电力巡检管理系统的设计与实现.pdf

重庆大学 硕士学位论文 电力巡检管理系统的设计与实现 姓名：麦风华 申请学位级别：硕士 专业：计算机技术 指导教师：李学明;张永霞 20060801 重庆大学工程硕士学位论文 中文摘要 摘要 信息化水平是衡量一个国家和地区、一个企业的国际竞争力、现代化程度、 综合实力和经济成长能力的重要标志。近年来，电力行业作为国民经济的关键部 门，随着我国电力系统走向市场步伐的加快，国家电力工业体制开始向市场转变， 各级供电企业纷纷建立信息系统和基于I n t e r n e t 的管理应用，以提高劳动生产率， 提高管理水平，加强信息反馈，提高决策的科学性和准确性，提高企业的综合竞 争力。 本文主要讨论在电力信息化中如何建立和完善电力巡检管理系统。除了研究 如何利用条形码身份识别技术和掌上电脑P D A 采集技术等现代信息技术改变传统 巡检工作方式外，着重探讨了如何使用G I S 系统实现移动信息平台。 根据企业具体情况，本文使用标准建模语言U M L 对电厂巡检系统进行了分析， 在此基础上提出设计方案，研究如何基于J 2 E E 平台，采用O r a c l e 数据库实现三 层c s 体系结构。最后，本文以实例验证了基于G I S 的电力巡检管理系统的可行 性，并讨论了本系统的可扩展性。 相信，电力巡检管理系统的建立和应用，有利于提高电力运行的安全性、可 靠性和稳定性，有利于提高供电企业的管理水平和企业形象，最终实现电力系统 “安全、经济、多供、少损”的运行目标，对推动电力企业信息化的进一步发展 的研究具有重要的意义。 关键词：电力信息化，电力巡检管理系统，J 2 E E 平台，G I S 重庆大学工程硕士学位论文 英文摘要 A B S T R A C T T h ei n f o r m a t i o n i z a t i o nl e v e li st h ei m p o r t a n ts i g n st ow e i g ht h ei n t e r n a t i o n a l c o m p e t i t i v e n e s s ，m o d e r n i z e dd e g r e e ，c o m p r e h e n s i v es t r e n g t h a n d a b i l i t y o f d e v e l o p m e n ti ne c o n o m yo fac o u n C x y ，ar e g i o na n da ne n t e r p r i s e I nr e c e n ty e a r s t h e p o w e ri n d u s t r yi sa st h ek e yd e p a r t m e n to fn a t i o n a le c o n o m y , a st h ep o w e rs y s t e mo f o u rc o u n t r ym o v e st o w a r d st h eq u i c k e n i n go fm a r k e tp a c e s ，t h es y s t e mo fn a t i o n a l p o w e ri n d u s t r yb e g i n st oc h a n g et ot h em a r k e t ，t h ep o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e sa ta l l l e v e l ss e tu pi n f o r m a t i o ns y s t e ma n da p p l i c a t i o no f m a n a g e m e n tb a s e do nI n t e m e to n e a f t e ra n o t h e r ，i no r d e rt or a i s el a b o u rp r o d u c t i v i t y ，i m p r o v et h em a n a g e m e n tl e v e l ， s t r e n g t h e nt h ei n f o r m a t i o nf e e d b a c k , i m p r o v et h es c i e n c ea n da c c u r a c yo fd e c i s i o n , i m p r o v et h es y n t h e s i z e dc o m p e t i t i v e n e s so f e n t e r p r i s e s I ti sd i s c u s s e di nt h i st e x tm a i n l yh o wt os e tu pa n d p e r f e c td i g i t “ p a t r o l i n g a n d - e x a m i n a t i o ns y s t e mi ne l e c t r i ci n f o r m a t i o n i z a t i o n E x c e p ts t u d i e dh o w t o u t i l i z em o d e mi n f o r m a t i