基于位置信息大数据技术输电线路精益化运维平台研究 乔丰翔、沈保国、王宗洋 （国网上海检修公司，上海市普陀区武宁路600号 200063） 摘要：论文研究基于位置信息大数据的线路应用平台和手机app软件的线路智能巡检技术，该技术涉及一种基于二维码和GNSS（全球导航卫星系统）差分定位的线路智能巡检系统，包括线路设备本体、二维码、智能巡检APP手机、数据中心和用户终端，智能巡检APP手机对线路设备本体的二维码铭牌进行扫描读取信息，同时接收GNSS和星基增强系统（SBAS）的卫星信号进行差分定位；智能巡检APP手机通过广域网与数据中心连接并通信，将线路设备本体的二维码信息、巡检终端的位置以及巡检记录发送到数据中心；数据中心对收到的信息进行分析、存储和管理，并与数据中心服务器存储的线路GIS信息相结合，为包括智能巡检APP手机在内的用户终端提供线路设备本体的分类统计数据及巡检记录查询。最后，基于综合对输电网络的数据分析，构建输电线路应急预警平台。 关键词： 大数据驱动；输电线路；精益化；智能巡检 1 引言 现代社会的快速发展对电网可靠性要求越来越高，线路故障隐患一旦没有及时发现排除，将对社会正常秩序产生极大影响，及时发现隐患，保障电网的安全稳定运行是电网企业日常运维工作的重中之重。电网快速发展面临巡检任务增多，巡检质量要求提高，如何做到本职职工与外围巡检人员的巡检质量管控是电网企业日常运维工作中的难题。 已有的巡检技术应用来看，我国巡检技术采用较多的是直接标记[1]、信息钮和条形码[2]、IC卡巡检等[3]，国外的巡检技术采用直升机[4]、机器人等[5-6]也较为常见。总体上来讲，国外巡检技术较国内先进，国家电网也在大力推广巡检自动化技术，在江苏等地进行了直升机巡检的实验，但是就目前的经济与技术水平等因素，直升机的巡检方式受到一定程度的制约[7-8]。按照中国目前的实际情况，直接借鉴国外巡检技术的难度大，实施成本高，人为因素影响较大，在国内的电力系统企业大规模推广不现实。目前，国内输电线路巡检主要采用的是半自动化巡检模式，在某种程度上解决了对于巡检人员质量管理的问题，减少了巡检人员的工作强度，提高了输电线路巡检的巡检效率。但是，这种半自动化的巡检技术不能完全满足输电线路巡检的日常和应急巡检要求，在设备本身层面：设备定制化要求高，安装复杂，容易出现故障等，不利于大规模推广应用；在管理层面：存在管理不直观，缺少大数据分析等数据挖掘等，更无法对输电线路潜在故障危机进行预测。 随着移动互联技术，大数据云计算以及智能硬件技术的快速发展，本文研究基于位置信息大数据的线路应用平台和手机APP软件的线路智能巡检技术，利用智能巡检APP手机对线路设备本体的二维码铭牌进行扫描读取信息，并通过3G/4G通讯网络将数据回传到输电线路精益化运维平台，自动对手机的数据进行数据统计分析、存储和管理，并基于综合对输电网络的数据分析，构建输电线路应急预警平台。 2 基于位置信息大数据驱动的输电线路智能巡检技术 本文研究一种基于二维码和GNSS（全球导航卫星系统）差分定位的线路智能巡检系统，包括线路设备本体、二维码、智能巡检APP手机、数据中心和用户终端，所述的智能巡检APP手机对线路设备本体的二维码铭牌进行扫描读取信息，同时接收GNSS和星基增强系统（SBAS）的卫星信号进行差分定位；智能巡检APP手机通过广域网与数据中心连接并通信；智能巡检APP手机将线路设备本体的二维码信息、巡检终端的位置以及巡检记录发送到数据中心；所述的数据中心对收到的信息进行分析、存储和管理，并与数据中心服务器存储的线路GIS信息相结合，为包括智能巡检APP手机在内的用户终端提供线路设备本体的分类统计数据及巡检记录查询，基于综合对输电网络的数据分析，构建输电线路应急预警平台。主要内容如图1所示。
图1 项目主要内容 巡检人员利用智能手机在进行巡检作业时，基于二维码铭牌加密的精确GNSS位置坐标，通过空间计算模型，应用百度地图的位置信息大数据接口应用软件，使用智能手机扫码录入巡检信息，并把检查结果直接提交到服务器，利用相关大数据分析技术，进行数据处理，技术框架如图2所示。
