基于数据处理一体化的输变电工程标准测量系统构建

'第26卷第20期电子设计工程2018年10月Vol.26No.20ElectronicDesignEngineeringOct.2018基于数据处理一体化的输变电工程标准测量系统构建李万磊，陈天星，刘善邦，胡瑞霞（西南交通大学机械工程学院，四川成都610000）摘要：针对国内输变电工程测量大多缺乏统一标准，数据处理、归档复杂以及整体效率低下的问题，文中围绕输变电工程数据处理的一体化思想，对输变电工程测量进行了标准化系统构建。首先对测量进行一体化处理，包括测量仪器一体化、使用流程一体化、测量编码一体化、数据处理一体化、输出资料一体化、归档资料一体化等方面。同时，开发了基于WEB的测量系统，封装设计常用的多个功能模块，实现了向高效工程化测量模式的转变。经输变电工程实验测量结果统计，系统能简化测量流程，降低数据出错率。并提升测量精度，缩短反馈时间，可为大规模数据采集和自动化监测提供重要的技术支持。关键词：输变电工程测量；一体化测量；测量编码；模块化设计中图分类号：TN99文献标识码：A文章编号：1674-6236（2018）20-0133-04ConstructionofstandardmeasurementsystemfortransmissionandtransformationengineeringbasedondataprocessingintegrationLIWan⁃lei，CHENTian⁃xing，LIUShan⁃bang，HURui⁃xia（SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaoTongUniversity，Chengdu610000，China）Abstract:Inviewofthefactthatmostofthedomestictransmissionanddistributionengineeringsurveyslackaunifiedstandard，dataprocessing，archivingandoverallefficiencyarelow，thispaperfocusesontheintegratedideaofdataprocessingfortransmissionandtransformationprojectsandstandardizestheconstructionoftransmissionandtransformationengineeringsurveys，thispaperfocusesontheintegrationofdataprocessingandtransformationproject，developedastandardmeasurementsystemofpowertransmissionproject.Itfirstintegratesmeasurement，includingintegrationofmeasuringinstruments，integrationofapplicationprocess，integrationofmeasurementandcoding，integrationofdataprocessing，integrationofoutputdata，integrationofarchivaldataandsoon.Atthesametime，developedaWEB-basedmeasurementsystemandseveralfunctionalmodulescommonlyusedforpackaginganddesignareimplemented.Statisticsandmeasurementresultsshowthatthesystemcansimplifythemeasurementprocess，reducethedataerrorrate，improvethemeasurementaccuracyandshortenthefeedbacktime，andprovideimportanttechnicalsupportforlarge-scaledataacquisitionandautomaticmonitoring.Keywords:powertransmissionandtransformationengineeringmeasurement；integratedmeasurement；measurementcoding；modulardesign输变电工程测量是输变电工程建设及日常维护进度缓慢，综合性能极差。此外，仪器之间由于缺乏的重要基础工作，然而由于测量需求和测量环境差系统性，联系紧密度较差，数据格式难以统一。且外异，使得测量仪器种类繁多，型号品牌各异。继而使业中采取草图无编码方式，编码格式也非杂乱，导致[1]系统在对采集到的数据进行软件处理时，需要额外了成果文件输出时规范不达标。