不断增长，如此数量的站点，分布在台州各地，记住每个站点的位置，是每个员工，更是每个司机头疼的问题。有些变电站建在偏远郊区，道路崎岖，难以发现；有些变电站建在市区，由于城市化进程加快，使得这些变电站淹没在高楼大厦之中，更难以发现。
我局椒江基地已经在开工之中，在不远的将来就将迁往椒江。届时，可能会有一批司机面临更换。大量的新司机不熟悉各地变电站情况，将是一个巨大的安全隐患。
1 當前导航系统简介
电子导航系统是利用GPS进行全球各地全天候无线电导航和定位。目前市面上已有许多GPS导航系统，如：车载导航系统、手机导航系统。他们都已经非常普及，我局的少数车辆也配备了此类导航系统，但此类车载GPS导航系统都为商用，如果每辆车都安装此类导航系统，价格过于偏高。同时这种导航系统是基于大众使用，主要提供路径导航，他们虽然便于使用，却几乎都没有提供二次开发接口，因而很难在其基础上开发新的应用。上面没有任何变电站的标注，更没有沿途安全信息，以至于GPS导航系统在电力工程车辆上使用的实用性较低。
2. 变电检修导航系统
变电检修导航系统：是指在变电检修工作中，以浙江省电力公司PMS系统中的GIS平台为中心，通过采用一系列现代化的先进的通信技术、数码采集技术，广泛、全面、迅速地收集地图信息和沿途安全信息，安全优先，兼顾效率，为司机、员工科学出行和决策提供辅助信息，使车辆安全、迅速地到达目的地。
用网络化、信息化的手段建立一套电网安全导航系统，将导航信息、安全信息保存下来，为变电检修车辆的安全高效出行提供可靠支持。该系统不仅提供导航路径，而且能提供沿途危险点、重要路况，以及变电站信息及周围标志性建筑。
3. 系统设计
变电检修导航系统包括GPS导航终端和服务器监控维护工作站两部分组成。GPS导航终端和监控维护工作站通过GPRS网络或3G网络进行双向的数据传输。
GPS导航终端用来实时接收GPS卫星信息进行导航，并可以确定车辆当前的位置，通过GPRS或3G网络通信回传到监控维护工作站上。具备按时间间隔回传和按行驶距离回传两种方式。
监控维护工作站负责GIS地理信息系统管理、车辆数据的接收等资源信息的管理、历史记录的存储、数据分析和存档等任务。监控维护工作站能够灵活的访问GIS地理信息系统和其他图形系统，自动获取设备图形信息和设备变更信息。包括变电站的地理空间信息。还可以基于浏览器以B/S方式进行安全的发布，浏览。
系统的逻辑结构包括数据层、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层、表现层几个部分：
3.1 数据层
数据层是GIS平台管理的各类数据的物理存储，数据存储通过Oracle数据库和GE Smallworld数据库连接，文件存储服务来实现。数据库存储的内容主要包括基础地理数据、电力图形数据、电力拓扑数据、资源属性数据；文件存储包括现场变电站信息和路径的信息等。
3.2 数据访问层
数据访问层是对平台中的各类数据提供统一的访问接口，其包含了多种访问方式：矢量图访问、栅格数据访问，属性数据访问，文件访问及数据间代理。 3.3 应用逻辑层
应用逻辑层是在数据访问层的基础上建立的各类功能组件，实现图形管理的各类功能。其包含了权限管理、专题图管理、定制编辑、通用编辑、查询定位、空间统计、拓扑分析、模型关系这些功能。
3.4应用服务
应用服务将应用逻辑组件封装为服务供各类应用调用，主要包括以下几点
1）图形浏览服务：包括所辖范围变电站名称、变电站主要线路图、变电站周边信息图、电网拓扑浏览、图形管理等，该服务主要为变电检修安全导航提供图形数据的浏览。
2）查询定位服务：是查询地图信息和沿途安全信息所需的定位，是系统性能优劣的关键所在。查询定位服务包含了基本信息查询，比如变电站数据、路径选择数据、道路安全风险数据、辅助信息等。查询定位服务进行安全导航风险控制，并给出选择方案。
3）矢量图形服务：通过调用该图形服务，调用此服务后得到字节数组，再还原为图形，然后在显示给浏览用户查看或做其它用途。矢量图形服务提供的图像服务，客户端调用服务后所得到的图像可直接查询图像上的特殊信息。
4）专题图服务：可以直接查询图像上的特殊信息（如自动搜寻变电站位置；某一类特定物体信息统计，如所有110kV变电站位置等）。
其可以通过GPRS通讯或者3G网络模块向监控维护工作站提供信息交换，将现场数据传输到动态数据更新模块中，实时对安全导航信息库进行动态数据交换数据，对数据库进行添加或修改。
3.5 表现层
表现层是展现给用户的应用系统包括了系统管理工具和典型应用框架（包括客服端用户界面）。其具有任务查询、内容查询、中间结果和方案结论、图形概览、并向用户输出导航系统的处理结果。系统采用B/S模式，利用面向对象技术，跨平台完成了导航终端和监控维护工作站开发，充分考虑了实时交互性。系统结构如下图1所示。
图1 系统设计图
4. 系统功能
