摘 要： 在高壓輸電線下進行GPS數據錄入，不可避免受電磁場等因素的影響，一是導致偽距測量中的誤差增大，使定位精度降低；二是干擾GPS信號，影響接收機的捕獲和跟蹤，造成GPS信號接收失敗、精度降低、軌跡數據的丟包、人員巡檢的監督功能失效。為此，通過GPS相位平滑偽距方法提高相對偽距觀測值精度，通過設計軌跡坐標監測程序對GPS信息數據的存儲情況進行定時檢測，有效避免軌跡坐標數據的大量丟包，保證人員的巡檢軌跡完整，對巡檢人員工作起到良好的監督作用，保證高壓輸電線路智能巡檢系統的正常運行。
關鍵詞： 全球定位系統； 軌跡記錄； 相位平滑偽距
近年來,GPS技術在高壓輸電線路智能巡檢中得到廣泛應用，可完成測圖、定位、定線等多種工作?？梢詷O大地縮短巡檢時間，加快恢復供電，對電力系統安全和經濟運行具有非常重要的意義。隨著電網改造的逐步深入，電力配電網技術高速發展，要科學、經濟、有效地控制電網運行，必須逐步提高配電網自動化水平。電力線路的巡檢是配電網自動化的重要內容之一。就目前電力行業的巡檢系統而言，雖然都已實現了基本的信息化，但原有模式難以滿足日益增長的事務處理、信息共享、工作協同和決策支持等方面的要求。為保證電力企業管理和業務決策更加迅速及時，采用先進的移動通信技術對于配電系統的建設非常重要。
對國內電力企業來說，這些方式成本高，實施困難，且不易推廣，同時也難以解決巡視工作中人為因素的影響。國內的電力行業在傳統的人工巡檢方式基礎上，開始采用一些新的方式。
1 電力巡檢系統
電力巡檢系統一般分為3大子系統：后臺數據管理系統、 數據通信系統和巡檢終端數據采集系統。輸電線路智能巡檢系統嵌入在個人數據助理PDA[1] (Personal Digital Assistant,又稱掌上電腦）上，巡檢人員使用PDA對高壓輸電線路進行巡檢工作。總體功能結構圖如圖1所示。其中，最主要部分是PDA中的輸電線路只能巡檢嵌入式系統，巡檢人員使用該巡檢系統完成輸電線路巡檢工作。該嵌入式系統用于實現任務管理、巡檢記錄和數據管理3大功能。
任務管理包括：(1)人員確定,巡檢人員通過輸入用戶名及密碼進入輸電巡檢系統；(2)任務下載,PDA通過通用分組無線服務GPRS(General Packet Radio Service)或者通用串行總線USB(Universal Serial BUS)連接到后臺服務器，進行任務信息下載；(3)任務定位,根據下載的任務信息確定巡檢路線，并在PDA地圖中高亮顯示巡檢線路。
巡檢記錄包括：(1)GPS巡檢導航,通過GPS定位，在地圖中會顯示當前所在位置，用戶可根據地圖導航巡檢路線；(2)缺陷信息錄入,巡檢人員將有缺陷的桿塔信息根據系統給定標準錄入到PDA數據庫中，并拍攝現場照片；(3)人員定位,巡檢人員在巡檢過程中，通過GPS定位技術實時顯示人員當前所在的位置； (4)軌跡記錄,在巡檢人員巡檢過程中，系統通過GPS定位技術，將人員巡檢軌跡自動保存，并在后臺服務器中顯示，對人員巡檢工作起到監督作用。
數據管理包括：(1)數據查看,巡檢人員可隨時查看已經巡檢的缺陷信息；(2)數據編輯,巡檢人員可以對巡檢信息中的錯誤信息進行刪除或修改操作； (3)數據上傳,巡檢任務完成后,巡檢人員通過GPRS或者USB連接服務器將數據上傳至服務器。功能框圖如圖2所示。
2 GPS偽距精度提高
在進行巡檢時，巡檢人員將數據庫中待巡線路的任務信息下載到掌上電腦中。巡檢時掌上電腦將當前位置信息與基準定位信息進行比較，確定是否到達指定巡檢點,并將巡檢人員位置在PDA屏幕中顯示，系統會將人員巡檢軌跡的GPS信息自動存儲在SD卡(Secure Digital Memory Card)中。GPS的定位準確與否將直接影響到巡檢的開展和完成。為了提高巡檢效率，要求GPS接收機能在短期內得到合理精度的定位[2]。可以利用載波相位的變化來平滑偽距，從而提高偽距觀測定位精度，這樣利于實時動態GPS導航定位。相位平滑偽距觀測值的精度大約為30~60 cm，并且低高度角的衛星觀測殘差變化抖動較大，精度也更低，而高度角較大的衛星觀測值殘差較小，變化也更為平緩[3]。
在軌跡坐標監測程序中,設置兩個時間變量t1、t2及經度變量clon和緯度變量clat。在系統運行時。系統時鐘會自動開始工作，同時將時間賦值給t1、t2開始計時。軌跡坐標為每20 s記錄一次，考慮到巡檢人員可能會在桿塔附近錄入缺陷信息，所以設定每60 s監測一次。具體流程為：判斷t1是否等于20 s，若t1=20 s，則錄入此時的經緯度坐標，并將經緯度坐標值賦值給經度變量clon和緯度變量clat，t1清0，重新計時；若t1不等于20 s，則繼續計時。判斷t2是否等于60 s，若t2=60 s，則判斷此時記錄的經緯度坐標是否與上一次賦值給clon、clat的值一樣。若與上一次賦值給clon、clat的值一樣，則此次坐標采集失敗，系統將報錯給巡檢人員“軌跡坐標錄入失敗”，巡檢人員可原地等待系統再次錄入坐標信息；若不一樣，則坐標采集成功，t2清0，重新計時。若t2不等于60 s,則繼續計時。通過此功能，可以有效避免軌跡坐標的錄入的大量丟包現象，確保人員巡檢軌跡的完整。
GPS 定位技術實現了時間和空間的數據采集，對電力系統掌握線路的運行狀況及周圍環境的變化、發現設施缺陷和危及線路安全的隱患起到了非常積極的作用，保證了線路的安全和電力系統穩定。在使用PDA的輸電線路智能巡檢系統進行電力巡檢的過程中，出現頻繁的軌跡丟包、軌跡不全等現象，嚴重影響了輸電線路巡檢的質量。本文重點通過平滑雙頻相位平滑偽距法提高GPS精度，利用軟件設計實現對GPS信息數據的定時檢測，可以有效避免軌跡數據的大量丟包情況，對人員巡檢工作起到良好的監督和輔助作用，保證高壓線路智能巡檢工作的順利進行，提高電力智能巡檢的質量，對電力系統安全和經濟運行具有非常重要的意義。
參考文獻
[1] 季宏亮. 基于PDA的電力標準化作業信息管理系統研究[D].重慶：重慶大學，2007.
[2] KROES R, MONTENBRUCK O, BERTIGER W, et al.Precise GRACE base line determination using GPS[J]. GPS Solution,2005(9):21-31.
[3] 葉世榮.GPS非差相位精密單點定位理論與實現[D]. 武漢：武漢大學，2002.
[4] 陽仁貴.GPS高精度快速靜態定位模糊度解算理論與方法研究[D].北京：中國科學院，2005.
[5] 薛大龍，陳世帝，王韻.WindowsCE嵌入式系統開發從基礎到實踐[M].北京：電子工業出版社，2008.