本文從系統(tǒng)實現(xiàn)角度提出了輸電線路巡檢系統(tǒng)完整的設計策略；詳細描述了平臺選型方案、系統(tǒng)架構設計方案和系統(tǒng)功能設計方案；提出了具有高擴展性的設備管理數(shù)據(jù)結構設計思路；闡述了PDA移動端的地圖組織、數(shù)據(jù)庫設計思路和業(yè)務功能設計。

　　掌上電腦即PDA（Personal Digital Assistant），就是個人數(shù)字助理的意思。顧名思義就是輔助個人工作的數(shù)字工具，主要提供記事、通訊錄、名片交換及行程安排等功能。PPC對于剛剛使用的人來說比較輕松，操作方法和我們常用的windows操作系統(tǒng)相似，國[1]內(nèi)稱玩PPC的人為“蜥蜴”。Palm的操作對于新手來說可能有些生澀，但是長期用起來就會愛不釋手，所以現(xiàn)在國內(nèi)也迅速的涌現(xiàn)出以大批“胖友”（玩palm的人）。如果PPC和PALM都玩的話就稱為“胖蜥蜴”。操作系統(tǒng)，目前市場上的掌上電腦主要采用兩類操作系統(tǒng)：一類是日趨完善的Palm操作系統(tǒng)，目前使用Palm系統(tǒng)的掌上電腦在世界市場份額中占到65%以上，主要有Palm、IBM的Workpad、Sony的Clie和TRGpro、handspring等palm電腦，另一類則是微軟Win CE系列，雖然起步晚，但已經(jīng)打破了Palm OS一統(tǒng)天下的局面，而且由于Win CE授權比較廣泛，現(xiàn)在國內(nèi)大部分掌上電腦都是使用Win CE系統(tǒng)，包括國內(nèi)的聯(lián)想、方正以及國外的HP、COMPAQ等公司都有Win CE掌上電腦推出。作為兩大操作系統(tǒng)，采用PalmOS的產(chǎn)品電池使用時間比采用Win CE的產(chǎn)品長；配置彩色顯示屏的產(chǎn)品沒有單色顯示屏產(chǎn)品的電池使用時間長；在多媒體性能上，Win CE要比Palm好一些；而且操作界面與應用性能上，wince可以讓用戶更易上手；另外，在軟件的數(shù)量上，Palm要比Win CE多一些。

　　系統(tǒng)基于移動GIS技術、掌上電腦（PDA）、GPS接收機和無線通訊等先進的現(xiàn)代化技術構建，以業(yè)務需求和規(guī)范管理為驅動實現(xiàn)輸變電線路巡檢管理的流程化、規(guī)范化和智能化。

　　通過巡檢系統(tǒng)能夠將發(fā)現(xiàn)問題及時的傳遞到生產(chǎn)管理系統(tǒng)中形成巡檢、缺陷上報、檢修處理等工作的一體化處理過程。線路巡檢工作的信息化、規(guī)范管理管理能夠有效提高供電可靠性，減少因故障停電而造成的經(jīng)濟損失，確保輸電線路的安全運行。同時提高企業(yè)的信息化管理水平并對外樹立良好的公眾服務形象。

　　系統(tǒng)平臺選型

　　移動GIS平臺選型

　　移動GIS，是以移動互聯(lián)網(wǎng)為支撐、以GPS智能手機為終端的GIS系統(tǒng)，是繼桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技術熱點，移動定位、移動MIS、移動辦公等越來越成為企業(yè)或個人的迫切需求，移動GIS就是其中的集中代表，使得隨時隨地獲取信息變得輕松自如。移動GIS，包括空間數(shù)據(jù)庫、GIS服務器、瓦片服務器、GIS客戶端等。在移動互聯(lián)網(wǎng)、WEB服務的大環(huán)境下，為了便于數(shù)據(jù)和應用的聚合集成，迫切需要行業(yè)標準來統(tǒng)一接口，實現(xiàn)各個系統(tǒng)或模塊的互聯(lián)互通，OGC標準作為GIS領域通用標準被廣泛采納，并在眾多GIS平臺上實現(xiàn)，比如，服務端有Geoserver、Mapserver、Mapguide、Arcgis Server等，Web客戶端有OpenLayers，手機移動GIS有UCMap。

