一種基于gnss和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，屬設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域。所述的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)包括設(shè)置在高壓輸電桿塔上的桿塔二維碼銘牌、由巡檢人員攜帶的巡檢手持終端、設(shè)置在調(diào)度中心或管理中心的高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心和用戶終端；其基于多模GNSS單點(diǎn)定位以及GNSS/SBAS相結(jié)合的精密單點(diǎn)定位、二維碼、GIS并結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一種集成化的智能巡更及信息管理系統(tǒng)，其GNSS提供精確的巡更位置，二維碼取代傳統(tǒng)的巡更點(diǎn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸鏈路，通過(guò)GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化信息多媒體管理體系，提供更加方便、快捷、有效、實(shí)用的信息管理手段，是一種理想的高壓輸電桿塔巡更和信息管理系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】—種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓輸電桿塔的巡檢、維護(hù)及信息管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電子巡更系統(tǒng)通常由巡更點(diǎn)、巡更儀、傳輸介質(zhì)和巡更管理主機(jī)四部分組成。此外，巡更系統(tǒng)按照傳輸介質(zhì)的不同還可以分為無(wú)線電子巡更系統(tǒng)和有線電子巡更系統(tǒng)。
[0003]電子巡更系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀可以簡(jiǎn)單地歸納為:電子巡更系統(tǒng)應(yīng)用主要形式是基于信息鈕扣+手持式巡更儀的無(wú)線電子巡更系統(tǒng)，基于USB通信、IEEE802.llab,SWAP等無(wú)線通信協(xié)議的電子巡更系統(tǒng)已取代基于RS-232通信的電子巡更系統(tǒng)，基于RFID技術(shù)的無(wú)線巡更系統(tǒng)成為電子巡更系統(tǒng)的主流，基于GPS (全球定位系統(tǒng))和GIS (地理信息系統(tǒng))系統(tǒng)的集成無(wú)線電子巡更系統(tǒng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。
[0004]具體到目前國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的巡檢應(yīng)用，巡更點(diǎn)主要有特殊標(biāo)記、條形碼、信息鈕和射頻卡(RFID)等幾種形式。
[0005]上述幾種巡更系統(tǒng)需要使用專業(yè)的巡更儀或設(shè)備進(jìn)行各個(gè)設(shè)備巡檢點(diǎn)相關(guān)信息讀取，基于GPS的無(wú)線巡更系統(tǒng)單點(diǎn)定位精度低，無(wú)法滿足相鄰或多條相互交叉高壓輸電線路的巡檢要求。
[0006]對(duì)于巡檢人員來(lái)說(shuō)，巡更設(shè)備落后操作使用不便、缺乏任務(wù)管理和巡檢線路規(guī)劃導(dǎo)致巡檢效率低下；巡檢過(guò)程存在著較多的人為因素，容易造成巡檢不到位、漏檢或者錯(cuò)檢情況；從管理角度來(lái)看，難以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地了解線路巡檢狀況，難以制定最佳的線路保養(yǎng)和維修方案，也不利于對(duì)巡檢人員的有效監(jiān)控和考核。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其基于多模GNSS (GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))單點(diǎn)定位以及GNSS/SBAS相結(jié)合的精密單點(diǎn)定位、二維碼、GIS并結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一種集成化的高壓輸電桿塔智能巡更及信息管理系統(tǒng)，其GNSS提供精確的巡更位置，二維碼取代傳統(tǒng)的巡更點(diǎn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸鏈路，通過(guò)GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化信息多媒體管理體系，提供更加方便、快捷、有效、實(shí)用的信息管理手段，是一種理想的高壓輸電桿塔巡更和信息管理系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征在于:
[0009]所述的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)包括設(shè)置在高壓輸電桿塔上的桿塔二維碼銘牌、由巡檢人員攜帶的巡檢手持終端、設(shè)置在調(diào)度中心或管理中心的高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心和用戶終端；
[0010]其所述的巡檢手持終端通過(guò)掃描方式讀取各個(gè)高壓輸電桿塔的桿塔二維碼銘牌上的二維碼信息，通過(guò)內(nèi)置的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)模塊接收GNSS和星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行差分定位；
