电力GIS系统解决方案

TrimbleGPS电力公司电力设施GIS据采集系统解决方案建议方案北京望邦天鑫科技发展有限公司201111

1项目景电力行业是国民经济发展的基础行业时又是一个技术密集产密集的行业年来国已经开始规划和实施电力行业的信息化发展战略重点就是实现电力资产管理的信息化，建设“数字电网技术可以显著提高以空间数据为基础的电力信息处理分析的能力立电力应用系统进行电力设施数据采集和分析处理成为电力信息化的重要手段应用平台，可实现电力设施设计和更改管理、运行维护管理、故障停电管理、服务和市场分析、网络分析和企业信息访问及更新等。不仅如此统还能提供多空间数字电网模型用化电网数据维护工具富的电网分析工具到构筑企业协同工作环境高服务质量善业务流程指导生产高决策效率的目的。不同企业有不同的工作流程和业务逻辑力企业的系统对数据提取析和处理可能有不同的思路偏重于某些方面的应用是几乎所有的电力GIS都包括以下一些基本功能：

基本GIS功能：包括工作环境设置、图层操作、图形浏览、打印输出、长度面积量算等基本功能；自动成图功能GPS数据文件接收设备维护设备维护、相位图的编辑、注记层的编辑生成等功能；设备管理功能：包括查询统计、单线图提取、线路模拟追踪等功能；污区管理功能：包括历年污区图的调阅和打印、记录大气环境和典型气象资料污源分布信息盐密点档案信息线路污闪信息、进行污区图的编辑、各种专题图的产生、设备防污、污区查询统计等；巡线管理：据录入接口、图形数据输入、危险点数据录入、危险点查询等功能所有这些功能都是以大量的电力设施的数据为基础的此立和完善电力GIS必须首先解决电力设施数据采集维护问题施的属性数据和空间数据。其中属性信息涉及设备的编号、名称、型号、缺陷记录、检修记录、设备台帐、缺陷通知单、设备档案、线路条图和图片等；空间数据则包括以各种形式表

达的电力设施的空间坐标，这些空间坐标一方面将作为电力设施的重要基础数据，另一方面用来检验人员到位情况，起到监督工作的作用。采用GPS/GIS产品可以很好的解决数据采集问题：.5.6.

GPS/GIS产品具备的快速、高精度定位以及自动数据记录功能，与传统的手动记录相比，能够大大提高数据采集效率。可以配合激光测距仪使用，只要外业人员走到设备周围，无须靠近即可实现数据采集，可以保证巡检人员的安全。系统可以结合视频图像采集系统采集位置数据和一般属性数据的同时，采集相应的图像信息，形成丰富和直观的属性数据库。它不依赖附加在电力设备上的信息设备，因此无需另行安装信息设备，可以节省大量投资。现场采集的数据可以通过蓝牙、数据线缆等方式，甚至可以通过移动通信方式即时进入数据处理系统，为内业处理节省了时间。GPS轨迹数据和原始观测数据无法或者难以更改，可以作为考察外业人员工作到位情况的一种手段，从而较好地解决了人员管理的问题。2需求析采集位置数电力用户主要应用测定输电、变电设施如线杆、变压器等的位置信息，所有这些位置数据将被导入GIS系统中示在背景地图上需要的时候户可以依据位置数据进行事故分析、最佳抢修方案设计等各种应用。上述目标有的呈点状杆等呈线状110KV路走向等；有的呈面状供电区域定目标的多种状态要求GPS设备能十分方便的进行点状、线状和面状地物的测量和记录。定位精度方面，大致有三种精度要求，一是米精度，用于线路的日常巡检和工作监督。一是要求1米以内，如线杆、变压器等；部分点位如对市内线缆工区的设施密集区的电力设施要求达到定位精度达到米以内。由于单点定位精度在左右，采用Trimble品，单点定位精度一