o nt e c h n o - l o g y ，s u c ha sb a rc o d ei d e n t i t yr e c o g n i t i o n t e c h n o l o g ya n dp a l m t o pc o m p u t e rP D Ag a t h e r i n gt e c h n o l o g yt oc h a n g et r a d i t i o n a l p a t r o l i n g - a n d - e x a m i n a t i o nw o r k i n gw a y , i th a v eb e e nd i s c u s s e de m p h a t i c e a l l yh o w t o u s eG I Ss y s t e mt or e a l i z et h em o v i n gi n f o r m a t i o np l a t f o r m A c c o r d i n gt oe n t e r p r i s e sc o n c r e t ec o n d i t i o n s ，s t a n d a r dm o d e l i n gl a n g u a g eU M L i su s e di nt h i st e x tt oa n a l y s et h e p a t r o l i n g a n d - e x a m i n a t i o ns y s t e mo ft h ep o w e r F a c t o r y , t h ed e s i g np l a no nt h i sb a s i s i sp r o p o s e d ，a n di ti ss t u d i e dh o wt oa d o p t O R A C L Ed a t a b a s et or e a l i z et h r e es t o r e y so fC Ss y s t e ms t r u c t u r eb a s e do nJ 2 E E p l a t f o r m F i n a l l y , t h ef e a s i b i l i t yo ft h ed i g i t a lp a t r o t i n g - a n d - e x a m i n a t i o ns y s t e mb a s e d o nG I Si sp r o v e dw i t ht h ei n s t a n c ei nt h i st e x t ，a n dt h ee x p a n s i b i l i t yo ft h i ss y s t e mh a s b e e nd i s c u s s e d I ti sb e l i e v e dt h a tt h e s e t t i n g - u p a n d a p p l i c a t i o n o f d i g i t a l p a t r o l i n g - a n d e x a m i n a t i o ns y s t e mw i l lh e l pt oi m p r o v es e c u r i t y ，d e p e n d a b i l i t ya n d s t a b i l i t yo ne l e c t r i c i t yo p e r a t i o n s ，h e l pt oi m p r o v em a n a g e m e n tl e v e la n dc o r p o r a t e i m a g eo fp o w e rs u p p l ye n t e r - p r i s e ，r e a l i z eo p e r a t i o ng o a lo f ”s e c u r i t y ，e c o n o m y ， s u p p o r tm o r e ，d e c r e a s el i t t l e ”i np o w e rs y s t e mf i n a l l y , a n dh a v ei m p o r t a n tm e a n i n g si n p r o m o t i n g t h er e s e a r c ho ff u r t h e r d e v e l o p m e n t o ft h ee l e c t r i ce n t e r p r i s e s i n f o r m a t i o n i z a t i o n K e y w o r d s ：e l e c t r i ci n f o r m a t i o n i z a t i o n ，d i g i t a lp a t r o l i n g - a n d - e x a m i n a t i o ns y s t e m ，J 2 E Ep l a t f o r m , ， G l S I I 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特另t l D H 