[0011]所述的巡檢手持終端通過(guò)廣域網(wǎng)與高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，經(jīng)廣域網(wǎng)將各個(gè)高壓輸電桿塔的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄，發(fā)送到所述的數(shù)據(jù)中心；
[0012]所述的數(shù)據(jù)中心對(duì)收到的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和管理，并與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器存儲(chǔ)的高壓輸電線路GIS信息相結(jié)合，為包括巡檢手持終端在內(nèi)的用戶終端提供高壓輸電線路和桿塔的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及巡更記錄查詢。
[0013]其所述的二維碼銘牌可以在高壓輸電桿塔上安裝一個(gè)或多個(gè)，安裝位置在巡檢人員能觸及的條件下盡量避開(kāi)桿塔周圍建筑物或樹(shù)木的直接遮擋。
[0014]其所述的二維碼銘牌包含的桿塔信息經(jīng)過(guò)編碼和加密。
[0015]其所述的編碼和加密采用凱撒法，將組成信息的字母按順序推后3位起到加密作用。
[0016]其所述的巡檢手持終端包括專用智能終端、平板電腦或智能手機(jī)。
[0017]具體的，所述的巡檢手持終端帶有攝像裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)二維碼的掃描；配合軟件還應(yīng)實(shí)現(xiàn)讀取、存儲(chǔ)和信息解碼的功能；所述的巡檢手持終端能夠連接網(wǎng)絡(luò)，與所述高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。
[0018]具體的，所述的巡檢手持終端內(nèi)置GNSS接收機(jī)模塊，能夠接收GNSS信號(hào)進(jìn)行單點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位；所述的GNSS接收機(jī)模塊能夠接收星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS衛(wèi)星差分校正信號(hào)，并結(jié)合其他GNSS信號(hào)進(jìn)行精密單點(diǎn)定位。
[0019]具體的，所述的巡檢手持終端內(nèi)置存儲(chǔ)模塊，具有無(wú)線和有線數(shù)據(jù)傳輸接口，可以連接廣域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信。
[0020]具體的，所述的巡檢手持終端安裝有高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件。
[0021]其所述高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件的核心功能具體包括:巡檢人員登陸、二維碼掃描、二維碼信息讀取和解密、GNSS定位結(jié)果讀取、巡檢任務(wù)管理、以文字、聲音或圖像格式錄入的巡檢備忘、地圖顯示、信息查詢、巡檢數(shù)據(jù)信息記錄、數(shù)據(jù)信息打包、編碼和發(fā)送。
[0022]具體的，其所述高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件的巡更任務(wù)工作步驟為:
[0023]101)高壓輸電桿塔巡檢人員使用帳戶和密碼登陸；
[0024]102)使用巡檢任務(wù)管理功能，被動(dòng)或通過(guò)主動(dòng)查詢向數(shù)據(jù)中心領(lǐng)取巡檢工作任務(wù);
[0025]103)掃描桿塔二維碼銘牌、二維碼信息讀取和解密，根據(jù)凱撒法進(jìn)行解密，將組成信息的字母按順序往前3位起到解密作用，從而得到桿塔基本參數(shù)信息、桿塔準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；
[0026]104)錄入巡檢備忘，讀取GNSS單點(diǎn)或差分定位結(jié)果，該定位結(jié)果給出的是所述巡檢手持終端的位置，即巡檢人員的位置；
[0027]105)將桿塔基本參數(shù)信息、桿塔位置坐標(biāo)、巡更備忘和巡檢人員位置等信息使用凱撒法進(jìn)行編碼加密，將所得的信息通過(guò)廣域網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心；
[0028]106)將105)步驟所述信息發(fā)送數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，巡檢手持終端還會(huì)將這些信息存儲(chǔ)在巡檢手持終端的存儲(chǔ)中。
[0029]具體的，其所述信息查詢和顯示功能的操作步驟為:
[0030]201)在巡檢人員處于登陸狀態(tài)下，使用查詢界面向數(shù)據(jù)中心提出查詢請(qǐng)求；
[0031]202)數(shù)據(jù)中心返回查詢結(jié)果，根據(jù)查詢請(qǐng)求的不同，這些結(jié)果包括:當(dāng)前桿塔的巡檢歷史記錄、桿塔維護(hù)和維修記錄、指示、告警、幫助或提示等擴(kuò)展信息；
[0032]203)巡檢人員的當(dāng)前位置、巡檢目標(biāo)桿塔的位置以及路徑和距離信息，通過(guò)地圖標(biāo)注或文字列表方式進(jìn)行顯示。
