（电力系统及其自动化专业论文）基于gis的输电线路数字化巡查系统.pdf

华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t i no u rc o u n t r y ，d a t ao fc u r r e n tp o w e rt r a n s m i s s i o nl i n e si sm u c hi n c o m p l e t e ，a n di t i sa l lw i t ht h ed i a g r a mp a p e r s ，c h a r t s e t c t h ef o r mo fr e c o r d sa d o p t sa r t i f i c i a lm e t h o d m a n a g e m e n t ，s ot h ee f f i c i e n c y i sv e r yl o w l y t om a n a g et h ep o w e rt r a n s m i s s i o nl i n e s e f f i c i e n t l y ，t h ea d o p t i o no fh i g ha n dn e wt e c h n i q u eb e c o m e sn e c e s s a r y t h i sp a p e r b r i n g su pt oe s t a b l i s h i n gd i g i t a ls y s t e mo fp o w e rt r a n s m i s s i o nl i n e sb a s e do ng i s ，a n d a n a l y z e st h ed e s i g np a r e m 、k e yt e c h n i q u e m a i n f u n c t i o n so ft h es y s t e m g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e mc a nn i c e l ) p r o v i d ev i s u a la n a l y s i so f t h ed a t ai nt h e d a t a b a s e i tc a ns y n t h e s i z ea n ds e a r c hs p a t i a ld a t a a n dm a k eu s eo ft h ed a t a b a s e t e c h n i q u e t ob i n dt h ea t t r i b u t ed a t aa n ds p a t i a ld a t at o g e t h e r t h eu s e r sc a nd i r e c t l y c o m p l e t ea l l k i n d so fm a n a g e m e n tw o r k i n go nt h eg e o g r a p h i cb a c k g r o u n d ，a n ds e a r c h ， s t a t i s t i c s ，a n a h z e ，o u t p u tt h ed a t a a f t e re s t a b l i s h i n gt h eg i sp l a t f o r m ，f u r t h e rf u n c t i o n s a r ed e s i g n e dt oe n h a n c et h es y s t e m d t 7 0 0i sac o m p u t e rt e r m i n a lo fm a n yf u n c t i o n s i ti sa g i l e ，p o r t a b l ea n dh a r di t f i r s t l yr e s p o n d st h ei n f o r m a t i o nc a r dt o c o n f i r mt h eo b j e c t ，a n dt h e ni n p u t sr e l e v a n t d a t ai n t ot h ed t 一7 0 0t e r m i n a la c c o r d i n gt ot h em e n ui n s i d e i tn o to n l yr e s o l v e st h e i n p u tp r o b l e m s o ft h ef o u n d a t i o n d a t a ，b u t a l s oa v o i d st h em i s t a k e sm a d e b y n o n s t a n d a r dl a n g u a g e a tt h es a m et i m e ，i tm o n i t o r sa n dm a n a g e st h eo p e r a t o r sw o r k a f t e rt h ed a t ac o l l e c t i o n s t h eu s e rc a nc o m p l e t ed a