基于ARM11的电力巡检PDA的研究与设计的制作方法

本发明是以高压输电网的安全运营和线路巡检的高效、可靠为主旨研发的野外电力巡检智能移动终端系统。

背景技术：

随着经济的持续快速发展，电力行业与人民群众生产生活的联系日益紧密，电力设备的安全稳定运行也就关系重大，一旦发生事故则会造成巨大的损失。由于输电线路分布广泛，绝大部分分布在偏远地区，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，常常受到持续的机械张力、雷击、污秽、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等各种故障，如不及时修复，原本微小的破损和缺陷就可能扩大，最终将导致严重的事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。

线路巡检管理是有效保证输电线路和设备安全的一项基础工作，通过巡视检查来掌握线路运行状况及周围环境的变化，发现设备缺陷和输电线路安全隐患，提出具体的检修内容，以便及时消除缺陷，预防事故发生，或将危害限制在最小范围，保证输电线路的安全和电力系统稳定，实现了“无纸化巡检”模式，达到电力系统“安全、经济、多供、少损”的运行目标。

目前对输电线路的巡检大多数采用的是传统手工纸介质记录方式，这种方式的巡查效果主要依靠工作人员的个人素质，线路的巡检效果很难保证，常常会造成漏检和错检，无法控制巡检人员的到位率，存在信息录入不规范，管理不够科学等问题，这种方式已无法适应目前电力系统信息化管理的要求。因此，急需能够代替这种巡检方式的作业方法和设备。

巡检仪的设计要考虑到我国国情、供电企业现状、巡线人员文化素质等多方面因素，由于巡检仪要经常在恶劣环境下工作，所以系统要性能稳定、可靠性高、体积小、重量轻，同时考虑到供电企业的运营成本和标准化管理的要求，巡检仪的设计成本要低、信息传输要网络化和规范化，人机交互界面要友好，操作尽量简单。

技术实现要素：

针对我国现实国情，在分析和研究大量有关巡线信息采集技术的理论基础之上，本发明以ARM芯片为核心，结合RFID技术、GPRS网络通讯技术、WIFI无线通讯技术、地理信息系统技术与数据库技术，研究开发出一套信息化程度高、经济实用、准确有效的线路巡检管理系统。

为了实现以上目的采取了以下相关技术方案：

(1)首先根据当前电力巡检技术的发展及研究状况，分析了各种技术的特点及在实际应用中可能会遇到的问题，确定监控中心和巡检仪之间的通信方式，提出了基于RFID/GPS技术的线路巡检方案。

(2)巡检仪的硬件设计，包括终端CPU的选型，RFID模块的选择，液晶显示电路及通信电路的设计，对各部分电路进行调试，最终完成巡检仪的硬件部分。

(3)PDA小系统移植以及调试。在构建的硬件系统平台上定制、编译、移植Windows CE 6.0实时操 作系统，进行应用程序和部分硬件驱动的开发，制定与监控中心的通信协议，编制巡检仪控制台程序，实现巡线信息的显示及传送至监控中心等功能，完成整个巡检仪的软件设计。

附图说明

图1是本发明的硬件结构图

图2是本发明的PDA小系统功能结构图

图3是本发明的系统应用层研发技术架构图

图4是本发明的系统业务实现流程

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明以ARM11芯片为处理器，以存储器模块、GPRS远程通讯模块、GPS模块等作为外围扩展模块，进行巡检系统硬件平台搭建。该嵌入式巡检仪主要由以下五个部分组成：

(1)微处理器:我们选择了低功耗、高性能的三星ARM11微处理器S3C6410，它有丰富的指令集、资源丰富。将它作为核心控制芯片，控制射频信息采集单元、液晶显示单元和无线通信单元。

(2)存储器选择:本嵌入式巡线仪中，因为S3C6410芯片没有内部Flash、为了存储程序代码和使系统能比较顺畅的运行，采用了Nand Flash存储器和SDRAM存储器。

