電力輸電線巡檢巡修綜合管理平臺

總體設(shè)計方案

XXXX

XXXX年XX月

目錄

前言...............................................3

2術(shù)語和縮略語.......................................3

3任務(wù)需求...........................................4

4系統(tǒng)技術(shù)方案.......................................5

4.1總體設(shè)計..................................................5

4.1.1設(shè)計原則......................................................................................5

4.1.2設(shè)計思路......................................................................................6

4.1.3關(guān)鍵技術(shù)......................................................................................7

1.1.2總體結(jié)構(gòu)......................................................................................8

4.1.4功能組成....................................................................................10

4.1.5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計.............................................................................11

4.1.6安全性設(shè)計................................................................................14

4.2分系統(tǒng)設(shè)計...............................................17

4.2.1巡檢巡修中心建設(shè).....................................................................77

4.2.2監(jiān)控指揮中心建設(shè)....................................................................25

4.2.3運維管理中心建設(shè)....................................................................36

4.3系統(tǒng)接口設(shè)計.............................................41

4.3.1外部接口....................................................................................41

4.3.2內(nèi)部接口....................................................................................41

5系統(tǒng)實施方案......................................43

5.1項目團隊構(gòu)成.............................................43

5.1.1組織結(jié)構(gòu)....................................................................................43

5.1.2項目團隊....................................................................................45

5.2技術(shù)保障.................................................45

5.3制度保障.................................................45

5.4風險及措施...............................................46

5.4.1工期風險與措施.......................................46

5.4.2需求變更風險與措施...................................46

5.4.3風險跟蹤與監(jiān)控.......................................46

1前言

在電力行業(yè)，輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于其長期暴露在自然

環(huán)境中，不僅要承受正常機械載荷和電力負荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受污穢、雷擊、

強風、洪水、滑坡、沉陷、地震和鳥害等外界因素的侵害。上述因素會促使線路

上各元件老化、疲勞，如不及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患則可能發(fā)展成各種故障甚至事故,

對電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定構(gòu)成威脅。

電網(wǎng)線路巡檢巡修工作是有效保證輸電線路及其設(shè)備安全的一項基礎(chǔ)工作。

通過巡視檢查來掌握線路運行狀況及周圍環(huán)境的變化，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路

安全的隱患，提出具體檢修意見，以便及時消除缺陷、預防事故發(fā)生，或?qū)⒐收?/p>

限制在最小范圍，從而保證輸配電線路安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定，達到電力系統(tǒng)“安

全、經(jīng)濟、多供、少損”的運行目標。

電力線路覆蓋范圍廣，經(jīng)常穿行于崇山峻嶺和廣闊的森林之中，有些線路需

要跨越無人區(qū)、交通死區(qū)和通訊盲區(qū)，線路、塔架的運行維護和突發(fā)故障查找異

常困難，傳統(tǒng)的人工巡線方式已不能適應(yīng)超高壓、特高壓電網(wǎng)的運行維護要求,

急需通過現(xiàn)代化的科技手段來逐步代替人力對電網(wǎng)的巡檢工作。

隨著我國技術(shù)水平的進步，可用巡線的潛在科技手段也在不斷增多。經(jīng)過調(diào)

查，擬選用衛(wèi)星遙感技術(shù)用于大面積電網(wǎng)狀態(tài)普查，選取無人機遙感用于重點區(qū)

域電網(wǎng)狀態(tài)詳查，然后對存在問題的區(qū)域進行人工巡檢。

本系統(tǒng)集成了衛(wèi)星遙感、無人機監(jiān)測、氣象接受、計算機、無線通訊、衛(wèi)星

定位、地理信息系統(tǒng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、位置服務(wù)、移動智能終端等最新技術(shù)，以此

實現(xiàn)一種快捷、高效的管理方法，用它來指揮和調(diào)度電網(wǎng)線路巡檢、巡修人員，

并建成一種能對人員和線路、設(shè)備、塔架等相關(guān)事物都能進行管理的系統(tǒng)，實現(xiàn)

了輸電線路的運行、檢修管理的標準化、規(guī)范化、科學化。

2術(shù)語和縮略語

縮寫英文中文

RSremotesensing遙感

UAVUnmannedAerialVehicle無人機

GPSGlobalPositionSystem全球定位系統(tǒng)

GISGeographicInformationSystem地理信息系統(tǒng)