i l yw o r ka n dm o n i t o rt h e p r o g r e s so f i n s p e c t i o no f t h el i n e sa n ds oo ni nt h es u b s y s t e m t h e s es t e p sn o r m a l i z et h ew o r k ，a n d m a k et h em a n a g e m e n tw o r kc o n v e n i e n t b e c a u s eo ft h e a d o p t i o n o fc l i e n t s e r v e r s y s t e m ，i ti sc o n v e n i e n t f o rc u s t o m e rt ou s ea n dm a i n t a i n a c c o r d i n gt ob i n d i n g t h ea t t r i b u t ed a t aa n d s p a t i a l d a t a t o g e t h e r ，t h es y s t e m i n c r e a s e st h ee f f i c i e n c yo ft h ej o b t h i sm e t h o dm a k e st h ep o w e rl i n e si n f o r m a t i o na n d g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nc o m b i n et o g e t h e r ，t h ed i g i t a ls y s t e mo fp o w e rt r a n s m i s s i o n l i n e sb a s e do ng i s r e p r e s e n t st h ea d v a n t a g eo fg i sa n dd a t a b a s e k e y w o r d s ：g i s ，d a t a b a s e ，c l i e n t s e r v e r ，d t 一7 0 0 ，d i g i t a ls y s t e m u 华中科技大学硕士学位论文 1 1引言 1 绪论 输电线路是电力系统重要的基础设施，担负着能源输送的工作。但由于多方面 的原因我国现有输电线路的资料多残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符， 造成在建设施工中时常发生严重事故。另一方面，我国现有的输电线路的资料都以 图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。随着时代和科学技术 的发展，电网建设的现代化步伐日趋加快，其建设、管理、发展的矛盾曰益突出。 采用高新技术和方法来高效管理输电线路，满足决策、管理部门和旋工单位的需要 已成为当务之急。 为此2 0 0 1 年，华中科技大学与广州市电力工业局送电管理所经过友好协商， 就“广州送电管理所管理信息系统”进行联合开发。其中，基于g i s 的数字化巡 线管理系统的开发是该项目的研究重点。巡线管理系统以地理信息技术为基础，结 合其它数字化技术，实现线路、杆塔的信息输入、管理、查询，地形和各类管线的 图幅和自定义图幅输出等功能，以满足输电线路巡查、维护、施工和管理的需要， 为设计、施工、管理等部门提供准确可靠的电力线路的分布、走向等状态信息及各 专业属性信息并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础。 1 2 地理信息系统 1 2 】地理信息系统的定义 地理信息系统( g i s ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是对地理环境有关问题进 行分析和研究的门学科；是- - 1 0 e 基于计算机的工具。它利用计算机建立空间地理 数据库，将地理环境的各种因素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据 进行数字存储。对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。因此地理信 息系统可以很好地将数据库中的信息进行直观的可视化分析，它能够综合分析与检 索空阳j 定位数掘，并利用数据库技术把空间数据( 如变电站、杆塔等设备) 与属性数 掘( 如设备运行情况、潮流分布等) 一对应联系起来，用可视方式形象、直观地 ， 华中科技大学硕士学位论文 进行查询、统计、分析、输出，使用户直接在地理背景上完成各种管理工作如。 应该看到在地理信息系统当中，硬件、软件和用户是一个不可分割的整体。计 算机硬件部分是骨架，没有硬件，其它部分就无从依附；地理信息系统的软件部分 是其精髓，没有软件，就不称其为地理信息系统；地理数据则如血液一样，没有了 地理数据，地理信息系统就成了空壳：而对用户来说，当他能熟练地选择和使用地 理信息系统工具盒中的工具进行复杂的分析工作( 如空间分析和模拟预测等) 、并 。且熟悉与所用的数据有关的知识时，才能视为地理信息系统的一部分【3 1 。 