　　與WebGIS系統(tǒng)相比，移動GIS的運行平臺從Internet拓展到了無線網(wǎng)絡，使得移動GIS能夠實現(xiàn)更為靈活方便的應用，無線通訊技術大大加強了地理信息系統(tǒng)應用的深度和廣度，為地理信息系統(tǒng)的推廣應用提供了廣闊的舞臺。

　　監(jiān)控端，通過有線或無線網(wǎng)絡訪問服務器，獲得被監(jiān)控端傳來的數(shù)據(jù)，讓服務端向被監(jiān)控端下達信息或指令，監(jiān)控端可以是桌面GIS、WEBGIS、移動GIS，甚至是其他形式的信息平臺。不管是被監(jiān)控端還是監(jiān)控端，相對于服務器它們都是客戶端，客戶端與服務端交互通常有兩種模式：1，socket通信，需要在服務端客戶端分別寫socket服務端程序和socket客戶端程序，自行定義傳輸信息的內(nèi)容格式，這種模式的優(yōu)點是通信效率高、始終在線、易實現(xiàn)服務器的信息下達，缺點是通用性不好、較復雜；2，Http通信，服務端以WEB服務的方式對外發(fā)布服務，客戶端以Http請求的方式獲取服務端的信息，并能上傳信息至服務端，這種模式的優(yōu)點是瘦客戶端、通用性好、可擴展性強、符合SOA架構思想，缺點是請求應答模式，不實時在線，無狀態(tài)，較難實現(xiàn)服務端主動下達信息的功能。具體選擇哪種交互方式，根據(jù)具體項目需求而定，不過，目前主流的方式更傾向于Http通信，因為這種方式更通用，便于系統(tǒng)的擴展、維護、集成。移動GIS在行業(yè)應用上，通常需要包含移動MIS、移動OA的內(nèi)容，實現(xiàn)企業(yè)信息的集成。所應用的行業(yè)有：交通、公安、消防、電力、城管、物流、國土、測繪、環(huán)保、通信林業(yè)、農(nóng)業(yè)、海洋等。

　　工作流引擎選型

　　工作流引擎作為巡檢系統(tǒng)業(yè)務流程實現(xiàn)的底層支撐，對于系統(tǒng)建設起到至關重要的作用，必須能夠滿足流程定義、業(yè)務調(diào)整、部門重組和信息監(jiān)控等要求。

　　JBPM，全稱是Java Business Process Management（業(yè)務流程管理），它是覆蓋了業(yè)務流程管理、工作流、服務協(xié)作等領域的一個開源的、靈活的、易擴展的可執(zhí)行流程語言框架。jBPM是公開源代碼項目，它使用要遵循 LGPL（GNU Lesser General Public License ）和EULA（JBoss End User License Agreement）協(xié)議。 　　jBPM在2004年10月18日，發(fā)布了2.0版本，并在同一天加入了JBoss，成為了JBoss企業(yè)中間件平臺的一個組成部分，它的名稱也改成JBoss jBPM。隨著jBPM加入JBoss組織，jBPM也將進入一個全新的發(fā)展時代，它的前景是十分光明的。它的業(yè)務邏輯定義沒有采用目前的一些規(guī)范，如WfMC´s XPDL, BPML, ebXML, BPEL4WS等，而是采用了它自己定義的JBoss jBPM Process definition language （jPdl）。jPdl認為一個業(yè)務流程可以被看作是一個UML狀態(tài)圖。jPdl就是詳細定義了這個狀態(tài)圖的每個部分，如起始、結束狀態(tài)，狀態(tài)之間的轉換，過圖型化的流程定義，直觀地描述業(yè)務流程。jBPM的另一個特色是它使用Hibernate來管理它的數(shù)據(jù)庫。Hibernate是目前Java領域的一種數(shù)據(jù)存儲層解決方案，只要是 Hibernate 支持的數(shù)據(jù)庫， jBPM 也就支持。通過Hibernate，jBPM將數(shù)據(jù)的管理職能分離出去，自己專注于業(yè)務邏輯的處理。

