基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的設計研究
江蘇省電力公司泰州供電公司的研究人員蔣彪、王健等，在2017年第9期《電氣技術》雜誌上撰文指出，基於智慧終端機的電纜通道巡視系統具有如下優勢：實現電纜線路智能巡檢，
綜合上述原因，開發基於智慧終端機的電纜通道巡視系統是電力公司提高巡檢效率和巡檢品質的必然趨勢，
現階段電力公司線路和設備巡檢主要依靠巡檢人員定時到現場進行人工巡檢，巡檢回來後再手工錄入缺陷管理流程。受到氣候條件、環境因素、人員素質和責任心等多種因素的制約，此種方式不僅經常導致巡檢人員缺陷錄入不規範、巡視不到位、缺陷重複上報等問題，
為了適應線路和設備巡檢管理方式資訊化、智慧化的發展要求，電力公司迫切需要基於智慧終端機的電纜通道巡視系統，其中智慧終端機利用GPRS、RFID、GPS地理定位等技術能夠根據實際巡檢需求來安排巡檢線路、對巡檢人員的到位情況及歷史軌跡等進行分析，
1 移動終端在電纜通道巡視中的應用現狀及存在問題
1.1 移動終端在電纜通道巡視中的應用現狀
現階段移動終端為電纜通道巡檢人員提供了一種新型工作模式，巡檢人員使用移動終端來查看配電線路與設備的資訊，如果配電線路與設備發生異常，
圖1為移動終端在電纜通道巡視中的典型應用場景，其中後臺管理系統能夠實現自動接收巡檢結果、合理安排巡檢時間、監測缺陷、發佈巡檢任務、安排檢修等功能。
圖1 移動終端在電纜通道巡視中的典型應用場景
1.2 移動終端在電纜通道巡視中應用的問題
基於無線GPRS/3G通信和LBS定位服務技術，將電子地圖與移動終端結合的應用在國內外電纜通道巡檢中已經逐步展開，這在電力公司與巡檢人員間搭建了良好的溝通橋樑。
通過電子地圖和LBS定位服務技術的結合，管理人員能夠對巡檢人員所處位置進行準確瞭解，現階段比較常用的是基站定位和WIFI定位，它們分別通過基站和熱點等網路來完成巡檢人員的定位，定位精度相對較低。
當採用基站定位和WIFI定位時，存在如下典型問題：
第一，應用于偏遠地區時，存在信號較弱、資料傳輸較慢等問題，嚴重影響了電力公司與巡檢人員間的穩定通信，導致有時總部無法及時瞭解電纜通道的巡視情況。
第二，應用于室內時，由於採用基站定位方法而容易受到運營商基站密度的影響，從而導致經緯度座標存在較大偏差，此時就需要利用RFID等其他定位技術來進行偏差的糾正。
2 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的應用
綜上所述，移動終端在電纜通道巡視中的應用能夠提高電纜通道的巡檢品質，確保巡檢過程中的安全，但也存在著室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題，而基於智慧終端機的電纜通道巡視系統則能夠有效彌補上述缺陷。
2.1 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的總體設計
（1）系統的物理架構
圖2為基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的物理架構，系統總體目標是實現電纜通道巡視業務和設備資訊的資料獲取、採集資料的回傳和查詢、巡視地點的GPS定位、巡視線路的GPS導航、配電線路與設備資訊的更新、巡視任務的管理及報表生成等，使使用者能夠把握電纜通道巡視工作的整體運行狀態。
圖2 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的物理架構
（2）系統的功能模組
根據上述分析，整個系統可以劃分為如下六大功能模組：
第一，基礎資料模組。通過基礎資料模組，巡檢人員可以通過設備樹查看配電線路與設備及設備的台賬，查看線路的單線圖，通過線路定位查看線路的走向，也可以對設備進行定位導航。
第二，電纜巡視模組。利用電纜巡視模組，巡檢人員可以根據指定的道路、POI點來通過緩衝區查詢搜索附近100米範圍內的電纜井和通道，查詢電纜線路經過的電纜井和通道，查詢指定電纜井、通道的剖面圖和管孔使用情況，對電纜線路與電纜井進行定位與導航。
第三，缺陷管理模組。在電纜通道巡視過程中，巡檢人員一旦發現缺陷可以現場登記並拍攝照片，然後將缺陷資訊進行即時上傳，主站管理端可以對缺陷及時處理，並根據處理流程來自動流轉（缺陷的處理流程為：缺陷資訊現場上傳--配電班組審核--現場消缺--班組審核--歸檔）。