萨 1 2 2 地理信息系统的发展历程 1g 1 s 的产生1 4 i 国外不少人认为，1 9 世纪以来普遍应用的地图和专题图就是一种模拟式的地理 信息系统。到本世纪5 0 年代，随着电子计算机科学的兴起和它在肌空摄影测量学 与地图制图学中的应用以及政府部f 7 x , j - 土地利用规划与资源管理的要求，使人们开 始有可能用电子计算机来收集、存贮、处理各种与空间和地理分布有关的图形和有 属性的数据，并通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务，这才导致了现 代意义上的地理信息系统的问世。1 9 5 6 年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建 立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统f l i s l 用于地籍管理。1 9 6 3 年，加拿大测量学家r f t o m l i n s o n 首先提出了地理信息这 一术语，并于1 9 7 1 年建立了世界上第一个g i s 加拿大地理信息系统( c o l s ) ， 用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出s y m a p 系统软件。由于 当时计算机水平的限制，使得g i s 带有更多的机助制图色彩，地学分析功能极为简 单。与此同时国外许多与g i s 有关的组织和机构纷纷建立。例如，美国1 9 6 6 年 成立了城市和区域信息系统协会( u r i s a ) ，1 9 6 9 年又建立起州信息系统全国协会 ( n a s i s ) ，国际地理联合会( i g u ) 于1 9 6 8 年设立了地理数据收集和处理委员会 ( c g d s p ) 。这些组织和机构的建立为传播g i s 知识、发展g i s 技术起了重要的推 动作用。 2g i s 的发展 进入本世纪7 0 年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，促使g i s 朝着实用方向迅速发展，一些发达国家先后建立了许多专业性的土地信息系统和地 理信息系统。例如，从1 9 7 0 年至1 9 7 6 年，美国地质调查局就建成5 0 多个g i s ， 华中科技大学硕士学位论文 加拿大、联邦德国、瑞典和日本等国也相继发展了自己的g i s 。与此同时，一些商 业公司开始活跃起来，软件在市场上受到欢迎，许多大学和研究机构开始重视g i s 软件设计及应用的研究。8 0 年代，由于计算机行业推出了图形工作站和p c 机等性 能价格比大为提高的新一代计算机，为g i s 普及和推广应用提供了硬件基础。g i s 软件的研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的g i s 软件，如 a r c i n f o 、g e n a m a p 、m g e 、c i c a d 、s y s t e m 9 等。g i s 的普及和推广应用又使得其 理论研究不断完善，使g i s 理论、方法和技术趋于成熟，开始有效地解决全球性的 难题，例如全球沙漠化、全球可居住区的评价、厄尔尼睹现象、酸雨、核扩散及核 废料等问题。我国g i s 的起步较晚，到7 0 年代末才提出开展g i s 研究的倡议。 进入8 0 年代后迅速发展，在理论探索、规范探讨、实验技术、软件开发、系统建 立、人才培养和区域性试验等方面都取得了突破和进展。一些有远见的地方政府也 丌始投资建立本地的g i s 。8 0 年代术，武汉测绘科技大学在摄影测量与遥感专业 的基础上建立了信息工程专业，使我国g i s 基本人才的培养纳入了正轨。1 9 9 4 年4 月，我国专门成立了“中国g 1 s 协会”，此后又成立了“中国g i s 技术应用协会”， 加强了国内各种g i s 学术交流，研制推出了g e o s t a r 、c i t y s t a x 、m a p g i s 等具有自 主版权的g i s 软件”j 。 1 2 3 地理信息系统的应用 现实当中，经济、社会、人口、自然资源、环境等方面的大量信息，绝大多数 都带有空间位置的属性。地理信息系统的最大特点就是能进行空间操作，即对空间 数据进行存储、管理、分析和更新。这表明，地理信息系统的应用可以扩展到非常 广泛的范围。其用途主要有以下几个方面【6 j ： l 信息查询 这是地理信息系统的主要功能之一。在特定的位置存在什么、周边环境如何， 或者反过来查找满足一定条件的地方所处的位置，这些都可以在启动地理信息系统 之后通过移动和点击鼠标轻松完成。 2 绘制图件 地图既是地理信息系统的一个数据来源，又是地理信息系统应用研究的一种成 果。用地理信息系统制图具有极大的灵活性。在充分考虑制图对象特征的基础上， 可以应用色彩学、心理学、美学以及自然俗成原则，指定比例尺、颜色和符号，绘 华中科技大学硕士学位论文 出指定区域指定对象的地图。 3 预测预报 地理信息系统不仅可以反映现在，还可以重现历史。通过对过去及现在空间格 局变化的分析，继而对未来的变化过程进行预测预报。 4 模拟分析 提供假设数据，由地理信息系统进行模拟分析可能的结果。