(3)显示单元:三星S3C6410芯片内部集成有液晶显示驱动控制单元，因此液晶显示采用LCD触摸屏设计，触摸屏设计使操作更加简单方便。

(4)无线通信单元用来接收上位机发来的数据，也可以向控制中心发送巡线员有关情况和当地的线路故障信息。本设计采用华为公司的GTM900-C模块，GTM900-C是一款三频段GSM/GPRS模块，并且扩展了AT指令，内嵌强大的TCP/IP协议栈，节省了开发TCP/IP协议的时间和经费。

(5)射频信息采集单元：采用RC522芯片，MF RC522利用了先进的调制和解调概念，完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持ISO14443A的多层应用。它是一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，一般用于智能仪表和便携式手持设备。

如图2所示，该手持式电力巡检PDA小系统有五部分组成：

(1)GPS模块:主要是监测巡视过程中的GPS信号和GPRS信号，同时可以手动进行GPS信号的连接和断开，进行信号刷新。

(2)系统:为巡视人员提供登陆系统和退出系统的操作界面。

(3)任务模块:在任务模块中，巡视员首先通过GPRS或者USB把要巡检的任务下载到PDA端，选择要去巡检的任务，然后选择相应的线路，开始进行实地巡视过程。任务界面中会有设备提示和巡检记录等相关信息。

(4)地图模块:嵌入式GIS地理信息图将输电线路的全部地理信息显示出来。巡视员可以直接定位到 要巡视的设备，查看其相关信息。对于一些复杂的线路或偏僻的地区，该模块实现定位导航功能。用改进的自适应滤波来来提高GPS的定位精度，可以实时显示巡视员位置，方便管理。

(5)缺陷模块:在缺陷模块中，巡检员对于标准的缺陷进行登记，也可以对于非常规缺陷进行手动录入，巡检结束后PDA通过GPRS或USB把缺陷信息上传至服务器。该模块可利PDA自带的拍照功能登记一下缺陷和设备的图片信息，也可以查看相应的历史缺陷。

如图3所示，为系统应用层技术架构，整个应用层又被划分为基础数据管理GIS系统和巡检管理WebGIS系统，内部均存储着海量的空间数据和属性数据。因此，在技术实现上，采用ESRI ArcGIS9.3作为基础数据管理GIS系统的开发平台，采用AO技术和VS C#技术开发实现C/S模式下的输配电网基础数据管理与维护；采用ESRI ArcGIS9.3 Server作为巡检管理WebGIS系统的开发平台，采用JSP/C#.Net技术研发实现B/S模式下的各项功能。系统数据库采用Oracle11g，统一管理基础数据管理GIS系统和巡检管理WebGIS系统中各功能运行所涉及的空间数据和属性数据，其空间数据访问技术采用ArcSDE空间数据引擎实现，属性数据的访问采用ADO技术实现。

如图4所示，野外巡检人员手持PDA进行野外巡检开机后，系统先自动检测是否有未完成的任务，若有，则接上次任务执行点位开启电网线路设备的智能身份识别与GPS定位导航继续完成该任务；若没有，则检测是否有新发来的任务，若有，则开启智能身份识别和GPS定位导航功能进行巡检。根据任务定制巡检时，小系统首先检测是否有新建线路/设备，若有，则先采集新建线路/设备的地理坐标和人员移动坐标，经滤波处理后，存入PDA小系统临时数据库，然后再定位采集缺陷数据。若任务定制路径为已有线路，则确定起始点后根据GPS定位导航并与系统数据库进行坐标数据匹配智能识别正在巡检线路/设备是否符合任务定制区域，若符合，则定位采集缺陷数据和人员移动坐标，再将数据暂存至PDA小系统临时数据库；否则，重新GPS导航至任务定制区域再巡检。小系统实时判断GPRS通信是否正常，若正常，则将各暂存至临时数据库中的数据经GPRS发送至系统数据库；否则，采用USB方式传输各数据至系统数据库。

本发明未公开涉及到该系统设计的某些具体技术细节及参数，但对系统的实施方案进行了详细的描述。凡是利用本发明的思想且在权利要求范围内的任何创造均在保护之列。