以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重鏖太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：孝J 忿珲 签字日期- 加舌砂月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庆太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重麽太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：壶风埠 签字日期：神占年胁月Z 日 导师签名：杰芬哆刃 签字日期：夕沙年，J 月夕日 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 1 绪论 1 1 中国电力信息化概述 信息化是以信息技术广泛应用为主导，信息资源为核心，信息网络为基础， 信息产业为支撑，信息人才为依托，政策、法规、标准为保障的综合体系。信息 化水平是衡量一个国家和地区、一个企业的国际竞争力、现代化程度、综合实力 和经济成长能力的重要标志。国家对信息化工作高度重视，己颁布了我国第一个 国家信息化规划国民经济和社会发展第十个五年计划信息化重点专项规划( 简 称专项规划) ，明确提出了“十五”期间推进国民经济和社会信息化的发展 方针、发展目标、主要任务及政策措施n ，。 电力系统是较早运用了信息化的行业。电力信息化是指电子信息技术在电力 工业中的应用，是电力工业在信息技术的驱动下由传统工业向高度集约化、高度 知识化、高度技术化工业转变的过程。其核心是电力工业管理信息系统( M I S ) 的建 设，主要内容是各级电力企业信息化的实现，其中包括生产过程自动化和管理信 息化。电力企业历来非常重视企业信息化建设，这些年电力企业已经陆续建设一 些信息化管理系统，主要有用S C A D A 管理电网的监控和调度，用E R P 、M I S 系统管 理电力系统的基础数据信息并进行部分辅助决策工作，用D M S 管理复杂的配电系 统。近年来，根据电力企业的资源( 输电、变电、供电设备以及电力客户) 分布 区域广、电能不能贮存的特性和条块性集中性管理并存的特点，用G I S 技术设计 和管理的空间设备资源，集成现有的S C A D A 、用电营销系统、M I S 、E R P 等应用的 新一代的生产管理信息系统，逐渐得到重视，为电力企业的现代化管理提供了新 的途径和手段。 通过实旌信息化管理，在各项管理工作中可体现以下效益：一是在工程管理 中可降低财务管理、物资管理、项目管理、资料管理等方面的管理成本。二是在 生产管理中，将所有设备信息进行分类编号输入计算机数据库，实行设备、设施 缺陷管理，科学地制定缺陷检修计划，提高设备运行可靠度，降低故障率，提高 供电可靠性。三是在营销管理方面，信息系统设立业扩子系统、电量电费子系统、 用电检查子系统、综合查询子系统，通过这些系统，实现与客户的及时交流，可 节约大量人力、财力。 1 1 1中国电力信息化的发展阶段 中国电力系统的信息化大致是从6 0 年代起步，开始主要应用在发电厂和变电 站自动监测监制方面，8 0 9 0 年代进入电力系统专项业务应用，即进入了电网调 度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等的使用，进入9 0 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 年代后信息技术应用进一步发展到综合应用，由操作层向管理层延伸，实现管理 信息化，建立各级企业的管理信息系统；同时其它专项应用系统也进一步发展到 更高的水平。到目前为止，电力系统的规划设计、基建、发电、输电、供电等各 环节均有信息技术的应用。概括而言，中国电力行业信息化建设发展经历了三个 发展阶段： 一、初始时期。这一时期的电力行业信息化建设是计算机应用初期发展时期， 计算机主体是国产D J S 系列小型机，主要应用在科学计算和工程运算上。主要应 用在：电力实验数字计算、工程设计科技计算、发电厂自动监测、变电站所自动 监测等方面。其目标主要是提高电厂和变电站所生产过程的自动化程度，改进电 力生产和输变电监测水平，提高工程设计计算速度，缩短电力工程设计的周期等。 二、第二阶段。这一时期为专项业务应用阶段。计算机系统在电力的广大业 务领域得到应用，电力行业广泛使用计算机系统，如电网调度自动化、发电厂生 产自动化控制系统、电力负荷控制预测、计算机辅助设计、计算机电力仿真系统 等。同时企业开始注意开发建设管理信息的单项应用系统。 三、第三阶段。这一时期为电力系统信息化建设加速发展时期。随着信息技 术和网络技术日新月异，网络技术的发展特别是国际互联网的出现和发展，电力 行业( 包括国家电网公司) 信息化实现跨跃式发展。信息技术的应用的深度和广 度上达到前所未有的地步。有计划地开发建设企业管理信息系统，信息技术的应 用由操作层向管理层延伸，从单机、单项目向网络化、整体性、综合性应用发展。 1 1 2 中国电力信息化的现状及存在问题 一、现状：生产控制自动化的先进性与管理信息化的滞后性并存 电力企业信息化目前总体上处于较高水平。由于电力生产安全性与稳定性的 要求，电力企业对生产、调度过程控制的自动化应用一向比较重视，而对业务管 理信息化的重视却相对不足。