电力GIS系统解决方案

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！TrimbleGPS在电力公司电力设施GIS数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2011年11月北京望邦天鑫科技发展有限公司1项目背景GIS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，因此建立电力GIS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。借助GIS应设计和更改管理、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，GIS系统还能提的目的。不同企业有不同的工作流程和业务逻辑，不同电力企业的GIS系统对数据的电力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；GPS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；GPS数据录入接口、图形数据输入、危险点数据录入、危险点查询等功能力GIS必须首先解决电力设施数据采集维护问题，包括设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网址：-1-北京望邦天鑫科技发展有限公司据，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：1.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。2.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。3.时，采集相应的图像信息，形成丰富和直观的GIS属性数据库。4.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。5.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。6.GPS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需求分析2.1电力用户主要应用GPS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，显示在背景地图上。在需要的时候，用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，如线杆、井盖等；有的呈线状，如110KV线路走向等；有的呈面状，如供电区域，测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10米精度，用于线路的日常巡检和工作监督。一是要求在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0.5米以内。由于GPS单点定位精度在10米左右，采用Trimble产品，单点定位精度一网址：-2-北京望邦天鑫科技发展有限公司般可以稳定在（RMS）左右。对于要求达到亚米级定位精度的点位，必须采作业方式。实时差分需要在基准站和流动站之间建立通信链路，用于实时传输RTCM的服务费才能使用。后处理差分在外业观测阶段仅能达到5~10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，且操作简单，易学易用，工作灵活，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。2.2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。属性数据涉及到两方面的应用，一是作为电力GIS系统的基础数据；二是作为管理和决策的依据。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GIS数据采集设备能够非常方便的进行属性数据的采集。目甚至不需要用户输入，系统会自动将其赋为缺省值。网址：-3-北京望邦天鑫科技发展有限公司2.3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。通过该系统，可以导出为GIS平台能够识别的数据格式。2.4在突发事件爆发时，需要抢修人员在第一时间赶赴出事地点，这时GPS设以根据现场其他信息很快找到出事地点对应的设备信息，或者根据巡视队员的GPS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，GPS设备可以引导抢修队员快速到达现场。GPS就可以定点到足够距离，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，GPS设备会带领外业人员到目的地。利于规划航点，而且方便野外导航，那就更完美了！2.5配备GPS设备的目的除用于数据采集和维护以外，还有一个用途就是记录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GPS设备的定位精度不要求太高，但数据存贮空间应网址：-4-北京望邦天鑫科技发展有限公司这种设备应该轻便、小巧，易于携带。2.6外业数据存贮在GPS到用作数据处理的PC机或工作站上。GPS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。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系统中导出GISGPS快速找到更新目标。3解决方案3.1对于精度要求在1站、VRS和卫星差分等。后处理差分利用两台或多台GPS接收机，在同一时段处理软件，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，在前期数据采集阶段的定位结果，主要用来导入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网址：-5-北京望邦天鑫科技发展有限公司分作业方式逐一介绍：3.1.1公共VRS虚拟参考站（VirtualReferenceStation）是在一定的区域(如：一个城市、一个省或一个国家)建立的永久性的连续运行GPS参考站，通过网络技术把GSMGPRS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GPSGSM网发给用户，用户利用接收到控制中心的数据进行GPS位置改正解算，在初始化时间和精度方面很好的效果。利用VRS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GPS流动站用户既可以Internet或FTP下载的方GSMGPRS方式直接访问控制中心服务器，获取RTK或DGPS差分数据进行实时差分。如果采用实时VRS服务，要求流动站设备具备GSM/GPRSModem的手机连接，通过GSM或GPRS方式访问控制中心服务器。GSM方式接入需要采用中国移动全球通或动感地带SIMGPRSGPRS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网址：-6-北京望邦天鑫科技发展有限公司务，如亚米级的伪距差分服务（DGPS）和厘米级的载波相位差分服务（RTK前，北京、上海、天津、武汉、成都、深圳等城市相继建成了TrimbleVRS系统，其他地市和省区也有许多正在酝酿建立VRSVRS服务的地区使用TrimbleGPS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GPS基准站和差分数GPSGPS用户同样可以受益。对于海岸线较长的国需要借助专门的信标设备来接信标功能和GPS功能集成在一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ProXR、ProXRS、GeoBeacon等。3.1.3卫星差分卫星差分在某些方面与VRS准站网络提供差分数据源，与VRS依靠GSM网络或者Internet进行数据播发不题，以著名的OmniStar系统为例，其覆盖区可以从北纬70度到南纬70度，并网址：-7-北京望邦天鑫科技发展有限公司明显降低。Fugro通信卫星的频道用户提供GPS差分服务一般都收取较高的服务费。例如OmniStar目前提供三种定位服务，分别是（20cm（10cm）全部都是收费服务，其中VBS服务每机每年的服务费是2450美元。3.1.4公共单基站单基站与VRS的多个基准站构成的基站网络相对，由单一基站向用户提供GSM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GPS用户提供公共单基站服务，公共单基站可以采用GSM拨号接入或通过Internet网络接入GSM通信功能的流动站设备或将现有设备与可用作外置GSMModem的服务号码后，即可从服务器上实时获取RTCM差分数据，进行实时差分解算，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。网址：-8-北京望邦天鑫科技发展有限公司单基站如果采用Internet基站服务器必须通过某种方式（如ADSL）接入Internet。流动站端的硬件配置站Modem，而是首先创建一个GPRS或CDMA的网络连接，接入Internet，通过Internet访问单基站服务器，获取实时DGPS或RTK差分数据。