７３Ｏ 电力与能源 第３８卷第６期 ２０１７年ｌ２月 基于定位系统和云计算的电缆线路智能巡检系统 陈 曲 （上海大学通信学院，上海２００４３６） 摘要：为便于对电缆线路设备巡检人员进行管理，结合卫星定位系统和云计算技术，设计了一种电缆线路 智能巡检系统。采用定位系统（ＧＰＳ）技术记录巡检路径，考察巡检人员是否按照规定的路径和顺序检查电缆 线路设备，采用云计算技术去考察巡检人员是否检查了某个设备，结合两种技术考察巡检人员进行电缆线路 设备检查时的操作规范性。它将克服基于信息纽扣巡检系统的信息纽扣存储空间小，易损坏且系统无法监 测巡检人员到位情况的缺点和基于无线射频识别技术（ＲＦＩＤ）智能巡检系统成本高，安装复杂，无法考察巡检 人员操作规范性的缺点，提高了巡检系统的可靠性。介绍了巡检系统的设计原理，技术运用以及软硬件的 实现。 关键词：巡检系统；电缆线路设备；卫星定位系统；云计算技术 作者简介：陈曲（１９９４一），男，硕士，从事无源室内定位、信号处理研究。 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—１２５６（２Ｏｌ７）０６—０７３０—０４ 中图分类号：ＴＭ７５ Ａｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐａｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃａｂｌｅ Ｌｉｎｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＰＳ ａｎｄ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ＣＨＥＮ Ｑｕ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅ ｆｏｒ ｐａｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃａｂｌｅ ｌｉｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａ ｎｅｗ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｖｉｓｅｄ ｂｙ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ＧＰＳ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｔ ｒｅｃｏｒｄｓ ｔｈｅ ｐａｔｒｏｌ ｒｏｕｔｅ ｂｙ ＧＰＳ，ｔＯ ｍａｋｅ ｓｕｒｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｐａｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｌｉｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅｇｕ— ｌａｔｅｄ ｒｏｕｔｅ ａｎｄ ｏｒｄｅｒ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｃａｎ ａｆｆｉｒｍ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｈａｖｅ ｃｈｅｃｋｅｄ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅ— ｖｉｃｅ．ＧＰＳ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｔＯ ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｌｉｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｃｈｅｃｋｅｄ．Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｔｈｅ ｉＢｕｔｔｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉＢｕｔｔｏｎ ｂａｓｅｄ ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｅ ｓｍａｌｌ ｍｅｍｏｒｙ；ｔｈｅｙ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ；ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｈａｖｅ ｃｈｅｃｋｅｄ ｔｈｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ ＲＦＩＤ－ｂａｓｅｄ ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ａｎｄ ｂｅｉｎｇ ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｓｔａｎｄａｒｄｌｉｚｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｓｏ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｅｙ ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｃａｂｌｅ ｌｉｎｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 随着中国经济的持续稳定增长和科技的发 展，对电力需求量大大增加，电力系统安全、稳定 的运行对人们日常生产生活和国家的振兴发展具 模的扩大及设备复杂程度的提高，设备巡检的任 务必将越来越重，定期的计划性巡检根本无法实 时反映设备的运行状况，不利于对设备故障早期 有重大的现实意义。