CN104316044A - 一种配变台区集中器精确定位导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配变台区集中器精确定位导航方法，其特征是按如下步骤进行：1、建立变压器的位置信息以及从变压器到达集中器的路径信息；2、利用巡检仪对变压器进行导航，获得到达变压器的导航路径；3、利用巡检仪对集中器进行导航，获得到达集中器的导航路径；4、利用RSS定位算法分析RFID标签的信号强度并作比较，直至到达集中器所在的位置为止。本发明能够快速规划最佳巡检路径，并实现对集中器的精确定位导航。

Description

一种配变台区集中器精确定位导航方法

技术领域

本发明涉及现代高科技在电力技术领域，尤其是集中器定位导航方法。

背景技术

随着GPS(Global Positional System)技术的发展，越来越多的户外作业相继使用上了GPS技术，通过手机、GPS导航仪器等，实现了当前位置定位、路线导航、地图查询等诸多功能，给我们的户外作业提供了不少便利，但是同时存在一个严重的问题：很难实现对目标的精确定位。

目前电力公司运行维护人员对集中器进行巡检工作的主要流程是：运行维护人员根据集中器安装人员首次安装时人工记录的地理位置信息，运行维护人员凭借对地理位置的熟悉程度去规划路线，寻找目标集中器，进行实际作业，并记录作业内容。由于运行维护人员对地理位置的熟悉度不够，安装人员人工记录的地理位置信息模糊不清，安装的集中器数量庞大，造成运行维护人员在找寻集中器的过程中浪费大量时间，大大的降低运行维护人员的工作效率。

发明内容

本发明为解决现有技术所存在的不足之处，提供一种配变台区集中器精确定位导航方法，能够快速规划最佳巡检路径，并实现对集中器的精确定位导航。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

本发明一种配变台区集中器精确定位导航方法的特点是应用于配变台区中，所述配变台区中包含一个变压器和一个对应的集中器，并利用具有GPS定位导航功能、GPS定位信息记录读取功能和RFID标签定位功能的巡检仪按如下步骤进行定位导航：

步骤1、建立所述变压器的位置信息以及从所述变压器到达所述集中器的路径信息；

利用所述巡检仪获取所述变压器的位置信息并存储；利用所述巡检仪记录从所述变压器到达所述集中器的路径信息，并在所述集中器上安装RFID标签；

所述路径信息是由所述巡检仪在从所述变压器到达所述集中器过程中每隔一定时间记录的当前GPS定位信息和所述集中器的位置信息组成的一组GPS定位信息；

步骤2、所述巡检仪读取所述变压器的位置信息，并利用所述巡检仪的GPS定位导航功能，对所述变压器进行导航，获得到达所述变压器的导航路径；

步骤3、根据到达所述变压器的导航路径，到达所述巡检仪对所述变压器的标定位置，所述巡检仪自动读取从所述变压器到达所述集中器的路径信息，对所述集中器进行导航，获得到达所述集中器的导航路径；

步骤4、根据到达所述集中器的导航路径，到达所述巡检仪对所述集中器的标定位置；

步骤5、所述巡检仪在360゜方向上每隔一定角度检测所述RFID标签的信号强度并进行记录，利用RSS定位算法分析所述信号强度，获得所述RFID标签所在的方向及距离；

步骤6、根据所述RFID标签所在的方向及距离，向所述巡检仪对RFID标签的标定位置移动；同时所述巡检仪不断检测所述RFID标签的信号强度，并与所述RFID标签所在方向检测到的信号强度相比较，如果所述信号强度维持不变或发生减弱，则返回步骤5，直至到达所述集中器所在的位置为止。

本发明所述的配变台区集中器精确定位导航方法的特点也在于：

所述步骤5中的RSS定位算法按如下步骤进行：

步骤5.1、所述巡检仪每隔m°采集所述RFID标签的信号强度，获得信号强度集合S，记为S＝{S₁,S₂,…,S_i,…S_360/m}，S_i表示任一个信号强度，1≤i≤360/m；