变电检修GPS导航终端由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成。因此，整个变电检修导航终端包含两大功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过服务器监控维护工作站的电子地图上指示出它的所在方位；另一个是驾驶指南功能，可以将台州地区的交通线路电子图存储在导航终端中，导航终端会显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，并包含周边变电站信息。在变电检修导航终端输入要去的目的地（变电站或输电线路），可预先编制出最佳的行驶路线。包括以下内容：
（1）系统主界面是一张地图，上面分布着局属各变电站。
（2）点击任一变电站，规划前往该变电站的路径信息。每个变电站应有多条路径可供选择。
（3）每条路径都有详细的导航信息，包括路段长度、转弯点、全程估算时间等。
（4）每条路径上还提供沿途危险点分布。
（5）变电站周围标志性建筑：采用数码摄像技术收集信息，将地标性建筑、变电站入口处等图像摄像后放在导航图上。
（6）数据共享：相关人员可以将带回的信息在系统上发布，做到信息共享。
（7）后台管理：系统管理人员可进行日常系统维护。
（8）数据备份：定期对相关数据进行备份，确保系统安全。
变电检修导航系统，它实现了现有导航系统的定位、导航等功能，并具备了安全风险数据和辅助变电检修功能，其预留开发接口，今后可与电力巡检等系统相结合。
5. 变电检修导航系统的特点
（1）同步化。以浙江省电力公司PMS系统中的电网GIS平台为基础，充分利用PMS系统中已维护的输变配电网数据以及地理沿布情况，已在GIS地图上标注的变电站信息，同步移动作业平台，在其基础上整合电子导航系统。
（2）集成化。软硬件及网络产品的集成，人与系统的集成，单一电脑终端同单位局域网信息系统的集成，组成了“无缝集成”的开放式系统，在全局范围内共享信息资源。
（3）智能化。面向日常工作，辅助人们完成智能性劳动，如：新站位置信息，沿途路况信息，不同路线效率与安全性对比，同一路线不同时间段路况对比，辅助决策及处理意外等。
（4）多媒体化。包括对数字、文字、图像、声音和动画的综合处理。
（5）运用电子数据交换（EDI）。通过数据通讯网，在计算机间进行交换更新和自动化处理。
6. 结束语
变电检修导航系统解决了工作中找不到变电所，在临抢修中浪费了大量宝贵时间的问题，还可能因为不熟悉沿途安全信息，而导致的车辆事故。变电检修导航系统的应用能够保障在电力检修出行的过程中，快速、及时、准确、直观、全面地收集到相关信息，降低潜在车辆行驶安全隐患，为领导了解检修工作的出行情況提供辅助决策信息，加强了指挥和控制的力度，提高了检修工作的效率。
参考文献
1 郭传奇，王明渝.基于GPRS通信技术的电力巡检系统设计[J].自动化仪表，2007，28（7）：39-42.
2 李海涛.GPS在电力自动化的应用研究[J].制造业自动化，2010（11）：73-75.
3 孔云峰，林珲.GIS分析、设计与项目管理[M].北京：科学出版社，2008
4 李洪涛.GPS应用程序设计[M].北京：科学出版社，2000.
关键词：变电检修；安全导航；GPS；GIS
【分类号】：TP242.2
The research of substation equipment reparation navigation system
（Taizhou Power Supply Company， Taizhou 317000， China）
ZENG Xiao，Sang Hong， Huang Jie，Zhang Hao
Abstract： With the increasing of the substations in Taizhou， it is especially hard to memorize the locations of all substations， and to have good control of the traffic information along the way to all substations for sake of safety. This thesis， in order to improve the situation， intends to propose a safety navigation system with the help of GIS platform. The system applies GPS navigation system to locate the specific substation and check the traffic situation along the way so to achieve quick-response， safety， in-time and accuracy of service in the substations.