[0033]其所述的數(shù)據(jù)中心至少包括高壓輸電線路及桿塔基本信息存儲(chǔ)服務(wù)器、巡更信息管理及Web服務(wù)器以及GIS信息查詢服務(wù)器，與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)至少包括高壓輸電線路及桿塔基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)、巡更信息管理數(shù)據(jù)庫(kù)以及GIS信息數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0034]其所述的用戶終端為受限的智能手機(jī)、個(gè)人電腦PC或平板電腦；
[0035]所述的用戶終端具備查詢和Web瀏覽功能的設(shè)備；使用這些設(shè)備通過(guò)受限帳號(hào)登錄所述數(shù)據(jù)中心Web服務(wù)器，查詢?yōu)g覽所述高壓輸電線路及桿塔的各種參數(shù)信息。
[0036]所述用戶終端不需要安裝專用的應(yīng)用軟件，使用普通網(wǎng)頁(yè)瀏覽器可達(dá)到與所述巡檢手持終端相似的查詢功能。
[0037]所述受限的智能手機(jī)、個(gè)人電腦PC或平板電腦具備掃描二維碼，查詢和Web瀏覽功能的設(shè)備。
[0038]其所述受限帳號(hào)是指有關(guān)巡檢管理部門將巡檢工作人員登錄在一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)或給定巡檢工作人員一個(gè)專用帳號(hào)，只有在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的人或擁有專用帳號(hào)的人才可以登錄所述數(shù)據(jù)中心Web服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)受限。
[0039]進(jìn)一步的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS和星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS的衛(wèi)星信號(hào)的處理過(guò)程為:
[0040]301)在已知位置的參考站采集視野內(nèi)所有衛(wèi)星的GPS偽距和載波相位。
[0041]302)在參考站所得到的所有測(cè)量被送到主站。
[0042]303)主站計(jì)算誤差改正向量和判斷系統(tǒng)完好性。
[0043]304)誤差改正向量和完好性信息被發(fā)射到用戶。
[0044]305)用戶接收完好性告警信息，用誤差改正數(shù)改進(jìn)導(dǎo)航精度。
[0045]進(jìn)一步的，所述的精密單點(diǎn)定位是利用全球若干地面跟蹤站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出的精密衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差，對(duì)單臺(tái)GPS接收機(jī)所采集的相位和偽距觀測(cè)值進(jìn)行定位解笪
ο
[0046]進(jìn)一步的，其所述精密單點(diǎn)定位的操作步驟為:
[0047]401)將精密星歷擬合成多項(xiàng)式形式；
[0048]402)利用多個(gè)國(guó)際GNSS服務(wù)組織IGS跟蹤站GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)與精密星歷估計(jì)得到30s間隔的衛(wèi)星鐘差；
[0049]403)利用擬合的軌道多項(xiàng)式及衛(wèi)星鐘差與用戶站觀測(cè)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行精密單點(diǎn)定位計(jì)算。
[0050]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0051]1、本技術(shù)方案中對(duì)高壓輸電桿塔使用二維碼銘牌替代傳統(tǒng)巡更點(diǎn)，比普通條碼信息容量高幾十倍，而且容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能，譯碼可靠性高，比普通條碼譯碼錯(cuò)誤率要低得多，保密性、防偽性好，成本低，易制作，持久耐用；使用二維碼銘牌，不需要專門的設(shè)備，普通的智能手機(jī)和智能終端即可完成巡檢，操作簡(jiǎn)單，安全性高，而且制作低廉，即使二維碼損壞也可安全的巡檢。而且譯碼迅速，在很短的時(shí)間內(nèi)即可完成巡檢工作。
[0052]2、本技術(shù)方案以我國(guó)自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并結(jié)合其他GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多模GNSS單點(diǎn)定位，巡檢人員的定位可靠性、可用性和完整性大幅提升；本技術(shù)方案即使在受林木遮蔽嚴(yán)重、高壓輸電線路交錯(cuò)、桿塔密集的區(qū)域，也可以進(jìn)行精密單點(diǎn)定位，可精確識(shí)別巡檢人員對(duì)不同桿塔的巡更操作；這樣，巡檢人員可以不受時(shí)間，地點(diǎn)的限制，僅僅攜帶一個(gè)智能手機(jī)即可快速完成巡檢工作，這大大降低了巡更成本。而且由于操作的簡(jiǎn)單，GNSS的精密性以及二維碼的準(zhǔn)確性，使得巡檢不受人為因素，環(huán)境地域等條件的影響，使得巡更所得信息的準(zhǔn)確率得到提高。
[0053]3、本技術(shù)方案結(jié)合GIS技術(shù)，建立數(shù)據(jù)服務(wù)中心，對(duì)高壓輸電線路的各種數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行有效管理，為管理人員提供有效的管理手段，能夠?qū)λ犙哺藛T進(jìn)行集中式的信息化管理，可以獲得全局的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)線路升級(jí)維護(hù)、災(zāi)害預(yù)警、緊急事故處理和響應(yīng)等提供科學(xué)的判斷依據(jù)。