3

PDAPersonalDigitalAssistant掌上電腦

VRVirtualReality虛擬現(xiàn)實

MISManagementInformationSystem管理信息系統(tǒng)

SANNetworkAttachedStroage網(wǎng)絡(luò)依附存儲

VPNVirtualPrivateNetwork虛擬個人網(wǎng)絡(luò)

3任務(wù)需求

通過高分辨率衛(wèi)星遙感監(jiān)測獲取電力輸電線路的影像圖，從中提取輸電設(shè)施

及周邊地物信息，如積雪厚度、樹木災(zāi)害破壞情況等，通過圖形綜合分析設(shè)備狀

態(tài)，從而判定是否進一步詳查。

對于重點或特殊區(qū)域采用固定翼無人機進行監(jiān)測，無人機按照控制中心發(fā)出

的信號按照規(guī)劃路線進行巡檢，要求能夠?qū)У鼐€、金具、絕緣子、走廊以及桿

塔等設(shè)施進行檢查、錄像和其他信息采集。

通過人工巡檢PDA手持設(shè)備，對指定輸電線路進行人工巡檢，手持設(shè)備要

求能夠接收調(diào)度中心下達的任務(wù)，按照設(shè)備電子地圖上指定路線并結(jié)合GPS導

航快速到達檢修點，采集設(shè)備狀態(tài)信息反饋到指揮監(jiān)控中心，根據(jù)指揮中心指示

開展工作，最終上報任務(wù)狀態(tài)。設(shè)備還可以采集桿塔地理坐標等數(shù)據(jù)并同步到中

心服務(wù)器，為合理安排工作任務(wù)及保障巡修人員安全，手持設(shè)備要定時上傳位置

信息到監(jiān)控中心。

建設(shè)衛(wèi)星云圖接收系統(tǒng)，分析天氣變化趨勢，為輸電設(shè)備缺陷預警提供條件。

通過大屏幕與三維場景的結(jié)合展現(xiàn)輸電線路設(shè)施布局情況、當前巡檢情況以

及重點盯防區(qū)域情況等，監(jiān)控系統(tǒng)能夠接收巡檢人員上傳的信息，并實時更新到

監(jiān)控系統(tǒng)中。

通過二維量測、地形分析、重冰區(qū)分析、污穢區(qū)分析、故障定位、模擬巡檢、

停電范圍分析以及報表輸出等操作，輔助調(diào)度決策。

調(diào)度人員根據(jù)情況創(chuàng)建任務(wù)，指定已有巡檢路線或新繪制路線，下達給巡檢

人員，并根據(jù)巡檢人員的反饋報告下達指令。

調(diào)度人員可以對任務(wù)進行查詢、編輯與統(tǒng)計等操作。

調(diào)度人員可以根據(jù)巡檢人員所上傳的巡檢路線信息，提取出相應(yīng)工作時間記

4

錄，統(tǒng)計其考勤情況。

建立輸電線路設(shè)備的臺賬系統(tǒng)，包含輸電線路的屬性信息、空間信息以及多

媒體信息，管理員可以對其進行查詢、修改、更新等操作。

為保障系統(tǒng)的可維護性與可擴展性，系統(tǒng)維護系統(tǒng)要能夠增刪、編輯用戶信

息及其權(quán)限；能夠快速應(yīng)對業(yè)務(wù)變更；能夠記錄與統(tǒng)計系統(tǒng)操作日志，及時發(fā)現(xiàn)

系統(tǒng)問題原因。

能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)進行定時備份，保障系統(tǒng)安全性。

4系統(tǒng)技術(shù)方案

4.1總體設(shè)計

4.1.1設(shè)計原則

實用性與先進性原則

電力輸電線路綜合管理平臺設(shè)計和建設(shè)的目的是應(yīng)用。要確保實用性，充分

滿足輸電中心對輸電設(shè)備管理、更新、巡檢、調(diào)度、統(tǒng)計分析等方面需求?？傮w

框架設(shè)計要涵蓋輸電中心所有業(yè)務(wù)，流程設(shè)計要符合實際操作流程，原則性與靈

活性并存。巡檢方式設(shè)計要充分考慮效果以及成本，確保其可行性與高效性。

在確保實用性的同時，要盡可能采用先進的技術(shù)、方法和流程，確保平臺技

術(shù)體系的先進性，順應(yīng)技術(shù)的發(fā)展而可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的敏捷和高效。

