電力通信作業(yè)現(xiàn)場多模定位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于智能變電站巡檢應(yīng)用領(lǐng)域，其中涉及RFID標(biāo)簽識別技術(shù)，GPS和CSS雙模式定位技術(shù)，具體地說是電力通信作業(yè)現(xiàn)場多模定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的變電站巡檢方式暴露出很多弊病，我國目前基本進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動控制的新時期。隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能變電站尤其是無人值守智能變電站在國內(nèi)的建設(shè)與改造越來越多。傳統(tǒng)巡檢方式逐漸無法適應(yīng)變電站運(yùn)行管理的需要。就電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)而言，急需尋找一種理想的巡檢替代模式來提高設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)管水平以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展。
[0003]國內(nèi)的絕大多數(shù)智能變電站都沒有針對工作人員安全作業(yè)邊界監(jiān)控和報警系統(tǒng)，站內(nèi)人員工作期間，尤其是帶電作業(yè)期間的實時監(jiān)控方面存在不足。個別學(xué)者及企業(yè)公司也曾提出基于無線的變電站定位系統(tǒng)，但都是相對單一的定位方式，如GPS定位、Zigebee定位、RFID定位等等，對于變電站而言，材料結(jié)構(gòu)，建筑物尺度，室內(nèi)外設(shè)備分布等的不同，導(dǎo)致了信號的路徑損耗差異很大。每一種定位方式都有各自的弊病，有的在精度上無法滿足，有的在實時性上無法滿足，有的受電磁環(huán)境影響較大，因此采用多模式融合的定位方式，取長避短，使巡檢人員的定位達(dá)到完美的覆蓋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了電力通信作業(yè)現(xiàn)場多模定位的方法。該方法利用CSS、GPS、RFID三種模式定位方法的融合，解決電力通訊中精確指定巡檢人員的位置信息確定的技術(shù)問題。
[0005 ]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
采用RFID技術(shù)代替人工手抄技術(shù)進(jìn)行智能巡檢，并為保證巡檢人員工作過程中安全，利用CSS、GPS、RFID三種模式定位方法的融合，精確指定巡檢人員的位置信息。
[0006]在巡檢過程中，為了搜集最準(zhǔn)確的信息，將普通的印刷標(biāo)簽貼紙換成耐腐蝕、易清理的RFID標(biāo)簽。每個標(biāo)簽賦予不同的代碼，用這些代碼代表各個不同的巡視設(shè)備，通過RFID讀寫器直接讀取變電站設(shè)備信息，并通過無線的方式上傳到變電站后臺。RFID射頻識別識另IJ系統(tǒng)主要由RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件和應(yīng)用軟件等組成。當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的作用區(qū)域，就可以根據(jù)電感耦合原理或電磁反向散射耦合原理在標(biāo)簽天線兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢差，并在標(biāo)簽芯片通路中形成微弱電流，如果這個電流強(qiáng)度超過一個閾值，就將激活RFID標(biāo)簽芯片電路工作，從而對標(biāo)簽芯片中的存儲器進(jìn)行讀/寫操作;讀寫器是對RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀/寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。讀寫器是RFID系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一方面，RFID標(biāo)簽返回的微弱電磁信號通過天線進(jìn)入讀寫器的射頻模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過讀寫器的數(shù)字信號處理單元對其進(jìn)行必要的加工整形，最后從中解調(diào)出返回的信息，完成對RFID標(biāo)簽的識別或讀操作；另一方面，上層中間件及應(yīng)用軟件與讀寫器進(jìn)行交互，實現(xiàn)操作指令的執(zhí)行和數(shù)據(jù)匯總上傳;天線是RFID標(biāo)簽和讀寫器之間實現(xiàn)射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設(shè)備；中間件是一種面向消息的、可以接受應(yīng)用軟件端發(fā)出的請求、對指定的一個或者多個讀寫器發(fā)起操作并接收、處理后向應(yīng)用軟件返回結(jié)果數(shù)據(jù)的特殊化軟件。
[0007]系統(tǒng)主要由兩部分組成:主站和現(xiàn)場采集部分。
[0008]現(xiàn)場采集部分由巡檢終端、RFID標(biāo)簽、傳感器、錨點組成。
[0009]標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行系統(tǒng)裝置，氣體傳感器，位移傳感器，振動傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器分別與電源，RFI讀寫器和GSS+GPS+RFID定位模塊構(gòu)成的組件信息連通，在組件上設(shè)有兩個方向的錨點，組件通過RFID中間件與后臺信息連通，在后臺上連接有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在后臺上分別進(jìn)行參數(shù)配置，任務(wù)制定，任務(wù)查看數(shù)據(jù)報表，缺陷管理和資產(chǎn)管理。