例如，假设在路网 中增加一条新路，将会对哪些区域的交通有所缓解( 或对哪些区域的居民生活提供 便利) 。如果某处有污染物渗入到供水管道，将在多大范围内造成影响等等。 5 管理与决策 科学的管理与决策是建立在掌握大量信息的基础上的，而地理信息系统正是收 集和管理空间信息的强大工具，可为高层管理和决策提供有力支持。将地理信息系 统应用于决策领域，与专家系统( e x p e r ts y s t c m s ，简称e s ) h 结合，开发空间决策支 持系统( s p a t i a l d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ，简称s d s s ) ，作为实际的管理决策者的顾 问。 1 3g i s 在电力系统中的应用现状 电力行业【7 1 的特点是管辖区域大、 生产、输送和使用在同一时间内完成。 1g i s 与电力设备管理 设备多、输配电线路分布广而复杂，电能的 因此，g i s 在电力系统有广泛的应用【8 】f 9 】。 供电企业最显著的特征是拥有覆盖整个城市、错综复杂的输配电网络，电缆、 架空线路、杆塔遍布城市的每一个角落。g i s 系统应用于电力行业最基本、最直接 的功能是对这些电力设备的管理。 2g i s 与调度实时系统 调度实时系统所倚赖的是由负控设备和s c a d a 前置机设备采集的遥信、遥测 等实时数据。这些设备价格昂贵，专业化程度高，软件的专业性很强，但通用性和 网络功能较差。因此，较长时间以来，调度自动化系统一直专用于电力行业的调度 专业部门，它的实时数据很难与其他专业部门的共享。随着计算机技术的发展，电 力系统各专业的管理信息系统已形成一定规模，非调度部门对调度实时数据的需求 越来越迫切，生产管理、电网运行、配网管理等工作都需要实时数据。一些电力部 门通过计算机网络系统实现实时数据的网络传递，但大多是以文本格式，使用起来 4 华中科技大学硕士学位论文 不直观，而且实时性差。通过解读s c a d a 系统数据包的方式，成功将g i s 系统与 调度实时系统有机结合起来，任何部门都可以通过g i s 系统方便直观地得到所需的 实时数据，大大方便了工作。 3g i s 与用电营抄管理 用电营抄工作一直是供电企业费时费力的工作之一，由于营抄工作直接面对用 户，对企业形象有很大的影响，工作效率也一直是供电企业非常注重的问题，受技 术条件和地域因素的影响，长期以来，营抄工作的现代化管理发展比较缓慢。近年 柬，i c 卡电表和远程抄表是两种比较流行的方式，前者安装方便，可以做到先买电 后用电，基本上不需要专人去抄表但对电表的监控能力低，增加了违法窃电的隐 蔽性。后者安装要复杂一些，但同样可以实现对用户的实时监控，这两种技术各育 所长，都处于实用化初期。在实际运用中，采用的是两种技术并存的方法，并把远 程抄表系统与g 1 s 系统有机结合在一起，使营抄工作变得方便直接，为改进现有崩 电管理体系和管理手段，实现用电营销现代化管理打下了良好的基础。 4 g i s 与远程故障定位系统 输电线路运行的安全稳定与否直接影响到整个电网的安全稳定运行。然而，由 于输电线路大部分都是跨区域的，距离很长，经过的地理环境复杂，随着时间的推 移，故障点和故障次数也就不可避免地会增加，特别是永久故障，靠人工去查找故 障点简直是大海捞针。因此，在排除永久故障时，故障定位系统起着十分重要的作 用，故障定位精度越高，查找故障点所花费的时间、人力、物力就越小，停电的损 失就越小。全球卫星定位导航系统( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，g p s ) 是个综合了 航空、无线电、计算机、卫星通信等高科技的定位导航系统，能在全球范围内，全 天候地、连续地免费提供高精度的三维坐标、三维速度和卫星时间基准等信息。利 用先进的g p s 系统提供的精确对钟开发出双侧信号的故障定位系统，高精度的故障 定位技术使得故障查找效率大大提高。在输电、配电管理信息系统中，g p s 作为一 个子系统，主要用来采集与地理位置相关的输电、配电网设备的三维空间坐标数据， 向g i s 系统提供精确的地理位置信息。可以直观反映出故障点周围的地理环境，这 对于提高工作效率、减少事故率和经济损失具有重大的意义。 g 1 s 在电力行业的应用还有很多，使电力企业的管理从根本上改变了传统的模 式，在实际应用中越来越体现出它的价值。 华中科技大学硕士学位论文 1 4 数字化巡查系统的构建难点 根据输电线路管理的业务特点和需要，在构建数字化巡查系统中需着重解决以 下主要问题： 1数据的采集 系统的数据类型分为空间数据基础设施、属性数据、专题数据和多媒体图像数 据，而每种数据的数据量都是相当的大，因此，在构建系统之前，首先要进行空间 数据、属性数据、专题数据和多媒体图像数据等基础数据采集，而怎样才能高效地 将这些数据转变为可进行信息查询、管理的电子数据? 这是构建数字化巡查系统所 面临的首要的也是最重要的问题。 2数据的存储与管理 在数字化巡查系统的构建中，涉及到空间数据、属性数据、专题数据和多媒体 图像数据等多种数据；管理部门对数据的需求比较综合而宏观，生产部门的需求介 于宏观与微观之间，倾向于宏观，而班组的需求则具有微观和地方性强的明显特征。 可见，不同部门所需数据的地域性、专属性、详细程度各不相同，需要提供品种多 样、不同分辨率、现势性强的多种数据。