例如本項目中采用的衛(wèi)星遙感監(jiān)測、無人機遙感監(jiān)測與人工智能巡檢相結(jié)合，則

是先進技術(shù)綜合應(yīng)用的典型案例。

1.1.1.2標準性與規(guī)范性原則

要保證平臺數(shù)據(jù)具有精確、完備、現(xiàn)勢、標準等方面的優(yōu)勢，在平臺的建設(shè)

過程中，應(yīng)制定一系列標準與規(guī)范來約束、指導數(shù)據(jù)維護者按照統(tǒng)一的規(guī)范來建

立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫與電力專題數(shù)據(jù)庫，從而提高平臺服務(wù)質(zhì)量。

5

1.1.1.3易用性與穩(wěn)定性原則

平臺中涉及監(jiān)控大廳以及移動終端設(shè)備，這一大一小的應(yīng)用設(shè)備對于系統(tǒng)的

可操作性要求較高，方以軟件設(shè)計要充分考慮易用性。

由于移動終端往往要到環(huán)境復雜的區(qū)域進行巡檢工作，這就要求系統(tǒng)不能存

在明顯或致命的故障問題，對穩(wěn)定性要求較高。

1.1.1.4可擴充性原則

平臺在設(shè)計上充分考慮系統(tǒng)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功能的擴展，必須能方便地實現(xiàn)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)以及巡檢任務(wù)等方面的管理。系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮業(yè)務(wù)流程變化以及業(yè)務(wù)擴

充等方面的需求，力求零代碼在線維護以應(yīng)對需求變更。

4.1.2設(shè)計思路

4.1.2.1衛(wèi)星遙感、無人機監(jiān)測和人工巡檢相結(jié)合

衛(wèi)星遙感監(jiān)測可以對普通區(qū)域的輸電線設(shè)備進行監(jiān)測，成本較低但對特殊區(qū)

域存在監(jiān)測不足問題，無人機監(jiān)測雖然成本較高一些，但是可以對重點區(qū)域或特

殊區(qū)域進行巡檢來彌補衛(wèi)星遙感監(jiān)測的不足，這兩者的結(jié)合可以基本確定輸電設(shè)

備是否存在問題。對可疑設(shè)備采用人工巡檢，既提高工作效率又減少成木.

4.1.2.2RS、GIS>GPS、VR與MIS一體化

RS、G1S與VR技術(shù)的應(yīng)用可以將電力輸電設(shè)備在地圖上直觀展示，GPS輔助

巡檢人員快速精確的到達指定設(shè)備位置，從而保證故障響應(yīng)時間。MIS技術(shù)可以

可以使業(yè)務(wù)流程化、信息化。

4.1.23系統(tǒng)維護工具化

自維護一一提供的維護工具，可以使系統(tǒng)管理員在不用編碼、不用了解系統(tǒng)

的詳細結(jié)構(gòu)情況下，完成系統(tǒng)的日常維護工具，無須依賴開發(fā)單位；

自擴展一一可以使系統(tǒng)管理員隨時添加需要的地圖和屬性信息，配置修改各

項功能，提供了數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的擴展能力。

6

4.1.2.4界面友好，方便實用

在界面設(shè)計上，充分考慮了業(yè)務(wù)辦公人員、系統(tǒng)使用人員的操作習慣，使業(yè)

務(wù)使用人員只需要進行簡單的系統(tǒng)熟悉即可進行日常的業(yè)務(wù)辦公。從而節(jié)省大量

的系統(tǒng)培訓時間，提高工作效率。

4.1.3關(guān)鍵技術(shù)

4.13.1高分辨率SAR衛(wèi)星輸電設(shè)施監(jiān)測技術(shù)