[0054]4、本技術(shù)方案中的巡檢線路規(guī)劃、任務(wù)下發(fā)或領(lǐng)取、自動(dòng)指示和告警功能減少了巡檢人員的工作量，降低了對(duì)巡檢人員巡檢工作的復(fù)雜度，提高巡檢準(zhǔn)確度和工作效率。線路數(shù)據(jù)和歷史巡檢記錄查詢，不但為管理和巡檢人員提供參考依據(jù)，也為線路維修和升級(jí)人員提供第一手的信息參考。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0055]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；
[0056]圖2為巡更系統(tǒng)的信息交互過(guò)程；
[0057]圖3為高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)的完整工作流程；
[0058]圖4為GNSS和SBAS技術(shù)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0060]圖1中，本發(fā)明提供了一種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其所述的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)包括設(shè)置在高壓輸電桿塔上的桿塔二維碼銘牌、由巡檢人員攜帶的巡檢手持終端、設(shè)置在調(diào)度中心或管理中心的高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心和用戶終端；
[0061]其所述的巡檢手持終端通過(guò)掃描方式讀取各個(gè)高壓輸電桿塔的桿塔二維碼銘牌上的二維碼信息，通過(guò)內(nèi)置的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)模塊接收GNSS和星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行差分定位；
[0062]所述的巡檢手持終端通過(guò)廣域網(wǎng)與高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，經(jīng)廣域網(wǎng)將各個(gè)高壓輸電桿塔的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄，發(fā)送到所述的數(shù)據(jù)中心；
[0063]所述的數(shù)據(jù)中心對(duì)收到的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和管理，并與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器存儲(chǔ)的高壓輸電線路GIS信息相結(jié)合，為包括巡檢手持終端在內(nèi)的用戶終端提供高壓輸電線路和桿塔的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及巡更記錄查詢。
[0064]其中，所述的二維碼銘牌可以在高壓輸電桿塔上安裝一個(gè)或多個(gè)，安裝位置在巡檢人員能觸及的條件下盡量避開(kāi)桿塔周圍建筑物或樹(shù)木的直接遮擋。
[0065]其所述的二維碼銘牌包含的桿塔信息經(jīng)過(guò)編碼和加密。
[0066]本發(fā)明技術(shù)方案中所述的編碼和加密采用凱撒法，將組成信息的字母按順序推后3位起到加密作用。
[0067]其所述的巡檢手持終端包括專用智能終端、平板電腦或智能手機(jī)。
[0068]其所述的巡檢手持終端帶有攝像裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)二維碼的掃描；配合軟件還應(yīng)實(shí)現(xiàn)讀取、存儲(chǔ)和信息解碼的功能；所述的巡檢手持終端能夠連接網(wǎng)絡(luò)，與所述高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。
[0069]其所述的巡檢手持終端內(nèi)置GNSS接收機(jī)模塊，能夠接收GNSS信號(hào)進(jìn)行單點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位；所述的GNSS接收機(jī)模塊能夠接收星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS衛(wèi)星差分校正信號(hào)，并結(jié)合其他GNSS信號(hào)進(jìn)行精密單點(diǎn)定位。
[0070]其所述的巡檢手持終端內(nèi)置存儲(chǔ)模塊，具有無(wú)線和有線數(shù)據(jù)傳輸接口，可以連接廣域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信。
[0071]其所述的巡檢手持終端安裝有高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件。
[0072]二維碼是在現(xiàn)代商業(yè)活動(dòng)中廣泛應(yīng)用的一種信息存儲(chǔ)、傳遞和識(shí)別技術(shù)，它采用特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面二維方向上分布的黑白相間圖形對(duì)信息進(jìn)行編碼存儲(chǔ)，是所有信息數(shù)據(jù)的一把鑰匙。當(dāng)今智能手機(jī)基本的“掃一掃”功能使得二維碼的應(yīng)用更加曰 ο
[0073]在本技術(shù)方案中，所述的巡更環(huán)境惡劣是指在室內(nèi)，密集城區(qū)等復(fù)雜信道環(huán)境中，遮擋，多徑和干擾等現(xiàn)象較為嚴(yán)重，GNSS信號(hào)將會(huì)嚴(yán)重衰減，使得GNSS接收機(jī)對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的捕獲和跟蹤將難以實(shí)現(xiàn)。本專利的巡更環(huán)境惡劣特指桿塔周邊環(huán)境的建筑物和樹(shù)木比較多，衛(wèi)星和移動(dòng)端之間的信號(hào)被建筑物和樹(shù)木吸收。