图2项目框架图 基于GNSS和二维码的线路智能巡检系统，其特征在于，包括线路本体、二维码铭牌、智能巡检APP手机、数据中心和用户终端。所述的智能巡检APP手机通过扫描方式读取线路本土的二维码信息，通过内置的GNSS接收机模块接收GNSS和星基增强系统（SBAS）的卫星信号进行差分定位；智能巡检APP手机通过广域网与线路数据中心进行双向数据通信，经广域网将线路本体的二维码信息、巡检终端的位置以及巡检记录发送到数据中心；所述的数据中心对收到的信息进行分析、存储和管理，并与数据中心服务器存储的线路GIS信息相结合，为包括智能巡检APP手机在内的用户终端提供线路和线路本体设备的分类统计数据及巡检记录查询。 3智能手机APP端功能 3.1用户鉴权 在对二维码加密的基础上，实现将巡检人员登陆ID 、智能手机的国际移动设备识别码（IMEI）、用户SIM卡的国际移动用户识别码（IMSI ）绑定，进行用户鉴权，四重保障 巡检信息的安全。 3.2 扫码签到 基于位置信息大数据的移动互联入口（加密二维码），通过移动互联技术将输电线路杆塔的信息和巡检人员关联，巡检人员通过对本体设备的“扫一扫”签到，实现基础数据 人员身份信息、签到时间信息、签到地点信息、设备状态等信息录入回传。 3.3位置查询 在巡视现场，巡检人员可以根据手机当前位置，查询临近的相距500米，1000米，2000米杆塔。及时在手机上显示杆塔的位置，可以让人员快速了解周围杆塔信息。 3.4隐患报告 巡检过程中对线路或输电设备本体设施现场隐患及其状态，可以拍照实时回传到管理中心，作为抢修决策依据，同时避免使用公共平台如微信等可能出现信息外泄。缺陷信息直接发到线路对应的杆塔或换位箱目录，系统将短信发给负责人。 3.5 特巡派送 基于移动互联实现手机与百度地图的嵌入，后台实时了解巡检任务、巡检对象的具体线路，手机端接收特巡任务，推荐最优巡检路线。 3.6 电子围栏 对输电线路固定隐患的定点/定时监控，巡视人员必须在巡视点一定范围内活动，一旦 脱离岗位，系统自动报警，信息会自动发给对应组长的手机上。 4服务器端功能 4.1 巡检查询 实时查询签到信息，在地图上显示巡检人员在特定时间段内的巡检信息，计算二维码所在位置和GPS实时拿到位置的偏差，管控巡视人员是否到达现场，超过误差范围自动报警，向组长手机上发送短信信息。 4.2 动态轨迹 基于的提交轨迹实现数据动态回传，在地图上显示巡检人员在实时动态轨迹,在后台实时了解巡检人员的实时动态。 4.3 智能推送 结合位置信息大数据的推送算法，基于可视化技术根据历史信息和当前运维信息，视觉化呈现线路运维状况，包括以往30年至当下的线路故障基于位置信息的大数据分析（包括分布状况数据及线路跨越河流、跨越轨道交通、道路、苗圃、施工场地等信息，线路走 廊线路信息等）。 基于的巡检人员的动态GPS信息的调度算法，在紧急缺陷或其他特殊事件时，搜索离现场最近巡检人员第一时间赶赴现场，借助UBER订车策略算法，智能推送应急任务以及最 优线路，直接发送到巡视人员手机上。 4.4 杆塔健康度 借助影响因素分析模型，基于线路大数据可视化分析技术，深入挖掘影响线路运维安全的因素，包括杆塔以及线路本身的影响、线路跨越影响、线路周边环境影响以及其他间接影响等，剖析各个影响因素之间的关联性以及对线路运维的影响程度。结合位置信息大数据的情景分析法和动态分级推送算法，智能推送处当下最需要重点关注的（比如前100个）线路杆塔、区段及输电通道断面，在线路位置信息大数据平台上以不同的颜色和等级显示杆塔以及线路健康度状况。基于LineSlide技术，可对相应线路杆塔、区段及输电通道断面，以地面三维街景的浏览模式进行快速浏览。 基于每天的基础数据，系统自动对各基杆塔/换位箱进行分析，根据巡检情况，用黄色和红色来显示杆塔的健康度，如图3。
图3 杆塔健康度数据可视化 融合人工巡检杆塔健康度评估数据，形成特高压输电网络完整线路的健康度动态评估，并在地图上实时显示，如图4。
图4 人工巡检效果数据可视化 4.5 故障态势图 选取2007-2011年上海地区输电线路220kv与500kv线路故障历史数据，建立输电线路杆塔故障停电档案，通过可视化技术展示分析，如图5。
图5 故障态势图数据可视化 5 结论 基于GNSS和二维码的线路本体巡检系统，其特征在于，所述的二维码铭牌可以在设备本体上安装一个或多个，安装位置在巡检人员能触及的条件下尽量避开杆塔周围建筑物或树木的直接遮挡，智能巡检APP手机应带有摄像装置，配合软件可以实现二维码扫描、信息解码和读取功能。智能巡检APP手机应内置GNSS接收机模块，能够接收GNSS信号进行单点卫星导航定位；在巡检环境恶劣，即杆塔周围的建筑物或树木对GNSS信号遮挡严重，所述的GNSS接收机模块能够接收星基增强系统（SBAS）卫星差分校正信号，并结合其他GNSS信号进行精密单点定位。智能巡检APP手机内置存储模块，具有无线和有线数据传输接口，可以连接广域网络进行无线数据通信。这种智能巡检终端可以是专用智能终端、平板电脑、智能手机等智能设备中任何一种，适合大规模推广。用户终端是智能手机、个人电脑（PC）、平板电脑等具备查询和Web浏览功能的设备；使用这些设备通过受限帐号登录所述数据中心Web服务器，查询浏览线路及本体的各种参数信息。而且用户终端不需要安装专用的应用软件，使用普通网页浏览器可达到智能巡检APP手机相似的查询功能，方便快捷。 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] 熊力. 基于 MapX 的 GPS 输电线路运检导航系统的研究[D]. 武汉科技大学, 2010. [3] 魏然. 电力巡线管理研究[D]. 天津大学, 2012. [4] Stewart A, Nelson R, Sinclair M, et al. Best Practices for Transmission Line Inspections and Recommended Inspection Techniques[C]//Technical Challenges and Innovative Solutions in Grid Modernization. ASCE, 2015: 214-226. [5] Debenest P, Guarnieri M, Takita K, et al. Expliner-Robot for inspection of transmission lines[C] //Robotics and Automation, 2008. ICRA 2008. IEEE International Conference on. IEEE, 2008: 3978-3984. [6] Katrašnik J, Pernuš F, Likar B. A survey of mobile robots for distribution power line inspection[J]. Power Delivery, IEEE Transactions on, 2010, 25(1): 485-493. [7] 刘贞瑶, 韩学春, 康宇斌. 直升机巡检在 500kV 及以上输电线路中的应用[J]. 江苏电机工程, 2015 (1): 50-51. [8] 蒋磊. 基于 GPS/GIS 技术的电力线路巡检管理系统的研究[J]. 科技资讯, 2015, 13(27): 11-11. 作者简介 乔丰翔（1991.6－），男，江苏，助理工程师，从事输电线路运检工作 国网上海检修公司，13795348751，13795348751@163.com，上海市武宁路600号、200063。 沈保国（1986.10－），男，江苏，高级工程师，从事安全监察管理工作 国网上海检修公司，13918284007，shenbaoguo@163.com，上海市武宁路600号、200063。 王宗洋（1991.9－），男，江苏，助理工程师，从事输电线路运检工作 国网上海检修公司，18321105961，329420258@qq.com，上海市武宁路600号、200063。 |