各种问题均拖慢进行仪器配套和指标统一。从而导致测量结果分析了系统数据内页处理效率，致使成图自动化困难，进收稿日期：2018-02-11稿件编号：201802060一步影响成果资料的归档与统一。对此，急需一种作者简介：李万磊（1995—），男，山西朔州人。研究方向：机械设计。-133- 《电子设计工程》2018年第20期行之有效的一体化测量标准进行约束，来规范流程、统一参数，从根源上解决测量效率问题。1系统设计搭建1.1系统结构设计首先根据野外环境下的工程作业特性，设计统一测量仪器及测量模式。另外，为保证仪器编码一体化和统一作业流程，系统围绕工程测量数据进行功能模块化设计，对成图所需参数进行软件编制，保证数据转化及输出的效率。系统整体的框架构建，[2]如图1所示。图2全站仪结构及功能3）独立类地物铁塔：TA（1-300）4）房屋建筑TPFW（1-300）5）道路类GSGLU（1-300）全站仪相应采取CODE码输入，生成对应CODE码外业测量作业记录文档。内容包括：架设点信息编号、对象点信息编号、仪器架设高度、测量的地物编码号、测量地物原始角度和测量边长等。随后，根据输变电线路一体化获取到全站仪的地物编码和图1输变电工程测量一体化系统功能结构框架设计GPS对应的信息编码。进行全站仪数据处理后，得整体测量一体化遵循工程作业流程配套设计，到GPS编码坐标数据[5]。从数据采集一体化、数据处理一体化、转化成图一体表1全站仪与GPS编码转化统一数据化、统一文件格式、输出成果规范化等方面进行分模全站仪PDMGPSDXTGPS块设计，实现从原始数据采集到处理、加工、转化绘101DNG-[3]图、整合的高效统一编制。103FENFEN-1.2测量仪器编码一体化104JINGJING-当前输变电工程测量中使用的核心仪器为全站105SHUSHU-106FENDIFENDI-仪，搭配GPS系统进行高精度测量。全站仪结构功107SCHISCHI-能，如图2所示。其中，物镜、整平脚螺旋、垂直制微109SHISHI-动手轮、光学对点器及屏幕为核心观测部件。111GANGAN-编码标准采用GPSRTK，统一地物观测编码规112LDENGLDENG-[4]115TATA-则，规范外业观测方法。此方案可针对地物、断面、128MIAOMIAO-塔基地、桩位等各类地形观测进行规范化设计，并自149YCONGYCONG-动成图，编码规范。常用地物类别及编号为：202KANKAN-1）桩、塔断面类290TANGTANG-291GOUGOU-转角桩：J（1-100）；2）跨地形交互根据上表从全站仪编码相应的地物类别执行编电力线：500kV（1-300）码转换，注意GPS中地物数据采用首字母拼音编码。-134- 李万磊，等基于数据处理一体化的输变电工程标准测量系统构建1.3跨地形交叉快速测量设计选取图4中多台经纬仪测量站的观测数据，根由于日常工程测量环境复杂，常需要进行大量据几何投影关系解算目标的空间坐标。以O（1x1，y1，的跨地形类非接触测量。还需要具备较高精度，测z1）和O（2x2，y2，z2）两站交会的数学模型为例，目标在量难度较大且耗时较长。对于此类线路通常采用悬O-xyz中的坐标为：高测量，又根据数据需求和地形不同，测量方法可细ì(x1-x2)tanA2-(z1-z2)ïx12=x1+分为：几何解析法；无棱测量法；前方交会法；垂直地ïïtanA1-tanA2点法等[6-8]。ï(x1-x2)tanA2-(z1-z2)íy12=y1+secA1tanE1（1）tanA-tanAï121）垂直低点悬高测量法ïï(x1-x2)tanA2-(z1-z2)此方法适用于测量点在低谷或凹陷地势处，对ïz12=z1+tanA-tanAtanA1î12高点的地物进行测量。具体架设方式如图3所示，4）悬高几何解析法测量在固定A点观测，以不同角度测量P点镜站的低点如图5所示测量时，先采用GPS、全站仪测量。和最高点。从而根据悬高点垂线推算出P点高程，在交会悬线上确定任意A、B两点坐标，并结合两点实现无接触的数据测量。距观测点P的垂直角，采用平面结合法推算出平面∘注意：选取观测点时应控制观测最高仰角在45距离，求得目标高处的三维坐标。由于悬高测量易以下，此时可保证垂直悬高测量的最大精度；否则可受到环境影响，在刮风环境下悬线的观测点不好确能会超出工程测量的0.3m线差。定。因此，要采用几何解析推出坐标，继而进行精确测量。此方法工程实践稳定度较高，在恶劣环境下具备较大优势。图3垂直低点悬高全站仪测量示意图2）直接无棱测量法此方法可忽略地形，换用高性能无棱全站仪直图5线性几何解析法测量示意图接进行观测，无需定点换算。采用极坐标法转换可1.4平断面数据处理直接得到目标点坐标，实现无接触精确测量，但相对输电线路平断面数据采集主要应用在线路排杆成本较高。测量上，通过相对线路累距参数及偏移坐标得到线3）前方交会悬高测量法[9-14]路归算坐标。再通过地物所在的耐张段计算地前方交汇测量法是应用较广的输变电工程测量形累距，从而生成平断面图。