雷達衛(wèi)星是載有合成孔徑雷達(SAR)的對地觀測遙感衛(wèi)星的統(tǒng)稱，現(xiàn)在已

在一些發(fā)射的衛(wèi)星上攜有SAR,如SeasatSAR,AlmazSAR,JERS-1SAR,ERS-1/2

SAR,1995年11月發(fā)射的加拿大雷達衛(wèi)星(Radarsat)則是一個兼顧商用及科

學試驗用途的雷達系統(tǒng)。SAR技術(shù)發(fā)展到今天，已成為最受歡迎的偵查儀器之一。

輸電鐵塔為角鋼和構(gòu)件組成的網(wǎng)狀體塔身和橫擔的材料都是金屬，這種拈征

使得桿塔在SAR圖像中有很強的后向散射特性。高分辨率SAR圖像中鐵塔的目標

特性反映為一系列亮點、具有一定寬度的亮線組合而成的幾何結(jié)構(gòu)，因此在成像

數(shù)據(jù)中通過提取與分析兩點與亮線即可。

4.1.3.2固定翼無人機監(jiān)測技術(shù)

隨著電網(wǎng)的日益擴大,巡線的工作量也日益加大，固定翼無人機作為無人機

的一種，可以被應(yīng)用在輸電線路巡檢中，以提高巡線的效率?；诠潭ㄒ頍o人機平

臺在輸電線路巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用進行探討，包括對于固定翼無人機巡線系統(tǒng)設(shè)計

思路、固定翼無人機巡線系統(tǒng)組成、各分系統(tǒng)功能以及關(guān)鍵技術(shù)問題等的研究。

主要的巡檢方式包括瓦見光巡檢、紅外光巡檢、紫外巡檢和三維激光掃描巡檢。

巡檢對象包括線路走廊、導線、塔身、金具等。巡檢內(nèi)容包括線路走廊異常、設(shè)

備熱缺陷、電暈放電等。

無人飛機輸電線路巡線的關(guān)鍵技術(shù)為：飛行控制技術(shù)、機體穩(wěn)定飛行技術(shù)、

線路桿塔自動跟蹤識別技術(shù)和攝像快速對焦成象技術(shù)。無人飛機可以穿越高山、

河流對輸電線路進行快速巡線，對架空的鐵塔、支架、導線、絕緣子、防震錘、

耐張線夾、懸垂線夾等進行探測攝像和故障識別。無人飛機輸電線路巡線是一種

快速、高效、前途廣闊的巡線方式。

7

4.1.3.3PDA技術(shù)

PDA,乂稱為掌上電腦。掌上電腦最大的特點就是他們有其自身的操作系

統(tǒng)，一般都是固化在ROM中的。其采用的存儲設(shè)備多是比較昂貴的IC閃存。

掌上電腦一般沒有鍵盤，采用手寫和軟鍵盤輸入方式，同時配備有標準的

串口、紅外線接入方式并內(nèi)置有MODEM,以便于個人電腦連接和上網(wǎng)。掌上

電腦和前面的產(chǎn)品最大的區(qū)別，就是它的應(yīng)用程序的擴展能力?；诟髯?/p>

的操作系統(tǒng)，任何人可以利用編程語言開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序。也可以在掌

上電腦上任意安裝和卸載應(yīng)用程序。由于其功能非常的完備，基于此設(shè)備

進行開發(fā)人工智能巡檢系統(tǒng)。

4.1.3.4GPS技術(shù)

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)是美國從上世紀

70年代開始研制，歷時20年研制而成的技術(shù)。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部

分一GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分一地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分一GPS信號接

收機。GPS系統(tǒng)具有以下主要特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡

便、應(yīng)用廣泛等。本項目中將利用GPS技術(shù)進行終端導航。

4.1.3.5三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示

技術(shù)等多種科學技術(shù)，它在多維信息空間上創(chuàng)建一個虛擬信息環(huán)境，能使用戶具

有身臨其境的沉浸感，具有與環(huán)境完善的交互作用能力，并有助于啟發(fā)構(gòu)思。所

以說，沉浸-交互-構(gòu)想是VR環(huán)境系統(tǒng)的三個基本特性。虛擬技術(shù)的核心是建模

與仿真。

本項目中將遙感影像與DEM疊加構(gòu)建三維模型，從而對所轄輸電線路覆蓋區(qū)

域進行模擬仿真，使其管理史直觀。

1.1.2總體結(jié)構(gòu)

平臺內(nèi)部在邏輯上由應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)稱、支撐層、標準規(guī)范和保障體

系。平臺的組成結(jié)構(gòu)如下圖：

8

智能手機應(yīng)用節(jié)點

應(yīng)

星

衛(wèi)

供電

遙

星

衛(wèi)

用

指

揮

檢

圖

大

輔

巡

人

云

助

臺

屏

平

工

設(shè)施

像

影

感

層

調(diào)