　　系統(tǒng)設計

　　系統(tǒng)體系結構

　　從總體結構上，系統(tǒng)采用了B/S架構建設，包括服務端的管理功能和PDA移動端功能（圖1）

　　圖1 系統(tǒng)體系結構

　　系統(tǒng)功能設計

　　輸電巡檢主要由設備管理、巡視標準管理、巡檢管理、缺陷管理、查詢統(tǒng)計、PDA移動端功能、系統(tǒng)接口等功能模塊組成。

　　系統(tǒng)在服務端完成設備管理、巡視標準管理、巡檢管理、缺陷管理和查詢統(tǒng)計等功能，服務器程序采用J2EE的B/S架構實現(xiàn)，根據(jù)巡視周期生成巡視任務，并為移動終端提供數(shù)據(jù)服務。

　　在移動端，巡線員使用PDA進行路經(jīng)導航，通過GPS定位獲取對應桿塔的巡檢卡，根據(jù)現(xiàn)場情況填寫巡檢記錄，同時根據(jù)需要可以進行桿塔坐標采集。

　　系統(tǒng)功能模塊關系如（圖2）：

　　圖2 系統(tǒng)功能模塊關系圖

　　設備管理設計

　　設備數(shù)據(jù)是線路巡檢系統(tǒng)業(yè)務基礎支撐，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，設備管理功能必需具備業(yè)務調(diào)整的靈活性和可擴展性。基于此指導思想，系統(tǒng)設計采用縱表的方式進行設備管理設計，能夠靈活進行自定義屬性滿足業(yè)務擴展需要，大大降低系統(tǒng)的維護工作量，提高了整個系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)終端設備（DTE）是一個在X.25網(wǎng)絡中的末端節(jié)點。DTE是在一個用戶網(wǎng)絡接口的設備，其作為一個數(shù)據(jù)源、目的或兩者服務。DTE通過一個DCE 設備和典型地使用由DCE產(chǎn)生的時鐘信號連接到一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。DTE包括設備如計算機、協(xié)議轉換器和多工器。數(shù)據(jù)終端設備，即計算機顯示終端，是計算機系統(tǒng)的輸入、輸出設備。計算機顯示終端伴隨主機時代的集中處理模式而產(chǎn)生，并隨著計算技術的發(fā)展而不斷終端的發(fā)展 迄今為止，計算技術經(jīng)歷了主機時代、PC時代和網(wǎng)絡計算時代這三個發(fā)展時期，終端與計算技術發(fā)展的三個階段相適應，應用也經(jīng)歷了字符啞終端、圖形終端和網(wǎng)絡終端這三個形態(tài)。

　　設備管理包括：設備臺帳管理、設備統(tǒng)計報表管理、設備資料管理。

　　設備臺帳管理設計思路：

　　設計策略

　　對大型的設備和設備大類在數(shù)據(jù)庫中建立對應的表，并建立完整的屬性字段。

　　對于眾多的小設備和附屬設備采用描述表和值表相關聯(lián)的方式來處理，不再對具體的一種設備創(chuàng)建一個具體的表。

　　描述表和值表實現(xiàn)關系圖（圖3）：

　　圖3 描述表和值表實現(xiàn)關系圖

　　其中：

　　定義表的信息表——主要對定義這個表（設備類）的整體描述，

　　字段（條目）描述表——主要是對定性的新表的所有的設備的屬性進行定義描述，包括數(shù)據(jù)類型等。

　　實際保存值的表——主要是用于具體設備記錄的添加，根據(jù)字段表的定義進行具體值的存儲。

　　解決方式的優(yōu)點

　　可以避免為每種設備建立對應的數(shù)據(jù)表，降低對數(shù)據(jù)庫的維護管理上復雜度和工作量。

　　便于設備屬性結構的調(diào)整，新增、修改屬性字段等對于表結構的操作都轉化為對記錄的操作，具有非常高的靈活性和擴展性。

　　對于設備的維護操作可以進行統(tǒng)一處理，減少編碼工作量。

　　巡視信息標準管理

　　根據(jù)國網(wǎng)公司的巡視規(guī)范《輸電線路巡視DL/T 1006-2006》和設備管理規(guī)范，針對輸電電網(wǎng)設備的實際特點和不同電壓等級線路的實際運行狀況，制定巡視內(nèi)容、標準、缺陷定性字典庫，保證巡檢結果的標準化和規(guī)范化，并依據(jù)巡視及線路運行情況對巡視內(nèi)容、標準、缺陷定性字典庫的進行定期完善和修改。