方法，常用于地形陡峭的悬高点。前方交会测量中，1）自动数据归段。三角形角度要适中，过大或过小均会直接影响测量将统一地物下出线路的转角平分线以外所有区精度。根据大量数据统计，测量角度应限制在∘∘域点归为出节点，以角平分划定左右归属，分别记为30~150之间。一类段点。对于落点在归类范围外的，采取跟随的方式，对齐分段。2）累距偏移计算与平断面格式转化依据第一步分段好的数据，录入对应的转角编号。调用系统软件内置的换算公式，可一键计算累距、偏距量值。根据对应的地物编号和偏距累距参数，即可完成平断图的数据绘制生成平断图4前方交会悬高全站仪测量示意图面图。-135- 《电子设计工程》2018年第20期变电工程建设带来较大便利。2软件系统开发设计参考文献：系统软件基于Web进行开发，主要考虑到Web[1]雷伟刚.基于编码的GPSRTK架空送电线路平断通讯的便携性。因此，在Window环境下搭建服务器面测量系统设计[J].测绘通报，2010（1）:45-48.系统和数据库环境。通过后端接口反馈给前端数[2]牛守明，武丰雷，刘成宝.对精确悬高测量方法的据，通过Jquery框架构建可视化的数据展示平台。新探讨[J].城市勘测，2010（3）:104-105.系统平台搭建完毕后，根据输变电工程测量的[3]潘益民，黄曼，杜素云.全站仪悬高测量存在的问各类需求情况，进行对应的专区模块开发，并录入到题及改进方法[J].测绘与空间地理信息，2010，33标准化系统。再对数据进行一体化处理，依据类名（1）:46-47.标识别，分别存入对应的数据列表中，方便进行下一[4]韦家春.在GPS-RTK盲区中的架空送电线路测步处理和查询。量方案[J].科技资讯，2010（26）:42-43.系统模块根据工程测量流程，设有：数据采集模[5]刘启寿，魏兰花.坐标转换在悬高测量中的应用型模块，分管测量方法的数据录入和处理；编码转换[J].西北水电，2012（1）:16-17.模块，进行全站仪和CODE编码转换及对应的标示[6]王建鹏，张中原.GPS-RTK应用于航测平断面图码、传输码集成；成图一体化模块，负责对转化的数中的修正[J].数字通信世界，2011（2）:80-82.据进行成图渲染与可视化输出；成果输出模块，负责[7]孙建勇，张中原.GPS-RTK技术在航测外控中的计算建立成果表、进行数据归档。此外，系统还专门应用[J].华北水利水电大学学报:自然科学版，设有快捷入口，可直接进行常规数据处理。2010，3（3）:40-41.2.1文件格式及坐标转换[8]徐江.GPS-RTK技术在航测像片像控点测量中的此模块主要负责不同编码机，不同测试仪器的应用[J].黑龙江科技信息，2010（20）:80-82.数据格式统一。因此，内置有多种数据编码转换方[9]张军，卢祥，陈刚.精确悬高测量方法探讨[J].测式。可实现诸如南方CASS、野外测量GPS编码、地绘科学，2010（S1）:12-14.形图CON文件坐标数据的自由切换。还包含[10]丁林磊，庞文，万冠军.小角法精确悬高测量方法WGS84坐标、1954西安坐标转换，且满足最高工程研究[J].测绘地理信息，2013，38（6）:42-44.精度需求，可自由切换。[11]严丽萍.变换测站点精确悬高测量精度分析[J].山2.2成果文件及格式目录西建筑，2011，37（15）:201-202.考虑到最后的文件整理和成果汇总，软件开发[12]黄艳丽.双测站式悬高测量方法的探讨[J].测绘工了一键Excel文件生成模块。可将塔位坐标、累距、程，2012，21（1）:74-77.桩位差等数据绘制成标，从而供不同项目负责人进[13]禹信.使用免棱镜全站仪进行悬高测量的方法探行修正与审阅。此外，为符合一体化设计要求，工程讨[J].工程建设与设计，2017（2）:167-168.文件夹统一按照：（工程名_业主_负责人_编号事件）[14]王思奇，黄浒，涂雨曦.基于经纬仪的任意线路悬的模式进行归档。且文档路径应按照工程门类分开高测量方法研究[J].国网技术学院学报，2017，20[15-16]（3）:29-31.放置，方便封面及索引目录生成。[15]孙建波，安红乐.深化标准工艺研究与应用提升3结束语输变电工程建设质量[J].农电管理，2015（12）:37-38.输变电工程测量在很大程度上，决定输变电工[16]刘刚，樊庆文，林大全，等.一体化测量不规则物程的效率。而现今国内测量仪器的数据、编码均未体质量特性参数的方法[J].机械设计与制造，有统一标准，这给测量成果输出和工程文件撰写均[17]2013（9）:8-10.带来了不便。针对此类状况，本文基于数据一体[17]周蠡，李靖，陈然，等.基于精益六西格玛的输变化开发了基于一体化的辅助测量系统，协助完成数电工程安全生产费用模型研究[J].陕西电力，据自动处理、成图绘制、成果输出等方面的一体化编2017（4）:66-69.制。在此系统参与下，将会大幅提升测量效率，为输-136-'