我国电力企业信息化发展的特征如下： 1 信息化基础设施相对完善 由前可知，我国电力企业信息化起源于2 0 世纪6 0 年代，电力行业相比其他 行业的信息化进程较为领先。目前，电力系统的计算机装备水平已大大提高，中 小型机、微型计算机装备级别不断更新提高，路由器、交换机等网络设备数量增 加较快。到2 0 0 3 年底，各类规模局域网超过2 5 0 0 个，各电力公司本部主要岗位 工作人员使用计算机的比率接近1 0 0 ，各网省电力公司本部局域网覆盖本部机关 业务工作达9 0 以上。 2 电力生产、调度自动化系统应用成熟 厂站自动化历来是电力行业信息化建设的重点，大部分水电厂、火力发电机 组及变电站配备了计算机监控系统；相当一部分水电厂在进行改造后实现了无人 2 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 值班、少人值守。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动 化水平。对于电网企业，提高电力调度自动化水平、提高电网运行质量是信息化 建设的重点方向。目前电力调度自动化的各种系统，如S C A D A 、A G C 、以及E M S 等 系统己建成，省电力调度机构全部建立了S C A D A 系统，电网的三级调度1 0 0 实现 了自动化。可见我国电厂、电力调度的自动化水平己达到国际先进水平。 3 电力营销管理系统得到广泛应用 为适应电力市场化改革的需求，为客户提供更好的服务，原国家电力公司在 2 0 0 2 年提出改革传统供电营销管理模式，实施电力营销全过程的计算机网络化改 造。各省公司供电局响应这种要求，普遍建立了用电管理信息系统，地( 市) 级 供电企业基本实现了业务受理的计算机化。此外，响应国家电网公司提出的建立 供电营销客户服务系统的要求，各地供电部门积极进行客户服务中心的建设，一 批供电客户服务呼叫中心初步建立起来。 4 管理信息系统的建设与应用逐渐推进 国家电网公司所属的各级分子公司积极开展管理信息系统的建设和应用工 作。管理信息系统( M I S ) 建设初具规模，建立了办公自动化系统、综合指标查询 系统，开发了计划统计管理、人事劳资管理、生产管理、设备管理、安全监督管 理、电力负荷管理、营销管理、燃料管理、工程管理、财务管理、电网实时信息 等应用系统为主要功能的网络化的企业管理信息系统，实现办公环境网络化和计 算机化。各发电集团公司也把企业信息化建设放到重要位置，重新规划企业信息 化发展蓝图，借助信息化改造和推动电力工业现代化。各公司在“统一领导、统 一标准、统一规划、统一管理、分步实施”方针指导下，建立数字化办公环境、 企业综合业务系统、办公自动化系统、多媒体会议系统等，为公司业务管理和决 策服务。 但是，总体来看，管理信息化滞后于生产自动化的发展进程。 5 信息化机构建设尚需进一步健全 在我国电力企业中，信息部门曾一度未能受到应有的重视。长期以来，信息 部门在电力公司没有一个专门机构配置，没有规范的建制和岗位，而是将信息部 门附属在生技部下，或者作为企业的三产部门，有的作为设在科技部下的一个科 室，有的设在总经理工作部门下，还有的仅设一个“信息化专责”人员。这是电 力企业信息化建设方面区别于其他行业的一个特征。信息化作为一项系统工程， 需要专门的机构来推进和企业各个部门的配合。在当前企业信息化发展形势下， 这种状况势必不能适应信息化对人才、机构的要求。 6 信息安全管理是电力企业信息化重点 3 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 电力信息网络已经深入到电力生产和管理的全过程，涉及到电力生产的各个 层面，电力生产与管理对其依赖性日益增大。因此对于信息系统的安全要求也更 加提高，信息安全己纳入到企业安全生产管理中。2 0 0 2 年国家电网公司规范了信 息网络安全管理，并从安全政策到安全技术措施等方面实施了电力安全计划的研 究和试点。 7 企业管理革新滞后于信息化发展进程 电力行业长期作为国家垄断行业存在与运营，作为国家的基础性产业，电力 企业曾一度在计划性指令下进行生产，以安全生产为中心。在长期的计划经营模 式下形成的电力企业条块分割、信息闭塞、效率低下的管理体制已不能适应当前 的要求。电力企业需要启动一轮企业管理革新，从企业战略出发，实行业务调整、 流程梳理与优化，引入信息技术的支持。相对于信息技术的发展与应用，电力企 业管理革新处于落后状况，有的企业引入了先进的业务系统、管理系统，而管理 模式未能实施有效革新，最终导致了信息系统未能发挥预期的、应有的作用。 二、电力信息化发展中的存在问题 经过长期的发展，我国的电力信息化建设取得了很大的发展，各电力集团、 电网公司建立了网络、开发了O A 、M I S 和其他应用系统，各供电公司纷纷建立电 力营销管理系统，发电厂也在积极建立M I S 、企业资产管理( E A M ) 系统。但是， 审视我国电力企业的信息化建设状况，我们发现还存在众多亟待解决的问题： 1 规划缺失导致信息化缺乏系统性。我国电力企业在不同时期不同部门为了 满足业务需要而进行了一系列信息系统建设，到目前为止，这些大大小小的信息 系统数量众多。由于这些系统都是在未经科学合理的整体规划下建成的，各系统 之间缺乏联系，信息不同共享，业务不能协同开展，对企业管理决策的作用十分 有限。 2 电力行业信息化缺乏统一的标准体系。