般可以稳定在（RMS左右。对于要求达到亚米级定位精度的点位，必须采用差分定位技术才能满足位可以分为实时差分和后处理差分两种系统及作业方式分需要在基准站和流动站之间建立通信链路时传输差分改正数据用实时差分可以在观测时即得到高精度的定位结果有很好的时效性是实时差分设备一般相对比较昂贵者需要缴纳一定数额的服务费才能使用。后处理差分在外业观测阶段仅能达到米的精度，但是经过内业软件处理后可以达到亚米级甚至更高的精度操作简单学易用作灵活，而且无需缴纳服务费。如果同一种设备既能够进行后处理又能进行实时差分，会更加理想。采集属性数属性数据是除位置数据之外的另一种重要数据了用户所关心的与行业应用直接相关的重要信息。如变压器的名称、编号、规格、等级、功率、设备损坏情况等等性数据涉及到两方面的应用是作为电力GIS系统的基础数据；二是作为管理和决策的依据。不同地物有不同的属性项同的属性项又有不同的存储示方式变压器的属性项有编号、名称、类型、规格、功率、损坏情况、上次维护时间、维修记录等中编号属于数字形式以由用户手动输入可以由系统自动生成；名称属于文本形式，适于手写输入，而类型和规格可能更适于菜单选择；上次维护时间则属于日期格式，以系统日期对话框方式选择输入。用户要求所采用的数据采集设备能够非常方便的进行属性数据的采集。一个有效的方法是建立和使用行业数据字典行业的数据字典应该包含线杆器站等地物目标地物目标应预设了相关的属性项目，例如用户采集线杆目标数据采集该目标位置数据的同时备界面应自动出现该目标对应的属性项目用户填写和选择输入样当目标的位置数据采集完毕时对应的属性数据也被记录下来采集下一个线杆目标时备会重复上述过程样做的好处在于不会遗漏任何一项属性信息为设备上的数据字典显示出所有你需要记录的属性项果事先规定了缺省值些属性项目甚至不需要用户输入，系统会自动将其赋为缺省值。

采集视频数有时仅有数字或文字信息是不够的直观采集图像信息，但是使用数码相机直接拍照的弊端是难以跟具体的地理位置相对应，借助RedHen系统可以将静态图片，甚至将动态图像信息与地理位置相对应，生成具有丰富视觉信息的多媒体地理信息数据库过该系统以导出为平台能够识别的数据格式。路线规划导在突发事件爆发时要抢修人员在第一时间赶赴出事地点时设备应该能够为抢修人员导航于事先已经采集了所有电力设施的位置信息以根据现场其他信息很快找到出事地点对应的设备信息者根据巡视队员的位置报告，快速锁定故障设备，并将该事发地点设置为导航目标设备可以引导抢修队员快速到达现场。前期数据采集阶段常需要根据工作计划对作业路线进行事先规划干作业点作为航点，若干航点组成航线，在野外作业时启用航线导航就可以为外业人员带路观地显示出距离下一个作业点的距离位等果接近预定点到足够距离，GPS会报警提醒。后期数据更新维护时，需要将前期采集的、待更新的数据上传到GPS设备上，启用这些数据作为导航目标后设备会带领外业人员到目的地。如果能够导入背景地图得在显示实际轨迹的同时显示背景图不仅有利于规划航点，而且方便野外导航，那就更完美了！巡检轨迹记配备GPS设备的目的除用于数据采集和维护以外个用途就是记录日常巡检轨迹些轨迹不能手动创建和更改有亲到实地才能记录巡检地点的轨迹检完毕后上传到内业软件上以直观的显示在背景地图上有巡检轨迹均存贮和分析，作为日常工作记录，能够有效的监督巡检人员的工作。用于记录巡检轨迹的设备的定位精度不要求太高存贮空间应足