　　巡檢管理

　　● 任務管理

　　任務管理可以周期自動產(chǎn)生巡視任務，并能支持添加臨時任務、特巡、緊急任務，支持任務到期提醒。

　　● 上傳數(shù)據(jù)

　　數(shù)據(jù)將巡檢所需的巡檢任務信息、巡視卡信息、設備信息和圖形信息傳遞到PDA本地，保證現(xiàn)場工作的順利進行。數(shù)據(jù)上傳將巡檢結果信息和桿塔坐標同步到巡檢數(shù)據(jù)庫服務器。

　　● 坐標數(shù)據(jù)審核

　　桿塔位置坐標采集上傳后需要審批才能進行位置更新。

　　缺陷管理

　　缺陷管理是巡檢工作中的重要內(nèi)容，針對巡視人員發(fā)現(xiàn)的隱患和缺陷進行流程化、規(guī)范化管理。

　　缺陷管理實現(xiàn)從缺陷記錄（登記）、上報、審核、處理、消缺、驗收等整個缺陷處理過程的全過程管理。

　　缺陷管理框架結構圖（圖4）：

　　圖4 缺陷管理框架結構圖

　　系統(tǒng)利用工作流平臺的引擎結合具體的缺陷流程業(yè)務進行處理。系統(tǒng)協(xié)調(diào)流程中的各個環(huán)節(jié)相互呼應，形成對整個業(yè)務流程的閉環(huán)管理。

　　系統(tǒng)對缺陷的查詢統(tǒng)計支持多種展示方式，可以直接打印、輸出到指定格式報表或導出EXCEL。

　　查詢統(tǒng)計

　　包括人員統(tǒng)計、設備臺帳統(tǒng)計、巡視任務統(tǒng)計和缺陷統(tǒng)計。統(tǒng)計結果能夠以多種圖表方式進行展現(xiàn)，包括餅圖、柱狀圖、趨勢線圖等。統(tǒng)計結果能夠進行WORD、EXCEL文件導出及打印功能。

　　PDA移動端功能設計

　　PDA移動端作為巡檢系統(tǒng)的前端設備必須滿足導航、監(jiān)控、坐標采集、巡檢信息錄入和數(shù)據(jù)同步等管理要求。

　　電子地圖組織

　　電網(wǎng)和背景地圖是巡檢系統(tǒng)PDA移動端的重要數(shù)據(jù)是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的重要支撐，同時由于移動設備計算處理能力是有限的必須針對地圖數(shù)據(jù)的組織進行優(yōu)化處理，保證地圖瀏覽、巡線導航和信息錄入的高效性。

　　PDA移動端系統(tǒng)采用物理分層的數(shù)據(jù)模型，管理背景地圖和電網(wǎng)圖。在圖形顯示方面，引進LOD技術思想。

　　LOD意為多細節(jié)層次，LOD技術指根據(jù)物體模型的節(jié)點在顯示環(huán)境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數(shù)和細節(jié)度，從而獲得高效率的渲染運算。

　　按照巡檢工作的要求，根據(jù)要素的重要程度將地圖中的要素劃分為不同的顯示級別，給地圖中的每一種級別添加“LOD”參數(shù)，該參數(shù)記錄了要素的相對顯示級別，當放大到一定程度時，才將該要素顯示出來（表1）。

　　表1 LCD參數(shù)

　　其中“LOD”系數(shù)表示僅當?shù)貓D層當前顯示區(qū)域的范圍小于等于“LOD系數(shù)×地圖原始范圍”時，該圖層才顯示，這就實現(xiàn)了“越放大，越詳細”的視覺效果。

　　柵格地圖一般為航空像片和遙感影像，在視覺上提供逼真、美觀的效果。本系統(tǒng)采用矢量和柵格相結合的數(shù)據(jù)結構，分別以各自的數(shù)據(jù)結構存貯，需要時將它們調(diào)入內(nèi)存，進行統(tǒng)一顯示、查詢與分析，柵格數(shù)據(jù)在整個背景地圖中作為影像層存在。