目前，电力行业信息化尚未制定统 一的信息化标准体系，电力企业内部信息系统的信息编码、技术标准、规范也不 统一。这就造成企业内部“信息孤岛”无处不在、系统不能集成、资源不能共享 的局面，严重制约企业信息化建设和应用。标准体系的缺乏影响了企业内部、上 下级企业之间信息的共享与交互。 3 电力企业管理模式阻碍了信息化的快速发展。电力行业长期的垄断性经营 导致了其特有的经营管理模式：重安全生产、轻企业管理，条块分割、信息分散， 以安全生产为中心的意识深深植入电力企业的领导、职工的观念中。当前，电力 行业竞争机制正在逐渐建立，电力企业面对竞争需要提升管理水平，信息化建设 正是提升管理水平的有力途径。而信息化建设又依赖于企业管理模式的革新。电 力企业管理革新由于受到多方面因素的影响而推进难度较大，包括：思想意识的 4 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 转变；体制的创新和管理的变革；竞争、服务和成本意识的觉醒等，还有企业的 服务、品牌、人力资源等更高层次的文化范畴。 在落后的管理模式下实施信息化，只能是原有业务在信息系统的电子化而已， 不能通过信息系统实现管理水平质的提升。 4 信息化组织建设滞后不利于信息化的推进。在过去，各级电力企业的信息 部门都不被作为企业的生产部门来看待，一些专业的生产控制系统、调度系统的 建设都由生产部门承担。信息部门在电力公司没有一个专门机构配置，没有规范 的建制和岗位，信息化部门没有得到应有的重视。随着信息化的发展及企业信息 化建设需求的扩展，电力企业的信息化涉及到业务与管理的各个方面，信息化需 求从个别业务部门的需要扩展到整个企业的需要，大多数企业现行的信息化部门 设置显然不能满足这种需求。由于信息化建设涉及到企业的各个方面，所以需要 既懂业务又熟悉信息技术的“复合型”人才来负责与实施。目前电力企业的信息 化组织机构设置和人才状况已经滞后于信息化建设的需要，影响了信息化的推进。 5 硬件与软件投入上存在“重硬轻软”。由于对信息化认识上的误区，部分 电力企业认为搞信息化主要就是买机器、建网络。前几年，电力企业虽然加大了 信息化的投入，但是将资金主要用在了硬件设备的购置上，相应的软件系统的投 入却明显不够，认为硬件设施是有形的固定资产，而软件却是无形的，价值不容 易度量，表现出一定程度的“重硬轻软”情结。这种做法的结果是硬件设施脱离 了软件系统，从而硬件也发挥不出应有的作用，信息化建设没有成效。 6 企业信息系统孤立存在不能发挥整合效益。电力企业要求生产过程的稳定、 可靠、安全，所以厂站生产控制自动化系统、电网调度自动化系统相对企业管理 系统更完善，应用效果明显。但是，目前电力企业的生产自动化系统与管理信息 系统处于相互分离状态，彼此不能有效结合，不能实现管控一体化，数据信息不 能集成共享，不利于实现企业的综合管理。此外，由于缺乏总体数据规划、数据 整合，存在或多或少的“信息孤岛”，部分数据有冗余和二意性，不能融合到整 个管理信息平台上。特别是电厂的生产实时信息，如D C S 、S C A D A 、S I S ，水调水情 监控等信息，不能充分地为M I S 所用，不能为决策和数据挖掘服务。 综上所述，电力企业管理模式、信息化推进模式，以及对于信息化的认识、 观念是影响信息化发展的重要因素。电网规模的日益扩大，电力企业需要管理庞 大的电力设备设施数据、用户数据、规划数据等。而科学的决策在某种程度上依 赖于决策者所掌握的信息量的大小。发电、变电、输电等系统均是包含大量信息 的复杂系统。获得更多的数据，并能最大限度地将有关信息集成起来，为电力系 统决策人员提供一个多元化的决策依据，这是电力系统中迫切需要解决的问题之 5 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 本文着重讨论和解决的是发电厂中巡检系统的信息化问题。 1 2电力信息化中电力巡检管理系统的重要意义 电力设备由于长期暴露在大自然之中，不仅承受正常机械载荷和电力负荷的 作用，而且还经受污秽、雷击、强风、洪水、滑坡、沉陷、地震和鸟害等外力侵 害。多种因素将会促使线路上各元件老化、疲劳、氧化和腐蚀，如不及时发现和 消除，就可能会发展成为各种故障，对电力系统的安全和稳定构成威胁。 设备巡检管理是有效保证输电、变电、配电线路及其设备安全的项基础工 作。通过巡视检查来掌握线路运行状况及周围环境的变化，发现设备缺陷和危及 线路安全的隐患，提出具体的检修内容，以便及时消除缺陷，预防事故发生，或 将故障限制在最小范围，保证线路的安全和电力系统稳定，达到电力系统“安全、 经济、多供、少损”的运行目标。 传统设备巡检普遍采用的是人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，该方式 存在着人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作状态等明显缺陷。为了 保证巡检工作顺利进行，减少不必要的经济损失，改革传统落后巡检方式的呼声 越来越高。为此，利用信息钮、信息螺栓和条形码等较为先进的自动识别技术进 行计算机管理，尽可能杜绝人为因素的影响，使即时、定性、定量、客观地考核 巡检人员的工作成为可能。然而，上述产品安装复杂，而且长期暴露在野外，容 易遭到损坏，不便于有效的管理。