寻求一种对海量数据的不同类型与不同分 辨率的数据进行存储与管理方法是系统成败的关键。 3地理信息系统平台的选择 当今流行的g i s 平台开发软件较多，如e s r l 系列产品、a u t o d e s k 系列产品和 m a p i n f o 系列产品等，选择那种g i g 平台对于系统的开发有很大的影响。 1 5 论文的主要工作和章节安排 论文工作围绕基于g i s 的输电线路数字化巡查系统的研制开发进行，主要包括 采用软件工程设计方法，对巡线管理系统的目标、功能进行了深入的分析，提出了 一套完整的系统设计方案；通过比较分析，采用m a p x 控件，建立了适用于线路管 理要求的地理信息系统平台，讨论了建立o i s 平台的一些关键技术和技术应用；在 建立g i s 平台的基础上，通过使用d t 一7 0 0 数据采集终端和缺陷管理子系统进一 步完善了数字化巡查系统的管理功能。并对数据库技术进行了研究和探讨。 论文的主要内容和章节安排如下： 本文第一章对地理信息系统的定义、历史、应用等进行了简单介绍，对于目前 华中科技大学硕士学位论文 电力部门的g i s 的应用现状进行了研究，提出了开发过程中的构建难点。 在系统调研的基础上，根据系统的功能要求，在第二章提出了系统的设计方案， 划分了系统的功能模块。 本文第三章主要介绍了数据采集终端的程序设计和与上位机通讯的程序设计， 在此基础上，介绍了缺陷管理子系统的开发情况。 根据在软件编制过程中所遇到的问题，在第四章对g i s 中的一些关键技术进行 了介绍，并介绍了这些关键技术在数字化巡查系统中的应用情况。 在第五章介绍了数字化巡查系统的具体功能及具体实现情况。 在第六章本文给出了系统的功能测试原则、功能测试情况和系统现场运行与使 用情况。 论文第七章对课题工作进行了系统总结，并对下一步的工作进行了展望。 华中科技大学硕士学位论文 2 1 系统需求分析 2 系统总体方案设计 软件开发所面i 商的要解决的问题常常极为复杂，理解问题的本质也很困难，特 别当要求开发一个新的系统时更是如此。在正式采取行动之前，必须研究问题，解 决系统提供什么服务，工作将受什么条件约束。需求分析就是确定系统“做什么” 的问题，它并不应该涉及系统“怎么做”( 即如何实现) 的问题j 。 在对广州送电管理所进行初步调研的基础上，根据所领导和各级管理人员、班 组人员提出的要求，用软件工程的方法进行了目标、功能和信息分析，得出了系 统的目标要求、功能要求，从而建立了系统的概念模型及实现方案。 2 1 1 系统环境分析 广州送电管理所负责着广州市上百条共上千公里长的高压线路的巡查、维修、 施工等工作，线路分布区域广，工作量大。新建的数字化巡查系统既要满足本单位 的实际工作需要，又要考虑与其他单位的信息共享。关系如图2 1 ： 图2 1 数字化巡查系统运行环境示意图 在上述的结构中，广州送电管理所可以通过内部的局域网实现与其他单位的信 息交互，例如从调度部门获得线路潮流信息。另一方面，通过自己与i n t e m e t 的接 口实现本单位信息的网上发布。 在广州送电管理所内部，也可以说是一个大的管理系统，处在不同岗位的人所 考虑的问题和所关心的信息是不一样的。处于领导层的人多考虑的是综合性的、影 响全局的问题，关心的是战略决策信息；处于管理层的人，多考虑的是某一管理功 能方面的问题，关心的是管理决策问题；处于作业层的人，岗位责任就是执行作业， 更多关心的是事务处理的具体信息。其单位内部的系统结构如图2 2 所示，可以看 出，数字化巡查系统主要是应用于管理层和作业层。 r 华中科技大学硕士学位论文 图2 2 单位内部结构图 2 1 2 管理现状与系统目标分析 广州送电管理所在其班组的日常生产与管理中中仍存在不少问题，主要表现 在： l业务管理方式不规范，主要以报表栏目的形式进行管理，有时有些信息无 法及时、准确的进行交流。 ：班组人员在完成巡线以后，输入工作量大，而且管理人员无法监督班组人 员的巡线工作。 3 计算机的合理使用不够，软件不够，利用率低。 通过企业内部和外部的信息交流，为领导和各级管理者及班组人员提供生产、 管理信息，借助计算机完成各种生产任务，进而提高企业的经济效益，使广州送电 管理所的管理水平上升到一个新的台阶，这是建立数字化巡查系统的主要目标。整 个系统的建设应该从目前企业的生产管理的实际需要出发，以高效、可靠、实用化 为标准，确保以后能够在生产管理方面真正能够发挥卓有成效的作用。因此，基于 g i s 的输电线路数字化巡查系统应实现以下目标【1 3 ： 1在对广州送电管理所全面调研的基础上，应建立合理的系统物理模型和逻 辑模型。合理划分子模块，确立功能模块和分步实施计划。 2 将线路、杆塔设备的空间及属性数据纳入计算机管理。包括g 1 s 管理，如 地图的绘制、修改、查询等；缺陷管理，如缺陷的查询、设备的属性数据、消缺管 理等。 3 应该将空间数据和属性数据有机的结合，并使系统具有一定的辅助决策功 能。 9 华中科技大学硕士学位论文 4 系统的开发应注重实效性、实用性、可用性。不仅要满足班组生产人员的 使用，而且对于管理人员和领导也要满足其使用。只有这样，系统才能真正发挥作 用。 5 建立良好的人一机界面，有效的使用数据信息。g i s 能够提供全面直观的界 面，系统应该保证方便、可靠的使用。 