第四，到位判斷模組。在巡檢人員巡視過程中，主站管理端可以根據GPRS、基站等獲取當前巡檢人員的座標，然後與巡視的線路設備進行座標判斷，當兩者距離小於50米時則判斷為巡檢人員到位，否則判斷為巡檢人員不到位。
第五，巡視管理模組。通過巡視管理模組，管理人員可以查看巡視人員的位置及歷史巡視軌跡（在巡視過程中打開GPS及軌跡記錄功能，對巡視人員座標進行定位後在主站管理端連續記錄巡視人員的行走記錄，通過圖形展示就可以形成歷史巡視軌跡，歷史巡視軌跡會被進行備份來作為巡視人員後期的考核依據），也可以查看巡視人員巡視線路的到位率。
第六，統計分析模組。主站管理端對上傳的缺陷進行統計，按照班組、狀態、處理情況來對各個班組的缺陷處理情況進行分析，也可以按照到位人員、到位情況、到位時間對各個班組人員的巡檢品質進行分析。
（3）巡視業務的工作流程
圖3 巡檢人員利用智慧終端機開展電纜通道巡檢業務的流程
巡檢人員在使用智慧終端機進行電纜通道巡檢管理時，其業務流程如圖3所示，具體說來：巡檢人員登錄智慧終端機查看是否有電纜通道巡檢任務下達，如果沒有巡檢任務下達，那麼巡檢人員繼續等待；如果有巡檢任務下達，那麼巡檢人員查看巡檢計畫和任務分配資訊，然後到達現場對電纜通道進行逐項檢查（此時系統顯示巡檢人員的定位資訊），檢查完畢後填寫巡檢記錄、缺陷及故障資訊；完成巡檢任務後，巡檢人員將電纜通道的巡檢結果提交到主站管理端，由主站管理端審批後生成相應的巡檢統計報表。
2.2 智慧終端機的設計與應用需求
（1）智慧終端機的工作原理
由上述分析可知，要想順利開展電纜通道巡視工作，智慧終端機必須具備強大的運算和處理能力，能夠實現GPS地理定位、GPRS網路通信及RFID通信控制等。
基於上述考慮，本文構建了如圖4所示的智慧終端機工作原理，其主要由處理器單元（作為智慧終端機的控制核心，所採用的S3C6410及其週邊電路將承擔整個智慧終端機的處理運算任務）、射頻處理單元（由專用RFID讀寫晶片及週邊電路構成，將承擔射頻信號的接收、與電子標籤進行通信與獲取資訊資料的任務）、GPRS巡檢資料處理單元（通過GPRS網路即時與主站管理端進行通信，將獲得的巡檢資訊上傳）、GPS地理定位單元（對巡檢人員的位置進行即時定位）、介面控制及中心處理等構成[6]。
圖4 智慧終端機工作原理框圖
在待巡檢線路及設備上固定好相應的射頻標籤，巡檢人員通過智慧終端機可以準確獲取待巡檢線路及設備的名稱、安裝時間、地理位置等資訊，然後通過GPRS網路將資料（包括線路及設備的位置資料、時間資訊及缺陷資料等）傳送到主站管理端並寫入到資料庫中，主站管理端也可以根據現場情況給智慧終端機發送指令。
（2）智慧終端機的應用需求
根據電纜通道巡視系統的業務開展需求，智慧終端機的實際應用需求如表1所示。
表1 智慧終端機的應用需求
3 結語
利用基於智慧終端機的電纜通道巡視系統，巡檢人員可以在智慧終端機查看巡檢任務及地理資訊，由巡視現場RFID與GPS來定位電纜通道與巡檢人員到位情況，從而在根本上杜絕巡檢人員誤檢和漏檢情況，並有效解決移動終端室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題。
當採用基站定位和WIFI定位時，存在如下典型問題：
第一，應用于偏遠地區時，存在信號較弱、資料傳輸較慢等問題，嚴重影響了電力公司與巡檢人員間的穩定通信，導致有時總部無法及時瞭解電纜通道的巡視情況。
第二，應用于室內時，由於採用基站定位方法而容易受到運營商基站密度的影響，從而導致經緯度座標存在較大偏差，此時就需要利用RFID等其他定位技術來進行偏差的糾正。
2 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的應用
綜上所述，移動終端在電纜通道巡視中的應用能夠提高電纜通道的巡檢品質，確保巡檢過程中的安全，但也存在著室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題，而基於智慧終端機的電纜通道巡視系統則能夠有效彌補上述缺陷。
2.1 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的總體設計
（1）系統的物理架構