3.1.5自建单基站功能概述如果用户选择自建单基站，可以选用Trimble5700CORS或5700L1设备GPSBase通过电台广播、GSM、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格式、RINEX和压缩RINEX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GPS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Email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。网址：-9-北京望邦天鑫科技发展有限公司接入方式如果使用GPSBase建设单基站，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PSTNModem或GSMModem，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。基准站部署以绍兴地区为例，该区最大纵深只有125km，而GeoXT在距离基准站200km范围内均可以达到亚米级精度，因此在绍兴市区架设1个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90KM）3.1.6自建VRS网址：-10-北京望邦天鑫科技发展有限公司自建VRS与自建单基站在流动站硬件设备配置上完全相同，而基准站数量3准站，可以得到更好的精度结果。如果覆盖半径在40km，则需要架设3个基准站，如图所示，3个基准站分州市。所有基准站通过FR或DDN方式其他方式接入主控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实现差分数据在Internet上的实时发布，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实时发布差分数据，则控制中心应设法使服务器接入。实验证明，如果通过ADSL方式接入，服务器的IP地址会保持2~3天，之后就会发生变化，这时，外业的流动站如果不做相网址：-11-北京望邦天鑫科技发展有限公司配置公网上的静态。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，其初装费为600900元/铁通公司的网络接入费用一般比网ADSL接入服务，120元/月可以申请到2M的下行带宽，再增加60元/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后处理差分在数据采集/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。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建议的作业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错的选择。如果资金较为充裕，可以选择自建VRS系统。巡检作业由于精度要求不高，可以采用单点定位方式。网址：-12-北京望邦天鑫科技发展有限公司3.2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巡检定位方案采用TrimbleReconGPSCard，流动站数据采集用TimbleTerraSync软件。内业处理软件采用TrimblePathfinder，无须架设基准站。该方案的定位精度在5~10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MicrosoftWindowsMobile）内置可充电电池CF卡式GPS板交流充电器(100-240V)屏保膜1台1个1个1个10个2支1本1只1条1套手写笔快速入门手带USB数据线TerraSync软件网址：-13-北京望邦天鑫科技发展有限公司3.2.2自建单基站方案流动站++流动站采用TrimbleGeoXT和可作为外置Modem使用的手机SonyEricssonk700c配合作业，其中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。GeoXT可以开通蓝牙功能，手机也具备蓝牙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主机支持模块1台1个1套1个1个1个1个1本1套电源适配器USB数传电缆主机软包触摸笔手带操作手册TrimbleTerrasync软件基准站自建单基站的硬件包括Trimble5700系列产品之一+Modem个Modem，则可能还需要增加若干个Modem。基准站软件采用功能强大的GPSBase。以下为5700L1Reference和5700CORS的产品对比介绍：1.Trimble5700L1ReferenceStation网址：-14-北京望邦天鑫科技发展有限公司专业级单频基准站基准站软件采用功能强大的TrimbleGPSBase5700L1具有64M内置CF，可连续记录1700小时的观测数据（15秒间隔，6颗卫星）采用内置电池供电或直接使用DC电源先进的TrimbleMaxwell技术多路径抑制技术，保证高精度的L1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L1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2.Trimble5700CORS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GPSBase软件完成上述功能，可与、GeoXH配合使用，5700CORS可以满足GeoXH的H-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主要由以下特点：专业级双频基准站高精度多重相关器L1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dB-Hz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、GeoXT或GeoXH配合使用网址：-15-3.5700基准站标准配置5700（或5700CORS主机，均含数据线）内置CF数据卡（64M）直流电源1台1只1个1个1本1个内置锂电池操作手册A3天线3.2.3VRS方案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，因此除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GSM方式接入的用户服务。为获得公网上的静态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后处理差分方案性能优异的Trimble，基准站设备应考虑作业周期的长短进行选择：如果Trimble5700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。3.3TrimbleTerraSync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。网址：-16-北京望邦天鑫科技发展有限公司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，使得TerraSync可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VRS、组合信标、单基站、SBAS等支持多种外接的GPS设备，包括NMEA协议和TSIP协议的设备可以网址：-17-北京望邦天鑫科技发展有限公司理蓝牙、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影图片等。3.4GPSPathfinderOffice系统是Trimble公司在GIS能强大、使用方便，可以使你的GIS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，用来查看采集的站点位置，分布，以及所有设备的信息，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。网址：-18-北京望邦天鑫科技发展有限公司与电力设施数据采集有关的功能主要有：网址：-19-差分处理坐标系统管理数据转换网址：-20-北京望邦天鑫科技发展有限公司3.5绍兴市电力GIS系统的坐标系统可能有WGS8454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，该软件不仅可以实现对参考椭球的选择和定54兴地方坐标系统。合绍兴市电力GIS数据特点的坐标系统还可以上传到TrimbleGPS流动站设备上，作为外业采集用的坐标格式，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。3.6内业数据处理的一般步骤是：1.通过数据线缆将GPS流动站设备连接到数据处理工作站上2.启动GPSPathfinder软件，打开“功能——〉数据传输”菜单，在弹出径，确定后文件开始传输。3.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。4.选择改正后文件的保存路径，再选择差分改正的方式等，确定后开始进网址：-21-北京望邦天鑫科技发展有限公司行差分处理。5.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PathfinderOffice以后操作人员只要负责将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。这是PathfinderOffice的一大优点。如果用户选择自建单基站，使用GPSBase监控基准站设备和记录基准站数GPSBase的自动FTP自动上传到FTP服务器的指时只需要到特定服务器的特定路径下载即