Key words： substation equipment repair， safety navigation， GPS， GIS
0 引言
随着电网的快速发展，台州电网变电站已有140多坐。按照每年新增10多坐变电站的速度，2015年末台州电网将拥170坐变电站。这些变电站，再加上风电场、水电站等各类电站，台州电业局的维护站点近200个。
变电站的不断增长，如此数量的站点，分布在台州各地，记住每个站点的位置，是每个员工，更是每个司机头疼的问题。有些变电站建在偏远郊区，道路崎岖，难以发现；有些变电站建在市区，由于城市化进程加快，使得这些变电站淹没在高楼大厦之中，更难以发现。
我局椒江基地已经在开工之中，在不远的将来就将迁往椒江。届时，可能会有一批司机面临更换。大量的新司机不熟悉各地变电站情况，将是一个巨大的安全隐患。
1 當前导航系统简介
电子导航系统是利用GPS进行全球各地全天候无线电导航和定位。目前市面上已有许多GPS导航系统，如：车载导航系统、手机导航系统。他们都已经非常普及，我局的少数车辆也配备了此类导航系统，但此类车载GPS导航系统都为商用，如果每辆车都安装此类导航系统，价格过于偏高。同时这种导航系统是基于大众使用，主要提供路径导航，他们虽然便于使用，却几乎都没有提供二次开发接口，因而很难在其基础上开发新的应用。上面没有任何变电站的标注，更没有沿途安全信息，以至于GPS导航系统在电力工程车辆上使用的实用性较低。
2. 变电检修导航系统
变电检修导航系统：是指在变电检修工作中，以浙江省电力公司PMS系统中的GIS平台为中心，通过采用一系列现代化的先进的通信技术、数码采集技术，广泛、全面、迅速地收集地图信息和沿途安全信息，安全优先，兼顾效率，为司机、员工科学出行和决策提供辅助信息，使车辆安全、迅速地到达目的地。
用网络化、信息化的手段建立一套电网安全导航系统，将导航信息、安全信息保存下来，为变电检修车辆的安全高效出行提供可靠支持。该系统不仅提供导航路径，而且能提供沿途危险点、重要路况，以及变电站信息及周围标志性建筑。
3. 系统设计
变电检修导航系统包括GPS导航终端和服务器监控维护工作站两部分组成。GPS导航终端和监控维护工作站通过GPRS网络或3G网络进行双向的数据传输。
GPS导航终端用来实时接收GPS卫星信息进行导航，并可以确定车辆当前的位置，通过GPRS或3G网络通信回传到监控维护工作站上。具备按时间间隔回传和按行驶距离回传两种方式。
监控维护工作站负责GIS地理信息系统管理、车辆数据的接收等资源信息的管理、历史记录的存储、数据分析和存档等任务。监控维护工作站能够灵活的访问GIS地理信息系统和其他图形系统，自动获取设备图形信息和设备变更信息。包括变电站的地理空间信息。还可以基于浏览器以B/S方式进行安全的发布，浏览。
系统的逻辑结构包括数据层、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层、表现层几个部分：
3.1 数据层
数据层是GIS平台管理的各类数据的物理存储，数据存储通过Oracle数据库和GE Smallworld数据库连接，文件存储服务来实现。数据库存储的内容主要包括基础地理数据、电力图形数据、电力拓扑数据、资源属性数据；文件存储包括现场变电站信息和路径的信息等。
3.2 数据访问层
数据访问层是对平台中的各类数据提供统一的访问接口，其包含了多种访问方式：矢量图访问、栅格数据访问，属性数据访问，文件访问及数据间代理。 3.3 应用逻辑层
应用逻辑层是在数据访问层的基础上建立的各类功能组件，实现图形管理的各类功能。其包含了权限管理、专题图管理、定制编辑、通用编辑、查询定位、空间统计、拓扑分析、模型关系这些功能。
3.4应用服务
应用服务将应用逻辑组件封装为服务供各类应用调用，主要包括以下几点
1）图形浏览服务：包括所辖范围变电站名称、变电站主要线路图、变电站周边信息图、电网拓扑浏览、图形管理等，该服务主要为变电检修安全导航提供图形数据的浏览。
2）查询定位服务：是查询地图信息和沿途安全信息所需的定位，是系统性能优劣的关键所在。查询定位服务包含了基本信息查询，比如变电站数据、路径选择数据、道路安全风险数据、辅助信息等。查询定位服务进行安全导航风险控制，并给出选择方案。