　　數(shù)據(jù)庫設計思路

　　信息查詢設計的思路是圖形數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)使用PDA設備數(shù)據(jù)庫進行管理，圖形數(shù)據(jù)和設備數(shù)據(jù)采用ID進行對應關聯(lián)，當選中對應的圖形對象時通過圖形ID在對應設備表中進行查詢獲取相關屬性信息，巡檢業(yè)務信息通過ID與設備信息進行關聯(lián)可完成信息查詢、錄入和修改的工作（圖5）。

　　圖5 數(shù)據(jù)庫設計思路圖

　　PDA移動端功能設計

　　線路圖形化展示

　　通過移動端地理信息平臺以直觀的圖形化方式顯示桿塔的地理分布，并可進行信息查詢、目標導航、距離計算等。

　　桿塔坐標采集

　　利用GPS獲取目標桿塔的位置信息并保存在數(shù)據(jù)庫中。

　　設備自動定位及提醒

　　系統(tǒng)能夠利用GPS定位數(shù)據(jù)結合設備巡檢周期等信息，自動在數(shù)據(jù)庫中尋找與當前位置相匹配的設備記錄，降低漏檢設備的可能性。

　　目標導航

　　巡檢終端能實時顯示當前位置與目標設施的方位和距離，通過直觀的圖形界面引導巡檢人員向目標靠近，有效提高野外作業(yè)效率。

　　預定路線導航

　　可以在室內(nèi)規(guī)劃巡視路線并到PDA移動終端，在野外工作時可以通過預先設定的路線進行自動導航，為沒有現(xiàn)場經(jīng)驗的巡視人員提供了有力的輔助工具。

　　數(shù)據(jù)同步

　　實現(xiàn)工作數(shù)據(jù)（任務、巡檢記錄）的和提交。

　　信息錄入和查詢

　　實現(xiàn)設備信息查詢、巡視信息錄入、缺陷錄入，并能與地圖信息項目定位。

　　距離量測

　　在地圖導航模式下，能夠方便的計算圖上任意兩點間的距離。

　　巡視軌跡重放

　　能夠通過軌跡重放檢查巡視人員行走路經(jīng)和耗時，可以方便管理人員分析操作人員的工作效率。

　　系統(tǒng)接口設計

　　數(shù)據(jù)交換接口服務采用XML作為信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的主流標準，XML提供了直接在數(shù)據(jù)上工作的通用方法，它使數(shù)據(jù)不僅與平臺無關，而且還與廠商無關。平臺的設計應吸收XML的開放性、自描述性、共享性及表現(xiàn)豐富等特點，在業(yè)務對象管理和數(shù)據(jù)交換方面采用XML的標準。XML（Extensible Markup Language）即可擴展標記語言，它與HTML一樣，都是SGML（Standard Generalized Markup Language,標準通用標記語言）。

　　通過數(shù)據(jù)接口服務可以實現(xiàn)巡檢系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)之間的信息傳遞和共享。避免對業(yè)務數(shù)據(jù)庫的不安全訪問，降低程序的耦合度。

　　數(shù)據(jù)交換XML文件示例：

　　請求

　　查詢請求

　　<輸電線路 xh="" dydj="" qjdm=""/> 具體查詢請求內(nèi)容

　　<輸電桿塔 xh="" gh="" dydj="" qjdm=""/>

　　本文根據(jù)輸電巡檢工作的技術特點和國網(wǎng)公司巡檢作業(yè)規(guī)范要求，通過合理的移動GIS平臺和工作流引擎選型，深入剖析巡檢業(yè)務需求和數(shù)據(jù)結構設計，提出了輸電線路巡檢系統(tǒng)的設計方案和實現(xiàn)方法，為供電企業(yè)進行輸電巡檢系統(tǒng)開發(fā)建設提供了參考依據(jù)和指導建議。

　　輸電巡檢是確保輸電線路及設備安全運行、提高供電可靠性、降低設備故障率的重要工作。目前，還存在很多供電企業(yè)采用的是人工巡檢紙介質(zhì)記錄的工作方式，這種方式存在著人為因素多、效率低、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺陷。