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电力设备的GIS数据采集及其系统建构
「在我国电力行业发展当中需要将电力设备和线路等在空间位置上标注出来,再以此为基础来排除和修理故障。在实行电力信息系统之前,需要人工完成这些工作。当前电力行业快速发展,计算机技术又得到了普及,借助于计算机对于一些图形信息和设备等进行管理成为必然发展趋势。(2020-9-24)」
关键词:电力设备;GIS系统;数据采集;系统建构
  引言:
  随着我国电力事业的高速发展,传统式数据采集技术已经无法适用于当前电力数据采集工作中。传统式电力数据采集技术在应用过程中逐步暴露出数据缺乏完整性、准确性以及及时性等问题,无法为电力企业采集到更为有效、精准的数据。
  1 GIS技术的定义及特征
  GIS是地理信息系统(Geographic Information Sys-tem)的简称,是一种极其重要的空间信息系统。GIS主要利用计算机硬件及软件系统的支持,对地球表层当中存在的关于地理分布数据开展采集、存储等一系列工作。GIS技术具有以下三种特点:
  1.1 开放性特征
  GIS技术在系统当中能够支持各方面的数据库管理,其中不乏具有多种大型数据库,如美国甲骨文软件系统公司生产的ORACLE关系数据库管理系统、美国赛贝斯公司生产的SYBASE系统等。同时还可支持多种计算机编程语言、开发工具以及各类型的操作系统平台,从而为各应用系统提供标准化接口,具有较强的开放性特征。
  1.2 先进性特征
  GIS平台所采用的技术皆与世界同步,如计算机图形技术、数据库技术等。该系统在设计方面也均是采用最新技术,能够充分支持远程数据以及图纸查询。GIS系统中具有强大图标输出功能,利用该功能能够实现地图的直接打印、统计报表以及各类数据等目的。同时系统中还具有较为完善的测量工具,能够对现场数据进行勘查以及线路杆塔的设计,并且无需通过其他环节就可对线路设备的迁移以及相关的计算等,从而对线路辅助设计以及设备档案进行修改。GIS系统还具有判断分析方位或者区域的功能,以此为用户提供可靠依据,具有极强的先进性特征。
  1.3 发展性特征
  在GIS技术的开发过程中,为了考虑其今后的进一步发展,开发工具选用J2EE技术架构以及XML可扩展标记语言。以此便于系统今后的维护及功能的扩展,同时也保障了与其他应用系统的完美连接,具有发展性特征。根据以上对GIS技术的特征分析中可以见得,其所具备的开放性、先进性以及发展性特征均符合电力数据采集的需求,因此,本文将对基于GIS技术的数据采集系统进行设计。
  2 系统设计原则
  2.1 规范性原则
  从数据采集到管理,从技术流程到操作流程,从数据质量到成果标准都明确给予规定。软件架构设计各部分内容,遵循《国家电网公司应用软件架构设计规范》《国家电网公司软硬件目标架构设计规范》《国家电网公司应用安全设计规范》,以及其他架构设计、技术规范和数据规范要求;同时,GPS技术开发遵循国际的通用协议Ntrip和NMEA。
  2.2 实用性原则
  系统设计过程,需充分考虑到应具备的各方面技术,能夠满足快速处理、高效采集等系统需求。从而扩大电网设备采集技术的覆盖率,优化原有电力数据采集流程,实现电力数据自动化处理,极大程度上提高电力数据采集的工作效率。
  2.3 可靠性原则
  软件采用模块化设计方法,降低了软件的复杂度,使软件设计、调试和维护等操作变得简单而又全面,保证了软件运行的高度可靠。
  2.4 可扩展性原则
  为满足当前用户对系统的要求和今后系统的扩充,系统采用柔性设计,充分考虑各层面的可扩展性,包括系统硬件架构、软件架构、系统接口和数据架构等,为今后系统的扩展升级留有余地。
  2.5 安全性原则
  电力GIS数据采集系统遵循《国家电网公司信息安全防护体系》要求,并结合相应电网业务应用的特点,采用相关安全机制和技术手段保障系统的应用安全、数据安全、主机安全、网络安全、物理安全。
  2.6 先进性原则
  系统在技术方面运用Ntrip网络RTK定位技术、移动GIS采集技术等,以此保障其系统的先进性原则。
  3 系统设计
  3.1 系统总体架构
  系统的硬件主要涉及两部分;一是具有无线网络通信、蓝牙连接和RFID扫描等功能的移动设备,以加载电力GIS数据采集系统软件,用于电网资源采集、管理、分析及GPS接收机的连接控制;二是具有网络RTK的GPS接收机,用于快速获取电力设备点的空间信息。系统的软件主要由工程管理、数据采集、点位测量、图形操作、数据管理5大模块组成。
  3.2 任务管理
  任务管理模块的主要功能是对不同任务的数据库文件进行管理,包括数据库文件的创建、打开、导入和导出等。每个任务的数据库则保存该任务的电网资源设备数据信息,包括属性信息和空间信息,并且默认存放在系统prj文件夹下,数据库名即为任务名。
  3.3 数据采集
  本次系统的设计初衷为数据采集,采集对象包括多方面的数据信息,其中最具代表的为备唯一条码、设备地理位置、设备拓扑关系等。因此,系统中数据采集功能模块主要作用于相关身边信息的快速采集。在进行数据采集的过程中,首先要从扫描设备条码中获取到现有设备数据信息,并对其中缺失掉属性的信息进行填补。其次并不是现有数据就一定准确,还需根据实际情况出发,对现有数据开展进一步校准工作。最后在一切数据信息均校准的情况下,对现有数据信息进行保存,并将设备点展示于图上,在根据图中所指明的起到设备及重点设备,创建设备之间的拓扑关系。
  3.4 图形操作
  地图操作即是实现对地图的基本操作,包括图层的管理、地图的显示和地图的测距等。按照用途不同,图层可以分为基础地理信息数据图层和电网资源数据图层。图层的管理可以控制图层的可见性,通过这一操作用户可以随意浏览自己感兴趣的数据层。地图的显示包括地图缩放、地图漫游、搜索定位等操作,通过这些功能用户可很方便地定位到自己感兴趣的区域范围或某个特定的对象;利用地图的测距可计算出线路上任意两点间或多点间的长度。
  3.5 数据管理
  数据管理模块完成对采集成果信息的查看、编辑和输出。系统为用户提供了多种数据查看方式,如列表点击查看、条件查询查看、图上点击查看等。对于粗差或异常值,用户还可以通过编辑功能来更正这些信息,并将正确的信息保存到数据库中。对于成果信息,用户需要将其输出为标准的台账模板,以便成果资料导入国网GIS平台。
  3.6 系统设置
  系统设置包括蓝牙连接配置、GNSS参数配置等。蓝牙连接配置用于移动设备和GPS接收机间蓝牙配对并建立数据通信;GNSS参数配置用于设置CORS站接入点、数据源及CORS账号等信息,以便能够进行网络RTK高精度定位。
  结束语:
  本文从系统架构和功能设计方面对电力GIS数据采集系统进行了整体介绍,并以天津电网建设改造项目为试点项目对该系统进行了试用。应用表明,利用该系统进行数据采集,实现了电网设备信息采集的内、外业一体化,大大节约了数据采集人员的时间;此外,系统采用的网络RTK和RFID等测量技术,保证了数据采集的精度。
  参考文献:
  [1]金欢,马潇.结合典型业务的电网GIS云平台应用框架[J].计算机产品与流通.2018(08)
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