[0074]基于GNSS/SBAS相結(jié)合的高精度精密單點(diǎn)定位和二維碼的安全性、簡(jiǎn)易型，本發(fā)明提出了 GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)巡更系統(tǒng)的巡更設(shè)備落后，巡檢不到位、漏檢或者錯(cuò)檢情況，受環(huán)境，天氣的影響巡檢出錯(cuò)的情況等。
[0075]如圖1所示，本巡更系統(tǒng)包括高壓輸電桿塔1、桿塔二維碼銘牌2、巡檢手持終端3、數(shù)據(jù)中心4和用戶終端5。
[0076]所述的巡檢手持終端3通過(guò)掃描方式讀取高壓輸電桿塔的二維碼信息，通過(guò)內(nèi)置的GNSS接收機(jī)模塊接收GNSS 9和星基增強(qiáng)系統(tǒng)(SBAS) 10的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行差分定位；巡檢手持終端3通過(guò)廣域網(wǎng)10與高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心4進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，經(jīng)廣域網(wǎng)10將高壓輸電桿塔的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄發(fā)送到數(shù)據(jù)中心；所述的數(shù)據(jù)中心4對(duì)收到的信息進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和管理，并與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器存儲(chǔ)的高壓輸電線路GIS信息相結(jié)合，為包括巡檢手持終端在內(nèi)的用戶終端11提供高壓輸電線路和桿塔的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及巡更記錄查詢。
[0077]巡檢手持終端3可以是專用智能終端5、平板電腦6、智能手機(jī)7等智能設(shè)備中任何一種。所述的用戶終端11是受限的智能手機(jī)12、個(gè)人電腦(PC) 13、平板電腦14等具備查詢和Web瀏覽功能的設(shè)備，巡檢手持終端3也可認(rèn)為是受限用戶終端設(shè)備11中的一種。
[0078]本發(fā)明的技術(shù)方案需要考慮桿塔二維碼銘牌2、巡檢手持終端3和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器4，這三方設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息交互過(guò)程和交互的內(nèi)容。
[0079]如圖2所示，三方之間的信息交互過(guò)程如下:
[0080](I)所述的桿塔二維碼銘牌2和巡檢手持終端3之間:
[0081]巡檢手持終端3通過(guò)專用的高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件(即終端APP)，掃描桿塔二維碼銘牌2，讀取二維碼信息并進(jìn)行解密，得到桿塔基本參數(shù)信息、桿塔準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；
[0082](2)所述的巡檢手持終端3和GNSS及SBAS衛(wèi)星之間:
[0083]所述的巡檢手持終端3通過(guò)內(nèi)置GNSS接收機(jī)模塊，接收GNSS信號(hào)進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航單點(diǎn)定位；在GNSS信號(hào)遮擋嚴(yán)重的巡更環(huán)境，GNSS接收機(jī)模塊同時(shí)接收GNSS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)和SBAS衛(wèi)星的差分校正信號(hào)，進(jìn)行精密單點(diǎn)定位解算；
[0084](3)所述的巡檢手持終端3和數(shù)據(jù)中心(服務(wù)器)4之間:
[0085]所述的巡檢手持終端3將桿塔基本參數(shù)信息、桿塔位置坐標(biāo)、巡更備忘和巡檢人員位置等信息進(jìn)行編碼和打包，通過(guò)廣域網(wǎng)10發(fā)送到數(shù)據(jù)中心；相反的，所述數(shù)據(jù)中心(月艮務(wù)器)4巡檢人員的不同，下發(fā)巡檢任務(wù)。同時(shí)，根據(jù)所述的巡檢手持終端3提交的查詢請(qǐng)求，返回當(dāng)前桿塔的巡檢歷史記錄、桿塔維護(hù)和維修記錄、指示、告警、幫助或提示等結(jié)果或信息。
[0086]本發(fā)明按照基本功能可以劃分為:巡更、信息查詢、管理和處理四個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)這四項(xiàng)基本功能的詳細(xì)工作流程如圖3所示。
[0087](I)巡更:
[0088]巡檢人員使用巡檢終端3的終端APP軟件登錄系統(tǒng)，在領(lǐng)取巡檢任務(wù)之后，開(kāi)始巡檢工作；
[0089]使用巡檢終端3的二維碼掃描功能，掃描桿塔二維碼2 ；
[0090]讀取桿塔二維碼2的信息并解碼，獲得桿塔基本信息和準(zhǔn)確位置坐標(biāo)；
[0091]掃描桿塔二維碼2的同時(shí)，巡檢終端3讀取GNSS接收機(jī)模塊的定位結(jié)果，得到巡檢員的位置和當(dāng)前時(shí)間；
[0092]巡檢員通過(guò)巡檢終端3錄入高壓輸電線路和桿塔的巡檢備忘；