够大池电量也应该足够大以适应较长时期巡检轨迹记录的要求外这种设备应该轻便、小巧，易于携带。内业数据处

外业数据存贮在设备上先要通过数传线缆或蓝牙无线方式下载到用作数据处理的机或工作站上。对于后处理差分方式，应GPS后处理软件，对基准站和流动站数据进行差分后处理，提高精度至亚米级。对于实时差分方式或已经差分后处理的数据，包括位置数据和属性数据，图像数据，下载后可以直接导入地理信息系统。第三就是利用该地理信息系统做进一步的处理据需要生成一系列的成果数据和图表。如果需要对数据进行定期更新，则需进行与上述相反的操作，即从用户GIS统中导出GIS据，上传到GPS备上，进行目标导航，以便于快速找到更新目标。3解决案差分作业对于精度要求在1米以内的设施须采用差分定位方式照工作程序的不同以分为后处理差分和实时差分见的实时差分系统有信标差分基站VRS和卫星差分等。后处理差分利用两台或多GPS接收机，在同一时段对同一组卫星星座进行观测束后分别将基准站和流动站观测数据导入后处理软件，通过软件解算方式进行数据改正，得到较高的定位精度。电力设施的定位前期数据采集阶段的定位结果要用来导入GIS系统进行分析处理，因此用户并不在意高精度定位结果是实时得到还是后处理得到，因此可以采用灵活方便的后处理差分方式进行采集；而在事故抢修等实际应用时要实时精确导航功能时可以采用实时差分定位方式下对各种差分

作业方式逐一介绍：3.1.1公共虚拟参考站Reference是在一定的区(：一个城市、一个省或一个国家)建立的永久性的连续运行参考站，通过网络技术把它们连接到控制中心制中心接收和处理所有参考站的原始观测值立动态数据库户在作业过程中只要通过GSM等方式访问控制中心制中心根据用户的位置，在用户附近模拟一组基准站数据（包括基准站坐标和GPS观测值网发给用户，用户利用接收到控制中心的数据进行位置改正解算，在初始化时效果。利用户不需要建立自己的基准站，节省了费用和人力。VRS既可以提供后处理原始数据，同时又发布实时高精度载波相位差分信号和伪距差分信号，因此动站用户既可以Internet或FTP下载的方式获取基准站数据进行后处理差分可以采用式直接访问控制中心服务器，获取或DGPS分数据进行实时差分。如果采用实时VRS务，要求流动站设备具备GSM/GPRS通信功能可充当外置的手机连接，通过或方式访问控制中心服务器。式接入需要采用中国移动全球通或动感地带SIM卡数据业务用GPRS方式开通服务。VRS是一种收费的公共服务系统，能够为用户提供不同精度级别的定位服

务，如亚米级的伪距差分服务）和厘米级的载波相位差分服务前，北京、上海、天津、武汉、成都、深圳等城市相继建成VRS系统，其他地市和省区也有许多正在酝酿建立VRS统已经开通VRS服务的地区使用TrimbleGPS接收机可以进行实时差分或后处理差分到符合标称精度的位置数据。3.1.2信标信标差分系统一般是由国家投资，在沿海地区建设的准站和差分数据发布系统GPS用户免费使用建设的意义起初是为船舶导航服务，其采用调频电台广播方式盖范围较大此沿海地区的其他用户同样可以受益。对于海岸线较长的国家多个信标台站才能实现信标信号的完全覆盖需要借助专门的信标设备来接收和解算信标信号将信标功能和GPS功能集成在一台整机中使用手动调节或自动扫描方式实现调谐搜索和接收距离最近的信标台的信号。信标差分的精度随着流动站与信标台站距离的增加而降低，但一般小于1米。Trimble有几款专业级产品是支持信标作业方式的，例如、GeoBeacon等。3.1.3卫星差分卫星差分在某些方面与VRS很相像于广域差分的一种样依靠地面基准站网络提供差分数据源，与VRS靠网络或者进行数据播发不同星差分依靠通信卫星来进行数据播发样就很好的解决了覆盖范围的问题，以著名的OmniStar统为例，其覆盖区可以从北纬70到南纬70，并

且在其有效覆盖范围内位的精度不会随着流动站与基准站距离的增加而明显降低。卫星差分一般由专业的定位服务商提供服务公司些公司租用通信卫星的频道用户提供GPS差分服务于赢利目的和高昂的运营成本星差分服务一般都收取较高的服务费。例如OmniStar前提供三种定位服务，分别是亚米级）全部都是收费服务，其VBS服务每机每年的服务费是2450美元。3.1.4公共单基单基站与多个基准站构成的基站网络相对，由单一基站向用户提供服务基站可以通过电台广播或GSM方式向用户提供差分服务位精度随着流动站与基准站间的距离增大而降低这个意义上讲标服务也是一种单基站服务。用户可以选择使用公共的单基站。目前北京、上海等城市向户提供公共单基站服务，公共单基站可以采用号接入或通过Internet网络接入两种方式于拨号接入方式业用户需要使用具备GSM通信功能的流动站设备或将现有设备与可用作外置GSMModem的手机连接使用通单基站数据中心的服务号码后，即可从服务器上实时获取RTCM分数据，进行实时差分解算，得到亚米级的定位结果前很多单基站功能还很不健全如北京的单基站目前只能同时接入一个GSM用户，其余用户只能等该用户结束呼叫后才能拨入。