[0010]以錨點為基點，對測量點進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，首先通過初始化測量，而后進(jìn)行B測量反饋時間和A測量反饋時間的測量，將測量數(shù)據(jù)整理后匯報整體測量時間。
[0011]測量過程分層進(jìn)行，包括感知層、信息預(yù)處理層、數(shù)據(jù)融合層和應(yīng)用層。
[0012]其中，感知層采用GPS定位、GPS精確定位和RFID定位定位方式，用于信號感知；感知層是采集定位信息，其中定位信息的來源是網(wǎng)絡(luò)CSS定位網(wǎng)絡(luò)以、GPS網(wǎng)絡(luò)、近距離RFID標(biāo)簽；
CSS定位用于高精度的應(yīng)用場合，能實現(xiàn)1米的定位精度;GPS用于10米的定位精度； RFID標(biāo)簽定位作為輔助手段；
其中，預(yù)處理層采用統(tǒng)計平均、粗差剔除和定位測算方式進(jìn)行信號預(yù)處理；
其中，耦合層采用動態(tài)凱爾曼網(wǎng)絡(luò)和多模耦合作為定位引擎；
其中，應(yīng)用層采用資產(chǎn)管理、定位管理、設(shè)備查詢和用戶管理進(jìn)行巡檢應(yīng)用。
[0013]所述RFID標(biāo)簽系統(tǒng)是負(fù)責(zé)對變電站已有資產(chǎn)和新增資產(chǎn)加裝寫入物資信息的電子標(biāo)簽，完成物資在系統(tǒng)中的信息標(biāo)識，還支持對已寫入信息的標(biāo)簽進(jìn)行修改，同時將已寫入信息或者修改信息上傳至主站后臺數(shù)據(jù)庫；
傳感器節(jié)點一般貼在所監(jiān)測設(shè)備上，實時記錄變電站設(shè)備的溫度、濕度、位置等參數(shù)，參數(shù)通過射頻上傳到手持終端；
移動巡檢終端是本系統(tǒng)最重要的組成部分，架構(gòu)較復(fù)雜，移動巡檢終端由RFID模塊、多模定位模塊和電源組成。
[0014]通過RFID模塊中的讀寫、射頻和天線部分，通過射頻技術(shù)將傳感器采集端收集的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到RFID讀寫器里，然后通過RFID中間件加工、處理來自讀寫器的所有信息和事件流的軟件，將數(shù)據(jù)送往后臺主站之前進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)校對、讀寫器協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)過濾、匯集計算、數(shù)據(jù)存儲、格式轉(zhuǎn)換和任務(wù)管理，減少從閱讀器傳往后臺的巨量原始數(shù)據(jù)、增加抽象出的有意義的信息量，對信息進(jìn)行刪選，對處理后的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，搭起底層硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)之間的橋梁，RFID中間件的主要任務(wù)是。多模定位模塊由GPS、CSS、融合模塊組成。GPS模塊主要為GPS接收天線，跟蹤衛(wèi)星信號，依據(jù)GPS定位算法，獲取位置信息；
CSS模塊主要由無線接收和處理器組成，通過多個錨點傳遞測量距離，通過無線接收接收信號，并通過處理器調(diào)制解調(diào)處理，依據(jù)T0D算法，獲取最優(yōu)距離值。融合模塊將RFID定位信號、CSS定位信號和GPS定位信號進(jìn)行卡爾曼濾波處理，獲取實時的最優(yōu)的定位數(shù)據(jù)。
[0015]積極效果，本發(fā)明采用CSS、GPS、RFID三種模式融合，對電力通信作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行定位。具有精度高和靈活方便的優(yōu)點。適宜作為變電站內(nèi)工作人員智能巡檢及巡檢人員多模式精確定位方法應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明智能巡檢結(jié)構(gòu)圖圖2為本發(fā)明CSS測距流程圖圖3為本發(fā)明多模融合定位圖
圖中，1.標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行系統(tǒng)裝置，2.氣體傳感器，3.位移傳感器，4.振動傳感器，5.溫度傳感器，6.濕度傳感器，7.電源，8.RFI讀寫器，9.GSS+GPS+RFID定位模塊,10.RFID中間件,11.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，12.后臺。
【具體實施方式】
[0017]系統(tǒng)主要由兩部分組成:主站和現(xiàn)場采集部分。
[0018]現(xiàn)場采集部分由巡檢終端、RFID標(biāo)簽、傳感器、錨點組成。
[0019]如圖1所示，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行系統(tǒng)裝置1，氣體傳感器2，位移傳感器3，振動傳感器4，溫度傳感器5，濕度傳感器6分別與電源7，RFI讀寫器8和GSS+GPS+RFID定位模塊9構(gòu)成的組件信息連通，在組件上設(shè)有兩個方向的錨點，組件通過RFID中間件10與后臺12信息連通，在后臺上連接有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器11，在后臺上分別進(jìn)行參數(shù)配置，任務(wù)制定，任務(wù)查看數(shù)據(jù)報表，缺陷管理和資產(chǎn)管理。
[0020]據(jù)圖2所示，以錨點為基點，對測量點進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，首先通過初始化測量，而后進(jìn)行B測量反饋時間和A測量反饋時間的測量，將測量數(shù)據(jù)整理后匯報整體測量時間。
[0021]據(jù)圖3所示，測量過程分層進(jìn)行，包括感知層、信息預(yù)處理層、數(shù)據(jù)融合層和應(yīng)用層。
[0022]其中，感知層采用GPS定位、GPS精確定位和RFID定位定位方式，用于信號感知；感知層是采集定位信息，其中定位信息的來源是網(wǎng)絡(luò)CSS定位網(wǎng)絡(luò)以、GPS網(wǎng)絡(luò)、近距離RFID標(biāo)簽；
CSS定位用于高精度的應(yīng)用場合，能實現(xiàn)1米的定位精度;GPS用于10米