3）矢量图形服务：通过调用该图形服务，调用此服务后得到字节数组，再还原为图形，然后在显示给浏览用户查看或做其它用途。矢量图形服务提供的图像服务，客户端调用服务后所得到的图像可直接查询图像上的特殊信息。
4）专题图服务：可以直接查询图像上的特殊信息（如自动搜寻变电站位置；某一类特定物体信息统计，如所有110kV变电站位置等）。
其可以通过GPRS通讯或者3G网络模块向监控维护工作站提供信息交换，将现场数据传输到动态数据更新模块中，实时对安全导航信息库进行动态数据交换数据，对数据库进行添加或修改。
3.5 表现层
表现层是展现给用户的应用系统包括了系统管理工具和典型应用框架（包括客服端用户界面）。其具有任务查询、内容查询、中间结果和方案结论、图形概览、并向用户输出导航系统的处理结果。系统采用B/S模式，利用面向对象技术，跨平台完成了导航终端和监控维护工作站开发，充分考虑了实时交互性。系统结构如下图1所示。
图1 系统设计图
4. 系统功能
变电检修GPS导航终端由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成。因此，整个变电检修导航终端包含两大功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过服务器监控维护工作站的电子地图上指示出它的所在方位；另一个是驾驶指南功能，可以将台州地区的交通线路电子图存储在导航终端中，导航终端会显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，并包含周边变电站信息。在变电检修导航终端输入要去的目的地（变电站或输电线路），可预先编制出最佳的行驶路线。包括以下内容：
（1）系统主界面是一张地图，上面分布着局属各变电站。
（2）点击任一变电站，规划前往该变电站的路径信息。每个变电站应有多条路径可供选择。
（3）每条路径都有详细的导航信息，包括路段长度、转弯点、全程估算时间等。
（4）每条路径上还提供沿途危险点分布。
（5）变电站周围标志性建筑：采用数码摄像技术收集信息，将地标性建筑、变电站入口处等图像摄像后放在导航图上。
（6）数据共享：相关人员可以将带回的信息在系统上发布，做到信息共享。
（7）后台管理：系统管理人员可进行日常系统维护。
（8）数据备份：定期对相关数据进行备份，确保系统安全。
变电检修导航系统，它实现了现有导航系统的定位、导航等功能，并具备了安全风险数据和辅助变电检修功能，其预留开发接口，今后可与电力巡检等系统相结合。
5. 变电检修导航系统的特点
（1）同步化。以浙江省电力公司PMS系统中的电网GIS平台为基础，充分利用PMS系统中已维护的输变配电网数据以及地理沿布情况，已在GIS地图上标注的变电站信息，同步移动作业平台，在其基础上整合电子导航系统。
（2）集成化。软硬件及网络产品的集成，人与系统的集成，单一电脑终端同单位局域网信息系统的集成，组成了“无缝集成”的开放式系统，在全局范围内共享信息资源。
（3）智能化。面向日常工作，辅助人们完成智能性劳动，如：新站位置信息，沿途路况信息，不同路线效率与安全性对比，同一路线不同时间段路况对比，辅助决策及处理意外等。
（4）多媒体化。包括对数字、文字、图像、声音和动画的综合处理。
（5）运用电子数据交换（EDI）。通过数据通讯网，在计算机间进行交换更新和自动化处理。
6. 结束语
变电检修导航系统解决了工作中找不到变电所，在临抢修中浪费了大量宝贵时间的问题，还可能因为不熟悉沿途安全信息，而导致的车辆事故。变电检修导航系统的应用能够保障在电力检修出行的过程中，快速、及时、准确、直观、全面地收集到相关信息，降低潜在车辆行驶安全隐患，为领导了解检修工作的出行情況提供辅助决策信息，加强了指挥和控制的力度，提高了检修工作的效率。
参考文献
1 郭传奇，王明渝.基于GPRS通信技术的电力巡检系统设计[J].自动化仪表，2007，28（7）：39-42.
2 李海涛.GPS在电力自动化的应用研究[J].制造业自动化，2010（11）：73-75.
3 孔云峰，林珲.GIS分析、设计与项目管理[M].北京：科学出版社，2008
4 李洪涛.GPS应用程序设计[M].北京：科学出版社，2000.