电缆线路是城区配电网的关 键设备，其安全运行是保证配网供电可靠性的重 征兆的预测和更好地对设备进行状态评估，电力 企业都制定了设备的巡检措施及计划，同时要求 要保障。电力企业做好巡检工作是有效保证电缆 安全运行的关键任务。 我国巡检体系的建设与国际先进行列相比还 较落后，设备安全隐患问题相对严重，很多地区根 每个巡检人员将设备巡检规章制度落到实处，巡 检工作做到万无一失。但是，针对巡检工作是否 认真、巡检任务是否完成、巡检人员的到位情况及 巡检记录管理等问题，没有合理有效的管理、监督 本没有完善的巡检系统口 ］。目前巡检系统多采 措施，完全取决于巡检人员自己的工作态度，这样 管理者很难实时掌握巡检设备的真实情况，无法 用定期巡检，但随着电力系统容量的增大，电网规 陈 曲：基于定位系统和云计算的电缆线路智能巡检系统 ７３１ 监督巡检人员到位率，无法合理地考核评价巡检 人员的工作情况，同时巡检工作多采用纸质记录， 报告。这种巡检仪缺陷是：室外设备若受其他物 体的遮挡无法收到４颗以上的卫星信息，就无法 有效定位；一般手持ＧＰＳ接收机定位精度在 ２５ ｍ左右，当巡检设备分布集中时，从测得的 对巡检记录的检查、分析、保存和管理等非常不方 便，由此可见传统的配电巡检模式存在着很大的 弊端 ］。因此，在巡检工作中引入先进的智能化 巡检系统势在必行。 ＧＰＳ数据无法区分是哪个设备的数据。 ２ 系统设计的理论依据及原理 针对现有电子巡检系统的优缺点，综合ＯＰＳ ｌ巡检系统现状分析 随着计算机技术与物联网技术的应用与发 展，定位系统（ＧＰＳ）技术、移动通信技术、地理信 息系统（ＧＩＳ）和物联网无线射频识别技术 （ＲＦＩＤ）等数据采集装置开始应用于电力设备巡 检中，在对电力设备巡检时巡检人员使用这些先 进技术完成对电力设备巡检信息的准确采集和录 入，非常方便快捷。 １．１基于信息钮扣的电子巡检系统 信息钮扣（ｉＢｕｔｔｏｎ）是一种自动识别芯片，安 装在巡检设备上，巡检人员手持巡检仪碰触信息 钮扣读取信息。执行完任务把巡检仪记录结果送 往巡检管理主机，供管理人员考查。这种巡检仪 的缺陷是：巡检仪与信息钮扣必须非常准确地接 触才能读取信息，操作起来很不方便，尤其在晚 上；信息钮扣需与巡检仪接触，必然是外露的，易 被破坏；信息钮扣易受污染，造成接触不良。 １．２基于ＲＦＩＤ的电子巡检系统 ＲＦＩＤ系统是一种利用射频实现非接触双向 通信的射频自动识别技术，系统由读卡器与射频 卡两部分组成。ＲＦＩＤ的基本特点是读卡器和射 频卡不需要直接接触，它们之间的能量传输和信 息交换是通过电磁耦合或者电感耦合来实现的。 ＲＦＩＤ的非接触读取信息的特点虽然克服了 信息钮扣系统的缺点，但是也有其缺陷，主要包 括：ＲＦＩＤ巡检系统记录的是离散分布的巡检点 的信息，无法记录巡检路径，不能运用于线路巡 检；系统只记录了读取射频卡时的时间，有可能巡 检人员读取信息后就离开，并没有仔细检查设备。 对于需要开箱检查的设备，无法考查巡检人员是 否按操作规范检查了设备。 １．３基于ＧＩＳ／ＧＰＳ技术的电子巡检系统 巡检人员执行任务时，手持巡检仪接收全球 卫星、ＧＰＳ数据，到达信号设备后，待巡检仪有效 定位后保存设备的位置，任务结束将数据导入管 理主机，结合ＧＩＳ功能软件进行分析，生成巡检 和云计算技术的优势设计出新的电子巡检系统。 ２．１ 系统组成及工作原理 本系统包括ＧＰＳ移动终端，云计算服务器， 数据库，后台软件系统，云计算服务器是整个系统 实现的核心；ＧＰＳ移动终端负责数据采集；数据 库主要存放采集数据，人员信息，作业计划安排 等；后台系统负责实现作业管理，数据维护，查询 统计，分析报警等功能。 ２．２基于ＧＰＳ定位系统巡检信息采集系统的设 计及原理 智能巡检系统的信息来源都取决于前段的信 息采集设备。为了应对繁重的巡检任务及复杂的 巡检环境，拟采用ＧＰＳ方式进行数据采集。ＧＰＳ 导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到 用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数 据就可知道接收机的具体位置，见图１。定位精 度高，无需巡检人员的人为参与。 ＧＰＳ卫星系统组成 图１ ＧＰＳ定位原理图 按照巡检系统的要求，对需要巡检的对象或 区域设置监测点。对于监测点的设置工作实际上 就是在需要给每个巡检的地方设置一个唯一ＩＤ。 当巡检人员被安排巡检工作时，需要利用本系统 中所设计的手持ＯＰＳ读写器对每一个监测点进 行确认，并且在整个巡检过程中，巡检设备每间隔 ５ Ｓ记录巡检员当前的位置以实时描绘出巡检员 ７３２ 陈 曲：基于定位系统和云计算的电缆线路智能巡检系统 的巡检路线。在巡检人员携带的ＧＰＳ读写器自 动获得巡检设备的信息后，为了能实时获取巡检 信息，在读写器端增加无线通信模块，通过２Ｇ／ ３Ｇ无线网络，将所检测的信息点的ＩＤ及操作信 息上传至云端服务器中。