6 实现生产信息与调度信息的互联，方便有关人员对变电站实时数据的查询。 2 1 3 原型法 为了提高软件开发的成功率，主要采用了目前比较实用的开发模式原型法 i “1 1 1 5 1 。正确的需求定义是系统成功的关键，但用户往往对其目标和需求最初只有模 糊笼统的认识，许多细节并不清楚：即使做了深入细致的预先定义工作，当人们实 地观察和使用了目标系统以后，也常常会改变原来的某些想法，对系统提出一些新 的需求，以便使系统更加符合他们的需要。通过使用原型法，快速建造软件系统的 原型，以便利用原型尽早获得更正确更完整的需求，可以消除通信障碍，使设计和 编程更快更准确，从而提高软件的质量，减少测试和调试的工作量，因此得当的使 用原型法，将减少软件的成本。对于用于验证软件需求的原型，主要分为：垂直原 型和水平原型。垂直原型只包含目标系统的一部分功能，水平原型则对目标系统的 功能从某些方面做了简化。用于验证软件需求的原型往往用后就扔掉，然后将用户 满意的原型转变为目标系统，目标系统应对原型进行些改进( 如提高算法效率) 。 2 2 系统功能要求 系统功能，是为达到对象系统的目标，对其数据进行处理的能力。数字化巡查 系统主要是在班组和生计部门使用，它主要应该满足以下的功能要求： 1巡线记录录入：巡线工作主要由班组人员负责。在一般情况下，应该通过 数扼采集终端来完成巡线记录的录入，在此基础上，也应该提供手工录入的入口， 以增加系统使用的灵活性。 2一般消缺通知：一般缺陷在班组内部即可完成处理，首先由班长发通知书。 本班组的处理人在完成缺陷处理之后应该完成处理意见的录入。 3重大缺陷鉴定：对重大及以上缺陷应由上级管理部门进行鉴定，首先应上 报重大缺陷的详细内容，鉴定人在鉴定完成之后填写鉴定意见然后交给班组进行处 o 华中科技大学硕士学位论文 理。 4 重大缺陷上报：负责管理所有未发出通知的重大及以上缺陷。对于生计部 门负责的缺陷，班组应上报到生计部门：如果生计部门不能进行处理，则应进一步 报给上级主管领导。 5消缺处理：在缺陷处理完成之后，首先应填入处理人及检查人，然后完成 处理情况和检查情况的填写。 6 缺陷内容更正：用于对错误录入的缺陷的内容进行更正。在数据录入的时 候，由于种种原因可能出现录入错误，在发现录入错误之后，应该可以进行更正。 7巡线段登汜：主要用于登记巡线段，巡线段用于统计线路的巡线进度。 8 巡线进度：用于查询巡线进度，选取查询的线路，选择查询时间，即可得 到该线路所有巡线段在选定时间的巡查情况。该功能可以方便管理人员的管理工 作，对巡线的进度起到更好的监督作用。 9巡线记录查询：用于查询巡线记录的基本情况。 1 0 缺陷查询：用于查询缺陷。通过选择查询条件，可以查询该缺陷的详细情 况。列于每一缺陷，给出缺陷的详细情况。 1 1 缺陷统计：根据统计条件和统计指标，筛选出满足统计条件的记录，按统 计指标进行统计，并按图形和表格两种形式趾示。 1 2 巡查项目：可以增加新的巡查项目，这里的巡查项目是所有可能出现的巡 查项目。 1 3 实时查询：实现与调度生产系统的联接，能够实时反映变电站信息。在调 度部门有一些信息可以共享，通过该接口来实现。 1 4 地图操作功能：采用分层管理的模式，对变电站、线路、杆塔等不同种类 的模型分别进行管理。地图可以进行放大、缩小、拖曳，并根据需要，对地图进行 漫游和比例切换。采用分层管理，可以突出重点，用户可以根据需要对背景图层进 行取舍。 1 5g i s 查找和定位功能：根据用户输入的查找对象信息，在地图上标识出其实 际的地理位置，并将查询结果显示在图形中央。 1 6g i s 信息查询功能。用户点击查询基本信息图标后，直接在地图上点击欲查 询的对象便可浏览该对象的属性数据。用户也可查询对象的空间关系，并根据需要 进行空问分析。 华中科技大学硕士学位论文 2 3 系统方案设计 在送电管理所，其主要业务是负责线路、杆塔设备的维护，而线路、杆塔设备 主要分布在广州整个城市区域里面，因此对于这些设备要进行巡查，发现其缺陷隐 患并及时处理才能保证系统的正常运行。数字化巡查系统就是围绕着这个主题来进 行设计的。 可以说g i s 技术是近十几年来飞速发展的一门综合性、多学科的计算机信息管 理技术。主要解决了传统的技术和理论难于解决的空间数据与非空间数据的统一管 理，近几年来，g i s 的理论和技术又有了一个质的飞跃，从常规的基于文件的管理 模式向面向对象的数据管理模式转变，并有了基于i n t e m e t 的w e b g i s 产品，应用 开发环境也从专用的g i s 软件向组件式g i s 方向发展，提出了o p e n g i s 的概念与 标准。因此，如何将g i s 引入系统是解决问题的关键，下面是设计方案的基本思路： l 以线路、杆塔设备信息为核心建立数据库 由于将整个信息存储在大型数据库中，现有的许多g i s 系统均可以存储数据并 进行分析和处理。通过g i s 软件商提供的各种专用控件来实现对数掂的存储以及分 析处理。该功能可以在一般网络上实现。 系统采用的数据主要分为属性数据和空间数据，采用s q ls e r v e r 数据库进 行管理。此外，系统还提供了一个完善的数据更新手段，使用户始终使用最新的图 形及属性数据，同时还能追溯历史数据。 2 采用c l i e n t s e r v e r 结构开发系统 系统硬件结构如图2 3 所示。