另外，填写缺陷票仍旧由巡检人员现场手工完 成，费时、费力且缺陷票填写内容不规范，使得设备缺陷汇总分析的工作量没有 实质性的减少，从而影响了巡检管理效率的进一步提高”。 另外，随着社会的进步，电力行业也在飞速地发展，目前我国基本上进入大 电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。大电网意味着输 变电配电线路的增加，使得对线路的管理和维护工作变得日益重要，任何对故障 的发现的延误都将带来巨大的损失。而当前的线路设备巡视管理手段落后的矛盾 就显得更加突出。所以很有必要引进新的手段来提高输电、变电、配电巡视工作 的水平。 建立输配电线路数字巡检管理系统能够解决以上问题。本系统将G I S 集成在 巡检M I S 中，运用掌上电脑P D A 、条形码身份识别技术和计算机网络通信技术，利 用“移动信息平台”概念改变传统巡检工作方式。该系统具有减少巡检人员缺勤 率、减少录入工作量、减少系统总成本的优点，通过掌上电脑完成缺陷的详细规 范记录，使消缺管理逐步走向电子化、信息化、标准化，使巡检管理工作一目了 然；具有消缺及时性和准确性的优点，实现从缺陷发现到缺陷处理及注销的全过 程高效监管，最大限度地减少漏检、错检现象的发生。 6 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 因此，数字巡检管理系统的建立和应用，有利于提高运行的安全性、可靠性 和稳定性，有利于提高电力企业的管理水平和企业形象，最终实现电力系统“安 全、经济、多供、少损”的运行目标。 1 3 本文主要研究内容 一、通过G I S 移动信息平台，利用条形码身份识别技术和掌上电脑P D A 采集 技术，改变传统巡检工作方式。 G I S 在我国电力行业的应用起步较晚，而且主要围绕供电企业应用，但近几年 来发展较快。目前，北京、西安、武汉、兰州、上海、重庆、广州、绍兴等地供 电相应开展了电力地理信息系统项目建设，有的项目已经进入初步实用阶段，有 的在进行了试点工作后，陆续向全方位应用发展。这其中当然包括了发电厂对G I S 的应用开发。 目前，电厂现场设备巡检作业区域( 作业点) 往往均在几百个以上，若按作 业区内的工作内容划分又涉及到多个专业。各专业作业点按巡检空间顺序又可组 成若干条巡检路线。对如此众多无序的现场设备巡检作业区( 作业点) 的管理将 运用G I S 系统进行管理，并采用条形码身份识别( 对于设备、装置的条形码是否 有区分部件) 的技术方案来实现。条形码可根据用户的要求与醒目的标识牌一起 被固定在生产设备现场，以其唯一的身份代码特性来标定各作业小区或作业点， 则若干个条形码可组成一条巡检或点检路线。在巡检人员的作业过程中，P D A 顶端 条码扫描头对条形码进行扫描，将真实地记录人员的现场到位时间信息( 如果只 需检查人员到达某点的时间，可以利用系统的到位检查功能) ，同时可以打开巡 检器( P D A ) 的操作菜单，在菜单显示的相关作业指令的指导下，巡检人员完成检 查作业，并将设备现场采集的信息连同信息记录的时间一并存入巡检器( P D A ) 内 存中。 二、实现从缺陷发现到缺陷处理及注销的全过程监管，最大限度地减少漏检、 错检，达到数字巡检的目的。 对数据量的设备采集数据和专业数据进行对比分析系统自动生产标准设备缺 陷，同时系统自动将设备缺陷转入系统维护管理系统中。整个设备缺陷的处理流 程通过设备缺陷维护管理软件实现。对于状态类设备采集数据用户要数据采集过 程中把标准设备缺陷输入系统中，在数据传输时系统会自动的把设备缺陷转入到 设备维护管理软件中。如图1 1 所示： 7 重庆大学工程硕士学位论文 1 绪论 图1 1 缺陷处理过程 F i g u r e l 1F l a wt r e a t i n gp r o c e s s e s 8 重庆大学工程硕士学位论文2 本文研究的理论基础 2 本文研究的理论基础 2 1P D A 数据采集 P D A 是P e r s o n a lD i g i t a lA s s i s t a n t 的缩写，字面意思是“个人数字助理”。 这种手持设备集中了计算，电话，传真，和网络等多种功能。它不仅可用来管理 个人信息( 如通讯录，计划等) ，更重要的是可以上网浏览，收发E m a i l ，可以发 传真，甚至还可以当作手机来用。尤为重要的是，这些功能都可以通过无线方式 实现。 广义的P D A 主要指掌上电脑，当然也包括其他具有类似功能的小型数字化设 备。掌上电脑一词也有不同解释。狭义的掌上电脑不带键盘，采用手写输入、语 音输入或软键盘输入。而广义的掌上电脑则既包括无键盘的，也包括有键盘的。 不过，在中国市场，几乎所有的掌上电脑都不带键盘。 在本系统中所应用的P D A ，其功能主要是作为一个功能强大的无线网络接入设 备、数据交换产品和数据资料的存储中心。 目前，主要的P D A 多采用两种操作系统，即p a l mO S 系列操作系统( 最新版 本P a l mO S5 ) 和w i n d o w sC E 系列操作系统( 最新版本p o c k e tP C2 0 0 3 ) 和E P O C 。 ( L i n u x 系统的P D A 由于目前专用的第三方软件还较少，在通用性上还不能与这三 者相比较，故不在讨论内容之列) 而根据操作系统的不同，三大系列的P D A 产品 相对来说都有着各自不同的优势和特点m ，。 