云端服务器主要负责接 收底层发送过来的数据并附加当前系统时间，之 后对数据进行记录和统计管理。这样就可以通过 巡检人员所传输过来的数据和时间对人员的巡检 进行定位，从而消除了巡检人员漏检、巡检不到位 的可能，甚至是数据造假的可能。与此同时，管理 人员也可以对重点设备或者区域的运行状态进行 及时、全面的检查，及时对区域或者设备中所存在 的安全隐患进行排除。另外，还可以利用巡检的 客观数据对员工的实际工作情况进行判断，有利 于提高管理人员的管理效率。 ２．３基于云平台的Ｗｅｂ管理后台及Ａｎｄｒｏｉｄ客 户端的设计及原理 巡检信息无接触获取后，需要开发基于云平 台的Ｗｅｂ服务器及Ａｎｄｒｏｉｄ客户端。基于云平 台的管理后台开发基于Ｗｅｂ形式的站点，方便进 行巡检信息的管理、分析和显示；巡检信息获取 后，需要在管理后台对各种报警信息，巡检计划完 成程度，人员出勤情况以及巡检路径进行实时的 报警显示。 对于管理人员和巡检人员，需要开发相应的 Ａｎｄｒｏｉｄ客户端，方便其通过手机或者计算机访 问云端的服务器，进行巡检计划的制定和查询，或 者巡检信息的查询等。 ２．４云服务器端的智能信息存储和处理 Ｈａｄｏｏｐ是Ａｐａｃｈｅ基金组织下的开源云计 算框架，可编写和运行分布式应用程序处理大规 模数据。因为其出色的数据处理和存储的能力吸 引了商业界和学术界各方的关注。Ｈａｄｏｏｐ提供 了详细的开发文档和使用文档，便于研究者根据 自己特定的使用场景做适当的修改，本项目正因 为其卓越的数据存储能力，使用其作为存储在线 测评系统中用户提交的代码文件的基础。 在获取到实时的巡检信息后，大量巡检信息 在云服务器端汇集存储，需要进行智能信息处理， 帮助管理者完成各种巡检信息分析，实现设备漏 检的自动报警，巡检信息及巡检计划的自动推送 （Ｅｍａｉｌ或者短信）等。 这里的数据存储和管理使用ＭｙＳＱＬ。 ＭｙＳＱＬ是一个关系型数据库表管理系统，由瑞 典ＭｙＳＱＬ ＡＢ公司开发，目前属于Ｏｒａｃｌｅ旗下 产品。ＭｙＳＱＬ最流行的关系型数据库管理系 统，在ＷＥＢ应用方面ＭｙＳＱＬ是最好的关系数 据库管理系统（ＲＤＢＭＳ）应用软件之一。 ＭｙＳＱＬ是一种关联数据库管理系统，关联 数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有 数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提 高了灵活性。 ＭｙＳＱＬ所使用的ＳＱＬ语言是用于访问数 据库的最常用标准化语言。ＭｙＳＱＬ软件采用了 双授权，由于体积小、速度快、总体拥有成本 低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的 开发都选择ＭｙＳＱＬ作为网站数据库。 界面化管理工具采ＰＨＰＭＹＡＤＭＩＮ， ＰＨＰＭＹＡＤＭＩＮ是一个以ＰＨＰ为基础，以 Ｗｅｂ—Ｂａｓｅ方式架构在网站主机上的ＭｙＳＱＬ的 数据库管理工具，让管理者可用ｗｅｂ接口管理 ＭｙＳＱＬ数据库。借由此Ｗｅｂ接口可以成为一 个简易方式输入繁杂ＳＱＬ语法的较佳途径，尤其 要处理大量资料的汇入及汇出更为方便。 服务后台的开发采用Ｓｐｒｉｎｇ ＭＶＣ框架， Ｓｐｒｉｎｇ ＭＶＣ框架是一个典型的ＭＶＣ框架，并引 入百度地图第三方的ＡＰＩ进行开发管理。 ３ 系统软件设计实现 ３．１手持客户端程序流程 管理员手持客户端和巡检员手持客户端开发 在同一个ＡＰＰ内，通过登录界面选择不同的登录 身份进行区分。其中管理员登录以后，可以查看 报警信息，及时作出响应和处理；查询巡检人员实 时的巡检信息；可以分配巡检任务，规划巡检路 径，选择安排相应的人员去执行 手持端程序流 程图如图２所示。 ３．２后台程序流程 后台程序流程图见图３。后台程序的主要功 能是记录和分析巡检数据，以确定巡检人员操作 的规范性，当出现巡视点超期未检或巡视人与要 求存在偏差时，及时进行短信报警，方便管理员及 时作出相应的处理。 ４ 结语 针对国网上海市电力公司市北电力公司电缆 陈 曲：基于定位系统和云计算的电缆线路智能巡检系统 ７３３ 系统登录 智能分析、处理和汇总，根据管理者设定的巡检标 ／ ＜遥 一 查看报 查看巡检任 分配巡 警信息 务完成情况 检任务 ｊ ， 准，对各巡视点规定时间范围内的巡视次数、巡视 人等均可进行详细设置。当出现巡视点超期未检 或巡视人与要求存在偏差时，系统能够准确有效 记录，并可通过短信等方式进行报警。通过该系 统的应用，能提高巡检的效率和质量，实现巡检的 信息化、规范化和智能化，最大限度减小漏检和错 检，提高电网安全运行水平。 参考文献： ［１３ 但唐仁．一种基于新型信息钮扣的巡更系统［Ｊ］．长春光 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规划设计总院正式发布《抽水蓄能机组调试费用预算编制规定及计算标准（试行）》和《抽水蓄能电站机组调试预算定额 （试行）》，两部标准（合称“调试定额”），这是我国第～套发布实施的抽水蓄能机组调试定额。机组调试定额是调试单位 承担机组调试工作的计费标准和合同双方结算调试费用的依据。此次发布的两部标准配套使用，共同组成了一套完整 的抽水蓄能电站机组调试计价依据，定额的发布，统一和规范了抽水蓄能电站机组调试费用的计算依据，改变了抽水蓄 能电站造价管理完全依赖水电现行定额的现状，填补了我国抽水蓄能行业机组调试计价没有统一标准的空白。 （本刊讯）
