0引言
    結(jié)合先進(jìn)的嵌入式應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RFID技術(shù)、條碼掃描技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的電力智能巡檢系統(tǒng)能使巡檢人員在現(xiàn)場(chǎng)按照巡檢工作流程，進(jìn)行巡檢任務(wù)的查詢、設(shè)備信息和地理信息的采集和查詢、設(shè)備缺陷情況的記錄等工作，具有路線安排、數(shù)據(jù)記錄、工作狀態(tài)監(jiān)督、數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)等功能，并可與電力企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)無(wú)縫連接，可有效查詢現(xiàn)工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路的缺陷情況，并對(duì)設(shè)備缺陷情況進(jìn)行智能化的預(yù)測(cè)和評(píng)定，克服了傳統(tǒng)手工方式的缺點(diǎn)，保證輸配電設(shè)備的高效率、低故障率安全運(yùn)行。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
1．1數(shù)據(jù)挖掘原理
    數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中尋找其規(guī)律的技術(shù)，主要有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、規(guī)律尋找和規(guī)律表示3個(gè)步驟。系統(tǒng)創(chuàng)造性地將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用到電力巡檢缺陷管理工作中，真正使系統(tǒng)具有智能化的分析和判定，建立可調(diào)整的設(shè)備缺陷評(píng)判模型，對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的、自動(dòng)化的分析和決策，包括自動(dòng)生成設(shè)備缺陷等級(jí)，自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備評(píng)級(jí)、對(duì)設(shè)備缺陷隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而指導(dǎo)巡檢工作等。分析過(guò)程會(huì)自動(dòng)隨著數(shù)據(jù)積累和評(píng)判模型的逐步完善而越來(lái)越準(zhǔn)確。

1．2 PDA接受GPS定位原理
    GPS接收機(jī)通過(guò)藍(lán)牙與PDA實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)通信，利用定位衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)，可以在PDA上得到物體的實(shí)時(shí)位置、速度等參數(shù)。通過(guò)與巡檢嵌入式GIS系統(tǒng)的集成，可以在PDA上實(shí)現(xiàn)數(shù)字導(dǎo)航和設(shè)備定位，很直觀地在地圖上了解設(shè)備所處的位置等信息。

    GPS接收機(jī)的輸出格式完全遵循GPS接口標(biāo)準(zhǔn)NMEA0183協(xié)議。NMEA0183定義了若干代表不同含義的語(yǔ)句，每個(gè)語(yǔ)句實(shí)際上是一個(gè)ASCII碼串。這種碼直觀， 易于識(shí)別和應(yīng)用。在試驗(yàn)中， 不需要了解NMEA0183通信協(xié)議的全部信息，僅需要從中挑選出需要的那部分定位數(shù)據(jù)，其余的信息忽略掉。GPS接收機(jī)與PDA通信時(shí)，通過(guò)串口每秒鐘發(fā)送1O條數(shù)據(jù)。實(shí)際導(dǎo)航應(yīng)用讀取GPS的空間定位數(shù)據(jù)時(shí)，可以根據(jù)需要每隔幾秒鐘更新一次經(jīng)緯度和時(shí)間數(shù)據(jù)，不必頻繁地更新數(shù)據(jù)，否則，會(huì)浪費(fèi)掌上設(shè)備有限的電能。

    一個(gè)完整的NEMA0183語(yǔ)句是從起始符“$GPGGA”到終止符“<CR> <LF> ”為止的一段字符串。需要掌握的信息是經(jīng)緯度、經(jīng)緯度方向、GPS定位狀態(tài)和接收信號(hào)的時(shí)間。所以當(dāng)接收到這樣一個(gè)完整的NEMA0183語(yǔ)句時(shí)，提取有用信息的方法是：先判定起始符$GPC,GA的位置，從起始符開始讀入數(shù)據(jù)，再通過(guò)異或校驗(yàn)后的語(yǔ)句中尋找字符“， ”，然后截取前后2個(gè)“，”之間的字符(串)獲得所關(guān)心的數(shù)據(jù)，并以回車符為一個(gè)CPS語(yǔ)句的終止符，得到一個(gè)完整的GPS信號(hào)。在提取出的GPS語(yǔ)句中，找尋經(jīng)緯度所在的逗號(hào)位置，讀出經(jīng)緯度坐標(biāo)，再將經(jīng)緯度坐標(biāo)根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的地圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

1．3 PDA接受RFID和條形碼識(shí)別原理
    PDA與條碼，RFID閱讀器通信原理如圖1。條形碼掃描器識(shí)別條形碼時(shí)，根據(jù)不同顏色的物體，其反射的可見光的波長(zhǎng)不同，條碼掃描器的光電轉(zhuǎn)換器接收到與白條和黑條相應(yīng)的強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出到條碼掃描器的放大整形電路，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，根據(jù)碼制所對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則，條碼掃描器便可將條形符號(hào)換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息，形成物體的編號(hào)。 [nextpage]