2 2 关于GJ S 一地理信息系统 G I S 系统技术是2 0 世纪6 0 年代起源于北美的一门分析和处理海量地理数据信 息的新兴学科。它把地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实、 图文并茂地输出给用户，满足城市建设、居民生活对空间信息的要求，借助其独 有的空间分析功能和可视化表达，进行各种分析、管理和决策。自从1 9 6 2 年R o g e r T o r n l i m o n 首先提出G I S 系统概念，并建设了国际上第一个具有实用价值的G I S 系 统以来，G I S 系统技术得到了蓬勃发展。8 0 年代起，随着计算机技术突飞猛进的 发展，加上社会的迫切需要和经验与教训的积累，G I S 系统在土地与房产管理、资 源调查、环境保护、市政建设与管理、区域与国家的宏观分析与调控等方面取得 了显著成绩。进入9 0 年代后，G I S 系统已经逐步成为区域管理、经济发展和社会 进步的一种不可缺少的现代化手段，也在城市规划、管理和科学决策等方面发挥 着重要的作用。在“数字地球”概念后，其核心技术更为各国政府所广泛关注。 9 重庆大学工程硕士学位论文 2 本文研究的理论基础 G I S 集计算机科学、地理学、测绘学、环境科学、经济学、城市学、空间科学、 信息和管理科学于一体，它以地理空间数据库为基础，在计算机硬、软件环境的 支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，适时提供 空间和动态的地理信息，为决策提供信息服务。G I S 系统以其混合数据结构和独 特的地理空间分析功能独树一帜。通常把G I S 系统要处理的信息分为两类：第一 类是反映事物地理空间位置的信息，从计算机的角度通常称为空间位置数据，也 称地图数据或图形数据；第二类是与事物的地理位置有关且反映事物其他特征的 信息，通常称为专题属性信息或专题属性数据，也称文字数据图形数据。 一、G I S 的基本功能 由于G I S 系统发展的多源性，其功能具有可扩充性以及应用的广泛性。 M a u g u i r e 等按照G I S 系统中的数据流程，将G I S 系统的基本功能分为六类1 0 种， 即：采集、检验与编辑；格式化、转换、概化；存储与组织；分析；显示。 1 数据采集、检验与编辑：它主要用于获取数据，保证G I S 系统数据库中的 数据在内容与空间上的完整性和数据值逻辑一致元错等。由于G I S 系统数据库的 建设一般占整个系统建设投资的7 0 或更多一些，因此，信息共享与自动化数据输 入已成为地理信息系统研究的重要内容。目前可用于G I S 系统数据采集的方法与 技术很多，有些仅用于G I S 系统，如手扶跟踪数字化仪等，而自动化扫描输入与 R s 系统数据的集成最为人们所关注。扫描技术的应用与改进是G I S 系统的一个富 有挑战性的课题，其中扫描数据的自动化编辑与处理仍是G I S 系统主要研究的技 术关键。 2 格式化、转换、概化：通常将此功能称为数据操作。数据的格式化是指不 同数据结构的数据间的变换，由于是一种耗时、易错、计算量大的工作，因此应 尽可能避免。 数据转换包括数据格式转化和数据比例尺的变换。在数据格式的转换方式上， 从矢量到栅格的转换要比其他运算快速、简单；数据比例尺的变换涉及数据比例 尺缩放、平移、旋转等方面，其中最为重要的是投影变换。虽然许多软件系统都 对常见的投影进行定义，但我国采用最多的高斯一克吕格投影，在一般的G I S 系 统软件中未给予定义，因此我们在使用一些软件时，需要重新定义高斯一克吕格 投影及与其他投影的变换关系。 数据概化包括数据平滑、特征集结等。目前，由于G I S 系统所提供的数据概 化功能极弱，与地图综合的要求还有很大差距，因此还需要进一步发展。 3 数据的存储与组织：实际上这是一个数据集成的过程。该功能是建立G I S 系统数据库的关键步骤，涉及空间数据和属性数据的组织。常用的空间数据组织 方法有栅格模型、矢量模型或栅格矢量混合模型。空间数据结构的选择在一定程 1 0 重庆大学工程硕士学位论文 2 本文研究的理论基础 度上决定了系统所能执行的数据与分析的功能。其中混合型数据结构利用了矢量 与栅格数据结构的优点，被许多成功的G I S 系统软件所采用。目前，属性数据的 组织方式有层次结构、网络结构与关系数据库管理系统等，其中关系型数据库系 统是目前最为广泛应用的数据库系统。 4 查询、检索、统计、计算功能：这是G I S 系统以及许多其他自动化地理数 据处理系统应具备的最基本的分析功能。 5 分析功能也是G I S 系统与其他计算机系统的根本区别。G I S 系统最主要的分 析功能是空间信息分析和模型分析：空间信息分析即是G I S 系统的核心功能；模 型分析是在G I S 系统支持下分析和解决问题的方法体现，也是地理信息系统应用 深化的重要标志。 6 显示功能：G I S 系统为用户提供了多种显示地理数据的方式，既可以是计算 机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件。同时，一个好的G I S 系统，应能提供一种良好的、交互式的制图环境，以使G I S 系统的使用者设计和 制作出具有高品质的地图”。 