度

勤

收

考

監(jiān)

幕

決

智

策

維

接

運

能

地理

與

理

處

感

監(jiān)

管

理

系

處

理

管

控

分

巡

析

理

與

管

檢

信息

系

提

題

專

測

系

統(tǒng)

系

統(tǒng)

系

統(tǒng)

系

系

統(tǒng)

統(tǒng)

系

統(tǒng)

理

系統(tǒng)

統(tǒng)

系

取

統(tǒng)

統(tǒng)

巡檢巡修中心監(jiān)控指揮中心運維管理中心

標

準

支

撐

GIS服務(wù)GPS服務(wù)3G無線服務(wù)與

安

全

體

系

信息資源數(shù)據(jù)中心

r多媒

桿線輸三正專題

森林、，路電體

湖泊塔設(shè)施一數(shù)據(jù)

票砸也封喜談戶）目錄與元數(shù)據(jù)庫、

輸電線路專題數(shù)據(jù)庫

支撐軟件建設(shè)

支

撐操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫GIS平臺中間件防病毒...

層

Ci----iK3G無線網(wǎng)絡(luò)

圖4-1總體框架圖

1.1.2.1支撐層

是指平臺運行所需的硬件、網(wǎng)絡(luò)和軟件系統(tǒng)條件，硬件主要由服務(wù)器、數(shù)據(jù)

存貯設(shè)備、數(shù)據(jù)備份設(shè)備和輸出設(shè)備及其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和外設(shè)；軟件包括操作系統(tǒng)、

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中間件（ESB）和G1S軟件平臺等；

9

L1.2.2數(shù)據(jù)層

主要是指平臺管理的數(shù)據(jù)按照一定分類構(gòu)成的數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)庫集合，包括巡

檢業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和輸電線路專題數(shù)據(jù)庫。

1.基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

包括遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、道路、行政區(qū)劃等。

2.輸電線路專題數(shù)據(jù)庫

包括：桿塔、輸電線等電力輸電線設(shè)施、三維輸電設(shè)施、專題圖數(shù)據(jù)庫、多

媒體數(shù)據(jù)庫等。

3.巡檢業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫

包括：巡檢業(yè)務(wù)庫、巡修業(yè)務(wù)庫。

1.1.2.3服務(wù)層

通過GIS服務(wù)為應(yīng)用層提供空間信息服務(wù)，將電力設(shè)施空間化管理；通過

GPS位置服務(wù)實現(xiàn)導航與位置監(jiān)控；通過3G無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)PDA終端設(shè)備與中心

服務(wù)器端的信息傳輸。

1.1.2.4應(yīng)用層

通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測、無人機監(jiān)測與人工智能巡檢相結(jié)合最大化實現(xiàn)監(jiān)測科學

化、智能化與集約化。通過對形勢的準確分析，對巡檢的實時監(jiān)控，輔助指揮工

作，有效的保障電力輸電線路的正常運行。

4.1.4功能組成

系統(tǒng)將建設(shè)覆蓋整個電力輸電線管理流程的綜合應(yīng)用平臺，平臺建設(shè)包括三

個應(yīng)用中心：巡檢巡修中心、監(jiān)控指揮中心和運維管理中心。如下圖所示：

10

無

衛(wèi)人

人

星工

機

遙智

遙

感能

感

監(jiān)巡

監(jiān)

測檢

測

系系

系

統(tǒng)統(tǒng)

統(tǒng)

計

構(gòu)設(shè)

絡(luò)結(jié)

5網(wǎng)

4.1.

構(gòu)設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)結(jié)

.5.1

4.1

雙路連

部可以

機，內(nèi)

交換

集群

形成

備份

互為

換機

由交

心路

臺核

置2

層配

核心

公眾服

換機與

核心交

供1臺

時提

。同

務(wù)器

心服

等中

務(wù)器

用服

器、應(yīng)

服務(wù)

據(jù)庫

接數(shù)

服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫

與核心

全網(wǎng)閘

通過安

接，并

器）連

服務(wù)

、應(yīng)用

務(wù)器

庫服

（數(shù)據(jù)

務(wù)器

。

交換

數(shù)據(jù)

進行

協(xié)同工

理平臺

綜合管

，連接

平臺

域網(wǎng)

的局

自身

，構(gòu)建

換機

層交

置三

層配

骨干