系统由服务器和多客户端组成，客户端管理用户 接口，处理应用逻辑，产生数据库请求，并向服务器发送请求，然后从服务器接受 结果，格式化结果，并发布给用户。服务器的功能则突出为计算和数据库功能，即 它承担从客户机接受数据库请求，处理数据库请求并传送结果给客户机，并且提供 高速、高效和可靠的数据库功能。在客户服务器模式下的g i s 系统，客户机执行 前端处理，服务器执行后端处理。它把整个系统的负担在客户服务器间进行适当的 分配，在客户端运行应用程序符合实际应用多样性的需要，而对于整个系统的基础 数据库则集中于服务器，便于数据库的维护。这种结构具有强壮的数据操纵和 事务处理能力，以及数据的安全性和完整性约束1 1 。 华中科技大学硕士学位论文 图2 3 硬件体系结构 3 采用工作流管理技术实现业务流程动态设置 工作流管理实际上是采用流程的方式来串联一项工作的不同阶段，各阶段的工 作通过相应的电子表格体现出来，这些表格包含完成这些工作所需的信息。每位工 作人员收到表格后，将填写该项工作当前阶段的各个输入选项；当一个表格的各个 输入项被填写之后，该表格就发送给下一阶段的工作人员：下阶段的工作人员将 会在他们的计算机上看到自己所负责工作的当前状况，并且可以选择其中任意项 工作展开下一步，即打开下一步工作应当填写的表格。这样，整个工作流程就表现 华中科技大学硕士学位论文 为一个流程而这个流程中显示和输入的数据都来自数据库。 4 采用m a p x 作为g 1 s 平台 根据系统对地图控制的要求以及各系列产品的特性，选用了m a p i n f o 公司的 a c t iv e x 插件产品m a p x 。从m a p x 自身来看，作为应用较广泛的g i s 平台软件，它 具有以下特点： 1 )m a p x 是基于w i n d o w s 平台( w j n d o w s9 5 9 8 n t ) 的产品。可以提供纯p c 的 配置方案。使地图可以与数据库中的表格实现真正意义上的融合，是图、文、表、 监控一体化的重要技术基础。 2 )可用v b 、d e l p h i 、p o w e r b u i l d e r 等通用开发工具进行开发。一般的数据 库系统都是使用通用开发工具( v b 、d e l p h i 、p o w e r b u i l d e r ) 等进行开发的，因此 为了保证图文一体，要求6 i s 平台可以使用通用开发工具，保证在系统结构和数据 结构方面可以与数据库统一考虑，实现图文乃面的互访。这也是实现图、文、表、 监控一体化的重要技术基础。 3 )m a p x 具有各种完善的图形分析功能且使用起来灵活方便。m a p x 具有以下 主要特性：可进行六种专题地图的分析统计工作：可无限深入的地图；可进行多种 数掘库的数据绑定；灵活方便的注解、图层和选择控制：有多种标准m a p x 工具， 也可根据需要自己创建自定义工具；可处理栅格图形。从实际应用角度上来看，很 多企业最初建立的应用并不具有空间分析功能，但是随着企业内部信息量的增加及 信息的多元化和复杂化，很多信息采用传统的报表和文档方式已无法清晰地向用户 表现。此时，就需要利用b t a p x 在企业应用中增加对信息的空间表现能力。例如， 利用m a p x 可以非常直观地将企业自身在空间位置上的分布特性及杆塔的位置、属 性等信息，以地图化的方式展示出来；由于m a p x 采用的是控件技术，因此编程人 员在开发过程中并不需要掌握其它专业编程语言，采用m a p x 和面向对象语言相结 合的模式，便可轻松地将地图应用功能嵌入到企业应用中，并且应用可以脱离 m a p i n f o 的软件平台运行。 其技术解决方案如图2 4 所示： 华中科技大学硕士学位论文 s o l 语句 i ， 图2 4 m a p x 开发方案示意图 5 采用面向对象的开发工具p o w e r b u i l d e r p o w e r b u i l d e r 1 7 是一种高效而快捷的集成开发环境，它提供了可视化的、面向 对象的、基于客户机一服务器的开发环境。开发时采用面向对象的应用程序开发方 法。对象( o b j e c t ) 是包含相关的数据( 以变量的形式) 以及用于操作这些数据的方法 ( 子程序) 的软件包。一个对象是一个类的具体表现，在功能上它与其它程序保持独 立。- - + 定义良好的对象具有封装的数据和功能。对象可以继承。函数、事件、窗 体、菜单、用户对象都可以继承，通过继承，可以快捷地开发出全新的满足特定要 求的对象。如果没有继承，开发者将不得不每次在编写相似对象时使用大量重复性 代码。有时虽然可以应用全局函数来减少冗余代码，但这会使代码要完成的任务复 杂化。在g u i 环境下，友好的用户界面极为重要，其中标准化是一种很好的方法。 在特定类型窗口中许多细节都是相同的，如果不用父类对象，必须为这些事件不断 地进行编码，如果从这个窗口到那个窗口代码不同，将不能保证一致的用户界面 因此必须设计一个单一代码源，以保证用户界面的一致性。通过在接口库的父类对 象中编写的界面逻辑代码可以实现这点。一个好的父类库可以大大地加快项目开发 的进度，满足原型开发的要求。 2 4 系统模块划分 广州送电管理所数字化巡查系统的目的在于加强各生产部门之间的联系和沟 通，提高信息的共享使用，也有利于系统内控手段的实现。