[0093]巡檢終端3將桿塔基本信息、桿塔準(zhǔn)確位置坐標(biāo)、巡檢備忘、巡檢員位置和巡檢時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和打包，發(fā)送數(shù)據(jù)中心4，完成單一桿塔的巡檢任務(wù)。
[0094](2)管理:
[0095]巡檢人員使用巡檢終端3的終端APP軟件登錄系統(tǒng)之后，巡檢員的個(gè)人信息、當(dāng)前位置坐標(biāo)和時(shí)間會(huì)定時(shí)自動(dòng)定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)中心4，由數(shù)據(jù)中心4實(shí)現(xiàn)核心管理和地圖顯示等功能。
[0096](3)查詢:
[0097]巡檢員或其他授權(quán)用戶使用巡檢終端3或用戶終端11，向數(shù)據(jù)服務(wù)中心4提出查詢請(qǐng)求；
[0098]數(shù)據(jù)中心4根據(jù)查詢請(qǐng)求及桿塔基本信息等輸入?yún)?shù)，返回桿塔的歷史巡檢記錄、維護(hù)和維修記錄、指示、告警、幫助或提示等查詢結(jié)果
[0099](4)信息處理:
[0100]數(shù)據(jù)中心4接收巡更數(shù)據(jù)和記錄、查詢請(qǐng)求、巡檢員位置等信息；
[0101]數(shù)據(jù)中心4對(duì)接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、分析、處理和統(tǒng)計(jì)；
[0102]數(shù)據(jù)中心4使用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)高壓輸電桿塔及線路GIS數(shù)據(jù)、巡更數(shù)據(jù)、桿塔和線路歷史信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；
[0103]數(shù)據(jù)中心4使用Web服務(wù)器提供歷史數(shù)據(jù)查詢顯示、巡檢員行走軌跡地圖顯示、生成線路或桿塔統(tǒng)計(jì)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可視化顯示。
[0104]如圖4所示，GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigat1n SatelliteSystem)，它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS(廣域增強(qiáng)系統(tǒng))、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng))和日本的MSAS(多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng))等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)際GNSS系統(tǒng)是個(gè)多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。
[0105]中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)的逐步建成和完善，它對(duì)GPS的替代作用在國(guó)防建設(shè)、關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的支撐和保障具有重要的戰(zhàn)略意義。它與GPS及其他GNSS系統(tǒng)的組合定位，將在導(dǎo)航精度、可靠性、可用性和完整性等方面得到極大提升。
[0106]傳統(tǒng)的GPS單點(diǎn)定位是指利用偽距及廣播星歷的衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差改正進(jìn)行定位。而這種單點(diǎn)定位的坐標(biāo)分量精度只能達(dá)到1m級(jí)，僅能滿足一般的導(dǎo)航定位需求。
[0107]而精密單點(diǎn)定位是先利用全球若干IGS(國(guó)際GNSS服務(wù)組織)跟蹤站數(shù)據(jù)計(jì)算出精密衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差，再利用所求得的衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差，對(duì)單臺(tái)接收機(jī)采集的相位和偽距觀測(cè)值進(jìn)行差分定位處理。本技術(shù)方案結(jié)合SBAS (即Space BasedAugmentat1n System,星基增強(qiáng)系統(tǒng))的精密單點(diǎn)定位可將導(dǎo)航級(jí)定位模塊的精度級(jí)別從十幾米提高到亞米級(jí)。
[0108]由于本發(fā)明的技術(shù)方案基于GNSS/SBAS相結(jié)合的高精度精密單點(diǎn)定位和二維碼的安全性、簡(jiǎn)易型，克服了傳統(tǒng)巡更系統(tǒng)的巡更設(shè)備落后，巡檢不到位、漏檢或者錯(cuò)檢情況，受環(huán)境，天氣的影響巡檢出錯(cuò)的情況等。其GNSS提供精確的巡更位置，二維碼取代傳統(tǒng)的巡更點(diǎn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸鏈路，通過(guò)GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化信息多媒體管理體系，提供更加方便、快捷、有效、實(shí)用的信息管理手段，是一種理想的高壓輸電桿塔巡更和信息管理系統(tǒng)。