圖2為基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的物理架構，系統總體目標是實現電纜通道巡視業務和設備資訊的資料獲取、採集資料的回傳和查詢、巡視地點的GPS定位、巡視線路的GPS導航、配電線路與設備資訊的更新、巡視任務的管理及報表生成等，使使用者能夠把握電纜通道巡視工作的整體運行狀態。
圖2 基於智慧終端機的電纜通道巡視系統的物理架構
（2）系統的功能模組
根據上述分析，整個系統可以劃分為如下六大功能模組：
第一，基礎資料模組。通過基礎資料模組，巡檢人員可以通過設備樹查看配電線路與設備及設備的台賬，查看線路的單線圖，通過線路定位查看線路的走向，也可以對設備進行定位導航。
第二，電纜巡視模組。利用電纜巡視模組，巡檢人員可以根據指定的道路、POI點來通過緩衝區查詢搜索附近100米範圍內的電纜井和通道，查詢電纜線路經過的電纜井和通道，查詢指定電纜井、通道的剖面圖和管孔使用情況，對電纜線路與電纜井進行定位與導航。
第三，缺陷管理模組。在電纜通道巡視過程中，巡檢人員一旦發現缺陷可以現場登記並拍攝照片，然後將缺陷資訊進行即時上傳，主站管理端可以對缺陷及時處理，並根據處理流程來自動流轉（缺陷的處理流程為：缺陷資訊現場上傳--配電班組審核--現場消缺--班組審核--歸檔）。
第四，到位判斷模組。在巡檢人員巡視過程中，主站管理端可以根據GPRS、基站等獲取當前巡檢人員的座標，然後與巡視的線路設備進行座標判斷，當兩者距離小於50米時則判斷為巡檢人員到位，否則判斷為巡檢人員不到位。
第五，巡視管理模組。通過巡視管理模組，管理人員可以查看巡視人員的位置及歷史巡視軌跡（在巡視過程中打開GPS及軌跡記錄功能，對巡視人員座標進行定位後在主站管理端連續記錄巡視人員的行走記錄，通過圖形展示就可以形成歷史巡視軌跡，歷史巡視軌跡會被進行備份來作為巡視人員後期的考核依據），也可以查看巡視人員巡視線路的到位率。
第六，統計分析模組。主站管理端對上傳的缺陷進行統計，按照班組、狀態、處理情況來對各個班組的缺陷處理情況進行分析，也可以按照到位人員、到位情況、到位時間對各個班組人員的巡檢品質進行分析。
（3）巡視業務的工作流程
圖3 巡檢人員利用智慧終端機開展電纜通道巡檢業務的流程
巡檢人員在使用智慧終端機進行電纜通道巡檢管理時，其業務流程如圖3所示，具體說來：巡檢人員登錄智慧終端機查看是否有電纜通道巡檢任務下達，如果沒有巡檢任務下達，那麼巡檢人員繼續等待；如果有巡檢任務下達，那麼巡檢人員查看巡檢計畫和任務分配資訊，然後到達現場對電纜通道進行逐項檢查（此時系統顯示巡檢人員的定位資訊），檢查完畢後填寫巡檢記錄、缺陷及故障資訊；完成巡檢任務後，巡檢人員將電纜通道的巡檢結果提交到主站管理端，由主站管理端審批後生成相應的巡檢統計報表。
2.2 智慧終端機的設計與應用需求
（1）智慧終端機的工作原理
由上述分析可知，要想順利開展電纜通道巡視工作，智慧終端機必須具備強大的運算和處理能力，能夠實現GPS地理定位、GPRS網路通信及RFID通信控制等。
基於上述考慮，本文構建了如圖4所示的智慧終端機工作原理，其主要由處理器單元（作為智慧終端機的控制核心，所採用的S3C6410及其週邊電路將承擔整個智慧終端機的處理運算任務）、射頻處理單元（由專用RFID讀寫晶片及週邊電路構成，將承擔射頻信號的接收、與電子標籤進行通信與獲取資訊資料的任務）、GPRS巡檢資料處理單元（通過GPRS網路即時與主站管理端進行通信，將獲得的巡檢資訊上傳）、GPS地理定位單元（對巡檢人員的位置進行即時定位）、介面控制及中心處理等構成[6]。
圖4 智慧終端機工作原理框圖
在待巡檢線路及設備上固定好相應的射頻標籤，巡檢人員通過智慧終端機可以準確獲取待巡檢線路及設備的名稱、安裝時間、地理位置等資訊，然後通過GPRS網路將資料（包括線路及設備的位置資料、時間資訊及缺陷資料等）傳送到主站管理端並寫入到資料庫中，主站管理端也可以根據現場情況給智慧終端機發送指令。
（2）智慧終端機的應用需求
根據電纜通道巡視系統的業務開展需求，智慧終端機的實際應用需求如表1所示。
表1 智慧終端機的應用需求
3 結語
利用基於智慧終端機的電纜通道巡視系統，巡檢人員可以在智慧終端機查看巡檢任務及地理資訊，由巡視現場RFID與GPS來定位電纜通道與巡檢人員到位情況，從而在根本上杜絕巡檢人員誤檢和漏檢情況，並有效解決移動終端室內定位精度偏差較大、偏遠地區無法穩定通信等問題。