    近年來(lái)，無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)逐漸成為一種主流應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)使快速物品識(shí)別成為可能。RFID技術(shù)與早期的條形碼識(shí)別技術(shù)不同，它不需要近距離使用讀碼器，通過(guò)射頻信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識(shí)別。RFID標(biāo)簽還可以將產(chǎn)品生產(chǎn)商、產(chǎn)品類型以及環(huán)境變量等各種信息作為身份的標(biāo)識(shí)，不必像條形碼那樣使用斑馬線標(biāo)簽。

    另外，RFID系統(tǒng)還能從不同方向自動(dòng)識(shí)別RFID標(biāo)簽，與條形碼識(shí)別相比，極大提高了識(shí)別速率。RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過(guò)電感耦合或電磁耦合自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。標(biāo)簽是RFID技術(shù)的關(guān)鍵部分，RFID標(biāo)簽含有一個(gè)發(fā)送應(yīng)答機(jī)，可以向RFID閱讀器發(fā)送特定信號(hào)，絕大多數(shù)的RFID標(biāo)簽都有一個(gè)ID序列號(hào)(如SKU碼)。閱讀器在收到ID號(hào)后可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相關(guān)數(shù)據(jù)，并按指示進(jìn)行操作。RFID標(biāo)簽也可以具有可讀寫的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)向不同閱讀器發(fā)送的信息，這些信息用于對(duì)貼附標(biāo)簽的物體進(jìn)行識(shí)別。

圖1 PDA與條碼、RFID閱讀器通信原理

1．4嵌入式GIS原理
    GIS系統(tǒng)是電力系統(tǒng)基礎(chǔ)的支撐系統(tǒng)。嵌入式GIS是在嵌入式設(shè)備上運(yùn)行的地理信息系統(tǒng)。它通過(guò)手機(jī)或PDA等嵌入式設(shè)備結(jié)合GPS或GSM定位向個(gè)人提供隨時(shí)隨地的位置服務(wù)，不僅可以知道自己的位置，還可以隨時(shí)查詢附近的各種設(shè)施或單位在哪里。基于GPS的嵌入式GIS系統(tǒng)在電力巡檢中發(fā)揮了重要作用，它與一般的GIS不同，由于它是運(yùn)行在資源緊缺的嵌入式設(shè)備上，因此必須考慮如何合理利用資源，盡量減少資源的消耗，包括CPU運(yùn)算量、內(nèi)存和外存的消耗，提高效率。因此，在電力巡檢中，嵌入式GIS必須“可裁剪”性，包括數(shù)據(jù)格式的剪裁、功能剪裁和數(shù)據(jù)剪裁。不同的用戶對(duì)巡檢任務(wù)的要求不同，裁剪可顧及巡檢任務(wù)內(nèi)容的精確性、完整性。這樣可以節(jié)省容量和提高速度。剪裁的工作在巡檢工作站端完成，包括地圖數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和預(yù)處理、巡檢任務(wù)的安排等。

1．4．1嵌入式GIS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
    嵌入式GIS系統(tǒng)應(yīng)用軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因具體應(yīng)用的不同而有所增減。如圖2所示為嵌入式GIS系統(tǒng)應(yīng)用軟件所應(yīng)具備的幾個(gè)基本功能模塊。通常該類系統(tǒng)最底層應(yīng)為嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE，然后上面依次為核心處理層和應(yīng)用邏輯層。整個(gè)體系結(jié)構(gòu)與GIS工作站和WebGis系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，便于進(jìn)行業(yè)務(wù)裁剪和對(duì)外發(fā)布。

圖2嵌入式GIS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1．4．2空間數(shù)據(jù)的管理方式
    在嵌入式GIS系統(tǒng)中， 為了節(jié)省資源和提高運(yùn)行效率，采用面向文件和對(duì)象的方式來(lái)管理空間數(shù)據(jù)。如圖3。

圖3空間數(shù)據(jù)管理方式 [nextpage]

2 電力智能巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    該系統(tǒng)由采集終端(GPS接收器、RFID和條碼閱讀器)、移動(dòng)終端(PDA類掌上電腦)、巡檢工作站、WEB發(fā)布服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成如圖4。方便靈活的插件式設(shè)計(jì)可以和第三方系統(tǒng)如輸配電GIS系統(tǒng)和生產(chǎn)MIS系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，使電力企業(yè)的信息平臺(tái)做到最大化的信息共享和應(yīng)用。

圖4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2．2 主要功能
    該系統(tǒng)主要由巡檢工作站平臺(tái)和巡檢移動(dòng)平臺(tái)兩大部分組成，如圖5。

圖5系統(tǒng)功能圖

2．3操作流程
    該系統(tǒng)的操作流程如下：
(1)由巡檢專責(zé)在工作站平臺(tái)進(jìn)行巡檢任務(wù)的創(chuàng)建并下載任務(wù)到相應(yīng)巡檢員的PDA上，和巡檢任務(wù)相關(guān)的線路設(shè)備、地圖背景等信息可通過(guò)GIS系統(tǒng)自動(dòng)輸出。