[0109]本發(fā)明可廣泛用于高壓輸電桿塔的巡檢、維護(hù)及信息管理領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng),其特征在于: 所述的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)包括設(shè)置在高壓輸電桿塔上的桿塔二維碼銘牌、由巡檢人員攜帶的巡檢手持終端、設(shè)置在調(diào)度中心或管理中心的高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心和用戶終端; 其所述的巡檢手持終端通過(guò)掃描方式讀取各個(gè)高壓輸電桿塔的桿塔二維碼銘牌上的二維碼信息，通過(guò)內(nèi)置的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)模塊接收GNSS和星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行差分定位； 所述的巡檢手持終端通過(guò)廣域網(wǎng)與高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，經(jīng)廣域網(wǎng)將各個(gè)高壓輸電桿塔的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄，發(fā)送到所述的數(shù)據(jù)中心； 所述的數(shù)據(jù)中心對(duì)收到的二維碼信息、巡檢終端的位置以及巡更記錄進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和管理，并與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器存儲(chǔ)的高壓輸電線路GIS信息相結(jié)合，為包括巡檢手持終端在內(nèi)的用戶終端提供高壓輸電線路和桿塔的分類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及巡更記錄查詢。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的二維碼銘牌可以在高壓輸電桿塔上安裝一個(gè)或多個(gè)，安裝位置在巡檢人員能觸及的條件下盡量避開(kāi)桿塔周圍建筑物或樹(shù)木的直接遮擋。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的二維碼銘牌包含的桿塔信息經(jīng)過(guò)編碼和加密。
4.按照權(quán)利要求3所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的編碼和加密采用凱撒法，將組成信息的字母按順序推后3位起到加密作用。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的巡檢手持終端包括專用智能終端、平板電腦或智能手機(jī)。
6.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的巡檢手持終端帶有攝像裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)二維碼的掃描；配合軟件還應(yīng)實(shí)現(xiàn)讀取、存儲(chǔ)和信息解碼的功能；所述的巡檢手持終端能夠連接網(wǎng)絡(luò)，與所述高壓輸電桿塔數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。
7.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的巡檢手持終端內(nèi)置GNSS接收機(jī)模塊，能夠接收GNSS信號(hào)進(jìn)行單點(diǎn)衛(wèi)星導(dǎo)航定位；所述的GNSS接收機(jī)模塊能夠接收星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS衛(wèi)星差分校正信號(hào)，并結(jié)合其他GNSS信號(hào)進(jìn)行精密單點(diǎn)定位。
8.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的巡檢手持終端內(nèi)置存儲(chǔ)模塊，具有無(wú)線和有線數(shù)據(jù)傳輸接口，可以連接廣域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信。
9.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的巡檢手持終端安裝有高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件。
10.按照權(quán)利要求9所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件的核心功能具體包括:巡檢人員登陸、二維碼掃描、二維碼信息讀取和解密、GNSS定位結(jié)果讀取、巡檢任務(wù)管理、以文字、聲音或圖像格式錄入的巡檢備忘、地圖顯示、信息查詢、巡檢數(shù)據(jù)信息記錄、數(shù)據(jù)信息打包、編碼和發(fā)送。
11.按照權(quán)利要求9所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述高壓輸電桿塔巡更應(yīng)用軟件的巡更任務(wù)工作步驟為: 101)高壓輸電桿塔巡檢人員使用帳戶和密碼登陸； 102)使用巡檢任務(wù)管理功能，被動(dòng)或通過(guò)主動(dòng)查詢向數(shù)據(jù)中心領(lǐng)取巡檢工作任務(wù)； 103)掃描桿塔二維碼銘牌、二維碼信息讀取和解密，根據(jù)凱撒法進(jìn)行解密，將組成信息的字母按順序往前3位起到解密作用，從而得到桿塔基本參數(shù)信息、桿塔準(zhǔn)確位置坐標(biāo)； 104)錄入巡檢備忘，讀取GNSS單點(diǎn)或差分定位結(jié)果，該定位結(jié)果給出的是所述巡檢手持終端的位置，即巡檢人員的位置； 105)將桿塔基本參數(shù)信息、桿塔位置坐標(biāo)、巡更備忘和巡檢人員位置等信息使用凱撒法進(jìn)行編碼加密，將所得的信息通過(guò)廣域網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心； 106)將105)步驟所述信息發(fā)送數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，巡檢手持終端還會(huì)將這些信息存儲(chǔ)在巡檢手持終端的存儲(chǔ)中。