单基站如果采用方式接入则可以允许多用户同时接入要求单基站服务器必须通过某种方式（如ADSL）接入。流动站端的硬件配置与上述拨号接入的相同在使用方式上不同户不是通过拨号直接接入单基站Modem，而是首先创建一个GPRS或CDMA网络连接，接入Internet，通过Internet访问单基站服务器，获取实时DGPSRTK差分数据。3.1.5自建单基功概如果用户选择自建单基站，可以选用TrimbleCORSL1备作为基准站强大的GPSBase软件作为基准站控制软件功能：

通过电台广播、、PSTN等方式输出RTCM/CMR格式的实时差分数据，包括DGPS和RTK类型的数据，供实时差分用户使用基准站数据格式为DAT式、RINEX和压缩格式，所有数据可进行自动FTP镜像，供用户下载后进行差分后处理以多种形式分析观测数据，输出各种功能报告根据伪距观测数据计算多路径效应对于异常情况，以多种形式报警，包括报警GPS基准站设备及其他传感器设备的监视和控制配合GPSServer软件，可实现差分改正数据在Internet发布。

接方如果使用设单基站，则流动站可以通过拨号接入来获取实时差分数据。对于拨号接入方式，需要在基站服务器端安装PSTNModemGSMModem每一个Modem可同时为一个流动站用户服务。增加Modem可以同时为多用户服务。基站署以绍兴地区为例，该区最大纵深只有125km距离基准站范围内均可以达到亚米级精度绍兴市区架设1基准站就可以满足整个绍兴地区的测量精度要求。如图所示（覆盖半径为）3.1.6自建

自建VRS与自建单基站在流动站硬件设备配置上完全相同站数量较多兴市配置3台基准站就可以覆盖全区过缩小覆盖半径设多个基准站，可以得到更好的精度结果。如果覆盖半径40km，则需要架3个基准站，如图所示，3个基准站分别架设在诸暨市、绍兴市和嵊州市站通过FR或DDN方式其他方式接入主控制中心（设在绍兴市中心服务器安装和运行GPSNet软件和GPSServer软件。其中GPSNet实现对基准站的监视、控制、数据收集、解算和通过GSMModem的数据发布。GPSServer实现差分数据的实时发布，使得流动站可以通过GPRS方式获取实时差分数据。如果安装了GPSServer，即选择通过Internet时发布差分数据，则控制中心应设法使服务器接入Internet。实验证明，如果通ADSL方式接入，服务器的址会保持，之后就会发生变化，这时，外业的流动站如果不做

相应处置会发生连接中断并且无法再次接入决这个问题的方法是为服务器配置公网上的静态IP但是这样会产生新的费用，以北京网通为例，北京网通提供的企业宽带服务可为用户提供1M的接入带宽和静态IP地址费为600，服务费用高达900/月。需要说明的是，各电信运营商和同一运营商的不同地方的分公司的收费标准相差很大通公司的网络接入费用一般比网通的要低，如昆明铁通提供的ADSL入服务，120元/月可以申请到下行带宽，再增加月就可以获得一个静态IP地址。具体收费标准可向用户当地电信运营商咨询。3.1.7后处理差在数据采集/更新阶段户可以使用后处理方式实现亚米级或更高精度的定位种方式的工作原理是动站和基准站在同一时段对同一组卫星星座进行观测别记录和存贮观测数据两者相距不太远的情况下以认为两者的误差来源基本相似，差分改正数也很接近，具备差分的基本条件。观测完毕后，分别将基准站数据和流动站数据导入后处理软件，进行差分解算，得到亚米级或更高精度的位置数据。采用后处理差分方式站和流动站之间各自独立工作，无需实时通信，基准站架设和管理方便，流动站操作简单，易于掌握，因此十分灵活方便，适用于那些不需要实时高精度定位的场合。基准站的部署与自建单基站的策略相同。3.1.8建议的作方式后处理差分方式工作灵活方便，精度较高，因此建议大部分基础数据采集和维护采用后处理差分作业方式果对实时性要求较高建单基站是一种不错的选择。如果资金较为充裕，可以选择自建系统。巡检作业由于精度要求不高，可以采用单点定位方式。