所以系统规划时将送电 牛控x 印 m _，丫 华中科技大学硕士学位论文 管理所的巡线业务主要划分为几大部分，子系统是以功能的角度进行划分的，一定 程度上打破了组织结构的框架，个子系统可能在多个部门使用，子系统问也有可 能有功能上的交叉。系统功能的划分，应该遵循以下原则： 1 逻辑上相对独立，每个子系统能独立完成某个方面的管理功能： 2 内聚力大，即子系统内部各模块之间的联系程度要大； 3 耦合度小，即各子系统间的联系程度要小，边界清晰。 在解决问题时，将需要处理的问题首先视为一个完整的对象，对象包括功能和 数据，是两者的有机统一体，不能互相分离，而且两者在系统的各个层次上都要保 持这种完整性。对于每个对象，分析出系统中的信息单元和功能单元，然后再将这 些信息单元和功能单元汇总，并进行适当地合并、调整，按目标体系进行归纳，便 形成了系统的功能模型。在综合考虑现场巡线业务实际需求的基础上，主要划分了 以下部分，如图2 5 所示： 手执机数据采集 毒上t 覆 缺陷管理 息1 rl 萄 一 _ 1 c l s ”瞥理 图2 5 数字化巡查系统功能模块 黼 缺陷处理 一 逛线进度 - 紫 查询统计 蕊鬏瀚赣麟 地图操作 瞄墨擎 查询查找 黛鬣瓣 特定动能 2 4 1 手执机数据采集 数据采集终端通过感应信息卡来确认操作的对象，如杆塔、操作人员等。班组 人员在确定了操作的杆塔以后，将其缺陷情况录入数据采集终端，录入结果将被保 存在数据采集终端中。当全部操作结束以后，班组人员将全部操作结果通过计算机 6 墨蕊数 华中科技大学硕士学位论文 接口传输到p c 机中，这个子系统将解决繁复的基础数据的录入问题，同时对操作 者也将起到监督管理的作用。 2 , 4 2 缺陷管理 缺陷管理是巡线管理的核心部分。杆塔缺陷分为不同的缺陷等级，因此，对于 不同缺陷等级其处理方法也不同，这将涉及到不同的操作流程。对于一般缺陷，主 要由班长下达消缺通知书，处理人在接到消缺通知书以后进行消缺处理，并在操作 完成以后负责填写处理意见：对于重大及以上缺陷，应先对重大及以上缺陷进行鉴 定，列出该记录的详细信息，填写现场鉴定意见。然后进行重大缺陷的上报，主要 负责管理所有未发出通知的重大及以上缺陷。消缺情况将标出该缺陷的状态。对于 生计部门负责的缺陷，系统应自动登录用户的姓名和当前日期并签入上报单：对于 其他状态的缺陷，只需在相应的地方键入相应的意见，签完意见后可以转生技部 签字，也可转上级，出上级进一步签署意见。生技部门签完字后，可以打印出来， 然后交给相应的人员处理。在完成消缺处理后，应列出所有已经发出通知但未填写 处理记录的缺陷。选中相应的记录，在处理情况中选择处理人及检查人，输入处理 意见和检查情况。 除了完成缺陷登记和处理以外，管理人员还可以通过该模块制定巡线计划，通 过输入查询条件查询班组的巡线进度； 另外，该模块还应提供方便灵活的查询和统计功能，用户可以查询不同的缺陷 等级的缺陷信息，并进行统计。 2 4 3 g l s 管理 地理信息系统提供了良好的人一机界面，用户可以方便的使用该部分对地图进 行操作，包括放大、缩小、漫游等。对于自己关心的线路、杆塔或厂站进行查找、 查询。该模块不仅提供了操作对象的空间数据，而且还提供了其属性数据，并且将 空间数据和属性数据有机的结合在一起。 除了完成上述基本的功能以外，该模块还应该反映杆塔的安全点信息，缺陷信 息和线路的故障信息，并提供与调度实时信息的接口。 上述各部分既是一个个的子系统，又是一个有机的整体，共同完成了线路缺 陷的巡查管理任务。 华中科技大学硕士学位论文 3感应式数据终端及缺陷管理的系统开发 3 1 手执式数据采集终端的功能开发 3 1 1 手执式数据采集终端简介 现代信息化的生活和工作中，计算机的应用越来越普遍。计算机在给用户带来 方便的同时，也带来了大量的基础数据录入问题。随着时代的发展，科技的进步， 很多的移动计算及便携式数据处理工具涌现出来，d t 一7 0 0 感应式数据终端便是其 中的佼佼者。 d t 一7 0 0 是一个多功能、轻巧、坚固的手执式资料收集终端机，内置一体成型 的激光式或光笔式条码扫描器，具备可靠性高、使用灵活、维修容易的特性。d t 一7 0 0 具有d o s 的兼容系统，提供一个开放的标准p c 软件开发环境，并备有r o m 存储器，通过高速串口通讯接口可以方便的与p c 机进行数据交换。 该系统的工作原理是这样的，d t 一7 0 0 数据采集终端通过感应信息卡来确认操 作的对象，如地点、设备、人员等，操作人员可以在确定现场对象后，通过键入菜 单的形式将有关数据录入在d t 一7 0 0 终端中。在操作的同时，d t 一7 0 0 将记录当 时的实时时间，以供参考。当全部操作结束以后，操作者可以通过计算机的接口将 全部操作结果的数据传输到p c 或网络之中。整个系统既解决了繁复的基础数据录 入问题，实现了完全准确的无纸化操作，也避免了因非规范语言造成的错误，同时 对操作者也起到了监督管理的作用。 对于d t 一7 0 0 的使用者来说，该系统是一个简单、可靠、智能化的作业工具， 通过它的使用可以大大提高工作效率，降低劳动强度；对于管理者来说，该系统的 应用令管理工作更为简单，只需轻点鼠标，就可以马上知道被管理者是什么时间， 到了什么地点，进行了那些工作，现场的情况是怎样等资料。 3 1 2 数据采集予系统的工作流程 手执式数