12.按照權(quán)利要求10所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述信息查詢和顯示功能的操作步驟為: 201)在巡檢人員處于登陸狀態(tài)下，使用查詢界面向數(shù)據(jù)中心提出查詢請(qǐng)求； 202)數(shù)據(jù)中心返回查詢結(jié)果，根據(jù)查詢請(qǐng)求的不同，這些結(jié)果包括:當(dāng)前桿塔的巡檢歷史記錄、桿塔維護(hù)和維修記錄、指示、告警、幫助或提示等擴(kuò)展信息； 203)巡檢人員的當(dāng)前位置、巡檢目標(biāo)桿塔的位置以及路徑和距離信息，通過(guò)地圖標(biāo)注或文字列表方式進(jìn)行顯示。
13.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)中心至少包括高壓輸電線路及桿塔基本信息存儲(chǔ)服務(wù)器、巡更信息管理及Web服務(wù)器以及GIS信息查詢服務(wù)器，與之相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)至少包括高壓輸電線路及桿塔基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)、巡更信息管理數(shù)據(jù)庫(kù)以及GIS信息數(shù)據(jù)庫(kù)。
14.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的用戶終端為受限的智能手機(jī)、個(gè)人電腦PC或平板電腦； 所述的用戶終端具備查詢和Web瀏覽功能的設(shè)備；使用這些設(shè)備通過(guò)受限帳號(hào)登錄所述數(shù)據(jù)中心Web服務(wù)器，查詢?yōu)g覽所述高壓輸電線路及桿塔的各種參數(shù)信息。
15.按照權(quán)利要求14所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述用戶終端不需要安裝專用的應(yīng)用軟件，使用普通網(wǎng)頁(yè)瀏覽器可達(dá)到與所述巡檢手持終端相似的查詢功能。
16.按照權(quán)利要求14所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述受限的智能手機(jī)、個(gè)人電腦PC或平板電腦具備掃描二維碼，查詢和Web瀏覽功能的設(shè)備。
17.按照權(quán)利要求14所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述受限帳號(hào)是指有關(guān)巡檢管理部門將巡檢工作人員登錄在一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)或給定巡檢工作人員一個(gè)專用帳號(hào)，只有在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的人或擁有專用帳號(hào)的人才可以登錄所述數(shù)據(jù)中心Web服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)受限。
18.按照權(quán)利要求1所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS和星基增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS的衛(wèi)星信號(hào)的處理過(guò)程為: 301)在已知位置的參考站采集視野內(nèi)所有衛(wèi)星的GPS偽距和載波相位。 302)在參考站所得到的所有測(cè)量被送到主站。 303)主站計(jì)算誤差改正向量和判斷系統(tǒng)完好性。 304)誤差改正向量和完好性信息被發(fā)射到用戶。 305)用戶接收完好性告警信息，用誤差改正數(shù)改進(jìn)導(dǎo)航精度。
19.按照權(quán)利要求7所述的基于GNSS和二維碼的高壓輸電桿塔巡更系統(tǒng)，其特征是所述的精密單點(diǎn)定位是利用全球若干地面跟蹤站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出的精密衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘差，對(duì)單臺(tái)GPS接收機(jī)所采集的相位和偽距觀測(cè)值進(jìn)行定位解算； 其所述精密單點(diǎn)定位的操作步驟為: 401)將精密星歷擬合成多項(xiàng)式形式； 402)利用多個(gè)國(guó)際GNSS服務(wù)組織IGS跟蹤站GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)與精密星歷估計(jì)得到30s間隔的衛(wèi)星鐘差； 403)利用擬合的軌道多項(xiàng)式及衛(wèi)星鐘差與用戶站觀測(cè)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行精密單點(diǎn)定位計(jì)笪
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【文檔編號(hào)】G06K7/10GK104392505SQ201410606797
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】何冰, 袁奇, 藍(lán)耕, 謝小松, 俞震亮, 王煒, 戈睛天, 陳亮 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)上海市電力公司