(2)巡檢員手持PDA選擇相應(yīng)的巡線定位方式，通過(guò)GPS或RFID或條碼進(jìn)行設(shè)備的定位采集，并可根據(jù)GPS坐標(biāo)或編號(hào)進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)匹配，匹配成功將自動(dòng)調(diào)出符合該信息的設(shè)備，同時(shí)在地圖上醒目標(biāo)識(shí)該設(shè)備，如果沒(méi)有匹配到設(shè)備，則進(jìn)行新設(shè)備的采集操作；巡檢員逐一對(duì)巡檢項(xiàng)目進(jìn)行填寫并記錄相關(guān)信息。 [nextpage]

(3)完成巡檢后，巡檢員將PDA連接到工作站平臺(tái)，系統(tǒng)自動(dòng)將巡檢結(jié)果傳人后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。巡檢專責(zé)會(huì)根據(jù)巡視人員所傳人的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，生成巡視記錄和設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)；可以對(duì)巡視人員的巡視次數(shù)、巡視時(shí)間、出勤率、巡視效率、到位率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為考核巡視人員的工作情況提供真實(shí)可靠的依據(jù)；可以對(duì)缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘深度分析，對(duì)設(shè)備缺陷發(fā)生率進(jìn)行合理預(yù)測(cè)，對(duì)缺陷等級(jí)進(jìn)行合理評(píng)定，而且隨著數(shù)據(jù)積累的越來(lái)越多，這種預(yù)測(cè)和評(píng)定將會(huì)愈來(lái)愈準(zhǔn)確。

3關(guān)鍵技術(shù)
3．1信號(hào)獲取或解析
    采集終端(GPS接收器、RFID和條碼閱讀器)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙和移動(dòng)終端(PDA類掌上電腦)進(jìn)行無(wú)線通信，移動(dòng)終端的藍(lán)牙處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，GPS每秒鐘發(fā)送1O條數(shù)據(jù)，軟件設(shè)置每5s更新1次坐標(biāo)信息，一方面降低PDA的資源消耗，另一方面，對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，過(guò)濾無(wú)用的噪聲信息，防止坐標(biāo)漂移；RFID和條碼標(biāo)簽通過(guò)閱讀器以藍(lán)牙方式傳送數(shù)據(jù)，PDA的藍(lán)牙處理模塊負(fù)責(zé)解析傳來(lái)的標(biāo)簽信息(設(shè)備編號(hào))。

3．2坐標(biāo)變換
    GPS定位所得出的結(jié)果屬于WGS84坐標(biāo)，而在工程上實(shí)用的大多是國(guó)家坐標(biāo)系，或者是獨(dú)立坐標(biāo)系。獨(dú)立坐標(biāo)系一般是在國(guó)家坐標(biāo)系基礎(chǔ)上形成的， 因此，GPS定位結(jié)果的使用中就有與國(guó)家坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。一般要通過(guò)2步轉(zhuǎn)換：首先將WGS84的大地坐標(biāo)(L，B)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)于WGS84橢球的高斯平面坐標(biāo)，然后再經(jīng)過(guò)平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將高斯平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為我國(guó)通用的西安8O或北京54平面坐標(biāo)系統(tǒng)。

3．3數(shù)據(jù)挖掘
    數(shù)據(jù)挖掘在應(yīng)用時(shí)主要經(jīng)過(guò)確定挖掘主題、建立數(shù)據(jù)連接、建立數(shù)據(jù)挖掘結(jié)構(gòu)、建立挖掘模型、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘幾步，才能實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較完整的數(shù)據(jù)分析過(guò)程。在本文所述的電力智能巡檢系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)挖掘的主題主要是設(shè)備缺陷等級(jí)評(píng)定和缺陷預(yù)測(cè)；數(shù)據(jù)連接主要是利用DOTNET平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ｓ煤瘮?shù)或語(yǔ)言ADOMD．NET、ADO．NET提供的MDX語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是和缺陷相關(guān)的缺陷結(jié)構(gòu)；建立數(shù)據(jù)挖掘模型的關(guān)鍵是維度的選取、維度的分割、維度屬性的選取、實(shí)事數(shù)據(jù)項(xiàng)的選取，當(dāng)完成基本框架的建立后，就可以進(jìn)行維度體系的設(shè)計(jì)。在維度體系設(shè)計(jì)中，要詳細(xì)定義維度類型、維度名稱、維度成員及維度說(shuō)明。電力智能巡檢系統(tǒng)的維度類型主要分為時(shí)間維、設(shè)備維、缺陷模板維、環(huán)境因素維和缺陷等級(jí)維。

4結(jié)束語(yǔ)
    電力智能巡檢系統(tǒng)通過(guò)全方位、智能化的設(shè)計(jì)，融合當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，從根本上保證電力巡檢工作能夠全天候、長(zhǎng)周期地運(yùn)行，并通過(guò)掌上電腦完成巡檢工作的詳細(xì)規(guī)范性記錄，使巡檢管理和人員考核逐步走向電子化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化。