设备配置方针对电力GIS数据采集的实际情况，有三种建议的设备配置方案：3.2.1巡检定位案采用Trimble流动站数据采集用Timble件。内业处理软件采用TrimblePathfinderOffice，无须架设基准站。该方案的定位精度在米，能够满足巡检作业对定位精度的要求。+ReconCard的标准配置如下：

Recon主机（预装WindowsMobile2003）1台内置可充电电池1CF卡式GPS板1个交流充电器(100-240V)1屏保膜10个手写笔2快速入门1手带1USB数据线1条TerraSync软件1

3.2.2自建单基方案流站++流动站采用TrimbleGeoXT可作为外置Modem使用的手机SonyEricssonk700c配合作业，其GeoXT负责GPS卫星接收、解算、数据存贮。手机用于建立和保持与基准站的实时通信以开通蓝牙功能具备蓝牙功能，这样两者之间可以通过蓝牙方式连接的烦能做到蓝牙连接，也可以通过连接线连接该方案的实时差分定位精度为亚米级，能够满足大部分点位的精度要求。其中GeoXT的标准配置如下：

GeoXTGPS主机1支持模块1电源适配器1USB数传电缆1主机软包1触摸笔1手带1操作手册1TrimbleTerrasync软件1基站自建单基站的硬件包括系列产品之一+Modem。如果要接入多Modem需要增加若干Modem件采用功能强大GPSBase。以下为5700L1Reference和5700CORS的产品对比介绍：1.

TrimbleL1ReferenceStation

2.

专业级单频基准站基准站软件采用功能强大的GPSBase5700L1具有内置CF，可连续记录1700小时的观测数据（秒间隔，6颗卫星）采用内置电池供电或直接使用电源先进的TrimbleMaxwell技术多路径抑制技术，保证高精度的伪距测量可输出未经过滤、未经平滑的伪距测量数据，可用于进行低噪音、低多路径效应、低时延的差分校正和高动态响应低噪音L1测量，以1Hz速度输出的<1mm精度的测量结果以dB-Hz形式输出信噪比数据报告经得起考验的低角度卫星跟踪技术12通道，L1C/A码，L1全载波，WASS/EGNOS坚固、防水、抗震，可靠性极高可与GeoXM和GeoXT配合使用TrimbleCORS属专业级的双频基准站，适合长时间连续作业。同样可以使用件完成上述功能，可与GeoXH配合使用，5700CORS可以满足GeoXHH-Star技术对双频基准站的要求。用5700CORS具备5700L1的几乎所有功能。与5700L1相比，5700CORS要由以下特点：

专业级双频基准站高精度多重相关器和L2伪距观测超低噪声L1和L2载波相位测量，1Hz带宽的精度是1mmL1和L2信噪比按报告24通道L1C/A码，L1/L2全周载波结合GPSBase，可向实时差分用户播发RTK数据可与GeoXM或GeoXH配合使用

3.