二、G I S 与M I S 的比较 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，M I S ) 在计算机硬件和软件 支持下具有存储、处理、管理和分析数据能力的信息系统，如电力M I S 、人才M I S 、 财务M I S 、服务业M I S 等系统，其最大的特征是它处理的数据没有或者不包括空间 特征。与一般的M I S 系统相比，G I S 系统具有以下特征： 1 M I S 系统在分析处理问题中只有属性数据库的管理，虽然存储了图形，但往 往以文件形式等机械形式存储，不能进行有关空间数据的操作，如空间查询、检 索、相邻分析等，更无法进行复杂的空间分析；G I S 系统在分析处理问题时，不仅 使用了空间数据与属性数据，而且通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管 理、分析和应用，从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法。 2 M I S 系统只是从局部业务出发的为自动化管理服务的管理系统，不需要空间 信息分析，而只是将数据集中统一，对信息进行收集、传输、处理和使用；G I S 系 统的成功应用依赖于空间信息分析模型的研究与设计，强调空间分析并通过利用 空间解析式模型来分析空间数据。 3 G I S 系统的成功应用不仅取决于技术体系，而且依靠实施组成、系统管理员、 技术操作员、系统开发设计者等一定的组织体系。 4 M I S 系统依赖于计算机和现代通信技术，形成预测和决策功能，面向的是管 理人员和决策人员；虽然信息技术对G I S 系统的发展起着重要的作用，但是，人 的因素在G I S 系统的发展过程中越来越具有重要的影响作用。事实上，G I S 系统许 多应用问题已经超出技术领域的范畴。 重庆大学工程硕士学位论文2 本文研究的理论基础 但是，在传统的M I S 系统基础上，如果以具有空间信息分析功能的G I S 系统 为支持，利用G I S 系统的各种功能就可以实现对具有空间特征的要素进行处理分 析，从而达到管理区域系统的目的，如城市交通M I S 、城市供水m l S 、节水农业M I S 、 电力M I S 等系统m 。 三、电力G I S 系统 1 构建电力G I S 系统的必要性 在电力系统中，输电网络、配电网络、发电厂及设备、用户和负荷、煤、水、 地热、风力等能量资源都是按照地理分布；标明有各种电力设备和线路的地理位 置图是电力部门用来管理、维修电力设备和寻找及排除设备故障的有利工具。早 先，这些图资系统完全由人工建立，即从行政部门取得一定精度的地图后，由电 力部门标上各种电力设备和线路的符号，并相应建立设备和线路的技术档案。这 样，不仅要耗费大量的人力资源，而且资料更新的时间长，不能充分满足电力系 统运行的要求。为满足不断发展的要求，目前，电力部门已经建立了一些电力图 形信息系统，开始以计算机为介质来传递图形信息和设备信息。但现在开发的电 力图形信息系统存在以下不足： ( 1 ) 使用A u t o C A D 或其他绘图软件绘制的电力图形信息系统，虽然作图功能 强，但数据库管理功能弱。比如，查设备信息是在数据库系统中，看图形却要进 入另外一个图形系统，显然使用麻烦、直观性和可用性不高。 ( 2 ) 将图形信息和属性信息结合在一起的电力图形信息系统，虽然比前一种 前进了一大步，但图形中每个接点之间不存在拓扑关系，没有存储设备之间的数 据结构，不能判断它们之间的拓扑关系，难以进行潮流分析计算等与连通性有关 的高级应用。 随着电力系统的发展，面对越来越密织的电网、复杂的电力设备、时刻变化 的负荷信息、不断变迁的道路和建筑，以及人们对供电质量、环保、电力市场化 体制改革等问题的日益关注，电力系统规划、运行、营业部门必须对极其庞大而 繁杂的信息进行采集、存储、分析和快速处理，传统的电力图形系统已经很难满 足电网的建设和安全经济运行要求。为了实现输电网建设和配电网改造及发展的 合理规划，提高电能的质量和供电可靠性，降低线损，提高电力设备运行的安全 性、经济性，需要将现代化的计算机和通信技术用于电网的管理，将各种图形、 地图、数据信息统一共享。 2 电力G I S 系统亟待解决的问题 2 0 0 0 年以来，我国电力行业中供电企业相继开发建设了一批G I S 应用系统， 然而目前还存在以下一些普遍性的问题： 1 2 重庆大学工程硕士学位论文2 本文研究的理论基础 ( 1 ) 缺乏标准化和规范化管理。各电力企业所建的G I S 系统中，除各应用系统 在其功能上有较大的不同外，在接口标准，信息代码、地图比例尺、信息安全均 有较大差异。这差异将给信息的交流和共享，以及系统的综合应用带来困难。 ( 2 ) 有的G I S 应用是基于单项电力业务应用，有的仅是在一个小的电网区域或 某一电压等级上的G I S 应用，因此，G I S 应用平台所具有的功能不能充分发挥，造 成重复性建设、资源浪费和效益不明显。缺乏对区域电网和企业的综合考虑和统 一规划。不能把某区域各种等级电压以及其他相关业务统筹规划和统一开发实施。 G I S 应用与企业的其他应用平台分离单独运行，形成孤立系统和信息孤岛，很难实 现资源共性。这种单项开发的结果，给各系统间整合与衔接以及资源的共享带来 困难，并直接影响企业信息化的深化发展。 ( 3 ) 数据的统一性问题与生产管理的一致性问题。信息系统的数据一致性，是 信息系统应用基础和生命。密切与生产管理结合，一次输入，多次应用，特别是