5700准站标准配5700L1（或主机，均含数据线）1台内置CF数据卡（）1只直流电源1内置锂电池1个操作手册1A3天线13.2.3VRS方案V

RS

方案与单基站方案在流动站硬件配置方面是完全相同的。与单基站方案不同VRS方案的基准站通常不在控制中心，因此GPS接收机以外，还需要COMServer用于将基准站接收机接入网络。而主控制机房的则须配备若干GSMModem用于同时为多个通过方式接入的用户服务获得公网上的静态IP地址，可以使用网通公司的企业宽带服务，此时控制中心还需要配备企业宽带Modem（由网通提供软件方面，VRS必须采用GPSNet，如果要实现差分数据在Internet实时发布，则还需要安装GPSServer。3.2.4后处理差方案后处理差分作业应作为一种主要的作业方式与单基站方案同样选用性能优异的Trimble基准站设备应考虑作业周期的长短进行选择：如果长期连续作业，应选择Trimble5700系列设备，该系列设备更适合作为长期固定使用的基准站，如果天线部分架设在楼顶，还应该考虑同时安装避雷设施。外业采集软TrimbleTerraSync是一款专业的外业数据采集软件，具有以下特点：

可以采集点、线、面多种不同类型的实体的位置和属性信息。

属性数据字典可以上传使用，也可以在外业根据工作需要自行编辑，支持数字、日期、时间、文本、菜单、文件名等多种数据格式，其中文件名可以指向声音、图像等多媒体文件，使TerraSync以采集丰富多彩的属性信息。

支持多种类型的外部差分源，如、组合信标、单基站、等

支持多种外接的设备，包括NMEA协议和TSIP协议的设备可以创建和管理

蓝牙、RS232等多种连接方式支持几十种现有坐标系统，同时也可以支持用户自定义坐标系支持外部多种传感器，包括激光测距仪等较强的导航功能，支持上传的航点文件和数据文件中的点位导航可以上传多种矢量格式和栅格格式的背景地图括卫星图片和航空摄影图片等。内业处理软GPSPathfinderOffice系统是Trimble公司在GIS领域的专业软件产品，它功能强大、使用方便，可以使你IS数据采集、更新、处理更有效。您可以将所采集的GPS数据导入到电脑中来查看采集的站点位置布及所有设备的信息，并对采集回来的外业图形数据进行差分处理、以及编辑、修改、增删等操作。可以导出其他GIS软件格式或表格形式，进行打印输出。

与电力设施数据采集有关的功能主要有：

差分处坐标系管理数据转

关于坐标转绍兴市电力GIS系统的坐标系统可能有WGS84和绍兴市地方坐标三种常用坐标系。其中地方坐标系统涉及转换参数较多。在内业数据处理时利用PathfinderOffice可以很好的实现坐标系统转换软件不仅可以实现对参考椭球的选择和定义可以实现多种基准转换方式的新建和管理选择或新建绍兴市地方坐标对应的椭一般为北京54椭球可新建适合绍兴地方的基准转换方法，然后选择大地水准面模型绍兴地方坐标系统。需要指出的是自定义的合绍兴市电力GIS数据特点的坐标系统还可以上传流动站设备上外业采集用的坐标格式样就保证了绍兴现有的坐标或北京54坐标的大量原始图件和数据，可以不经坐标转换就在外业应用。数据录入与理内业数据处理的一般步骤是：.

通过数据线缆将流动站设备连接到数据处理工作站上启动Pathfinder件，打开“功能——〉数据传输”菜单，在弹出的窗口中选择想要接收的文件，选择“添加后选择文件保存的路径，确定后文件开始传输。将GPS基准站设备与工作站连接，按照上述步骤进行基准站数据传输。打开“功能——〉差分改正站文件，然后选择流动站文件，选择改正后文件的保存路径，再选择差分改正的方式等，确定后开始进行差分处理。

5.

打开“功能——〉导出需要导出的、已经差分处理后的数据文件，选择和编辑导出设置，对文件格式、输出坐标格式、导出要素的筛选等进行设置，完成点击“确定”开始导出过程。如果使用Office批处理功能，则上述操作只需要做一次就够了作人员只要负责将GPS设备连接到计算机上即可完成从数据传输录入到导出为所需的GIS格式数据文件的全过程是Office的一大优点。如果用户选择自建单基站，使用控基准站设备和记录基准站数据，利用GPSBase的自动FTP镜像功能基准站数据将自动上传服务器的指定的路径下差分后处理时只需要到特定服务器的特定路径下载即可使用样述第3步也可以省略了内业数据传输到文件导出一气呵成不用操作人员的干预！

4工作程设计内业准备基准站架设

单基站或XT

数码相机或DV基准站数据

DGPS分数据

数采集