步骤5.2、利用式(2)获得第i个信号强度的和Sum_i，从而获得所述信号强度集合S中所有信号强度的和；

Sum_i＝S_i-1+S_i+S_i+1   (2)

步骤5.3、从所有信号强度的和中选出最大的信号强度的和所对应的信号强度S_j作为最大信号强度Sum_max；1≤j≤360/m；以最大信号强度Sum_max对应的方向作为所述RFID标签所在方向；

步骤5.4、利用式(3)获得所述RFID标签与巡检仪之间的距离d：

$d=d_{0}10^{\left(\frac{S\left(d_0\right)+\mathrm{\ϵ}-S\left(d\right)}{10n}\right)}---\left(3\right)$

式(3)中，S(d)表示所述巡检仪检测到所述RFID标签的信号强度，d₀为参考距离，S(d₀)为参考距离的信号强度，n为路径损耗指数，ε为误差项；从而获得所述RFID标签的方向和距离。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在：

1、本发明通过具有GPS定位导航功能、GPS定位信息记录读取功能和RFID标签定位功能的巡检仪，实现对集中器的精确定位导航，无需运行维护人员规划路径，减少了运行维护人员的工作量，提高了工作效率。

2、本发明在变压器和集中器之间使用了路径导航，在到达变压器后，可根据保存的路径信息进行再次导航，补充了现有GPS导航在郊区或小区内部由于地理信息不足导致导航结果误差大，或不能正确导航，减小了运行维护人员寻找集中器的难度。

3、本发明利用RFID技术的RFID标签定位功能对集中器位置进行精确定位，使得运行维护人员能够迅速定位集中器，大大方便了运行维护人员的工作。

附图说明

图1是集中器导航示意图；

图2是RFID标签定位示意图。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种配变台区集中器精确定位导航方法，是应用于配变台区中，配变台区中包含一个变压器和一个对应的集中器，变压器与集中器相距一定距离，并利用具有GPS定位导航功能、GPS定位信息记录读取功能和RFID标签定位功能的巡检仪，按如下步骤进行定位导航：本实施例中的巡检仪由两个部分组成，其一为安装有GPS定位模块和导航软件的平板电脑，其二为RFID手持定位终端。

步骤1、建立变压器的位置信息以及从变压器到达集中器的路径信息；

利用巡检仪获取变压器的位置信息并存储；利用巡检仪记录从变压器到达集中器的路径信息，并在集中器上安装RFID标签；

路径信息是由巡检仪在从变压器到达集中器过程中每隔一定时间记录的当前GPS定位信息和集中器的位置信息组成的一组GPS定位信息；本实施例中，巡检仪每隔3秒获取一次当前的定位信息；

步骤2、在出发点处，运行维护人员出发进行集中器的维护工作，利用巡检仪读取变压器的位置信息，并利用巡检仪的GPS定位导航功能，对变压器进行导航，获得到达变压器的导航路径；

步骤3、运行维护人员根据到达变压器的导航路径，到达巡检仪对变压器的标定位置，巡检仪自动读取从变压器到达集中器的路径信息，对集中器进行导航，获得到达集中器的导航路径；集中器大多放置在郊区或小区内部，此时，一般的GPS导航由于信息缺乏，不能正确导航或无法给出最优路径，因此，使用路径导航作为GPS导航的补充，引导运行维护人员找到集中器；

步骤4、运行维护人员根据到达集中器的导航路径，到达巡检仪对集中器的标定位置；

步骤5、巡检仪在360゜方向上每隔一定角度检测RFID标签的信号强度并进行记录，利用RSS定位算法分析信号强度，获得RFID标签所在的方向及距离，如图2所示；通常情况下，集中器多放置在郊区的草丛中或小区的角落里，运行维护人员根据路径导航到达集中器所在的位置后，也难以发现集中器，使用RFID标签定位方法可快速定位集中器；

RSS定位算法按如下步骤进行：

步骤5.1、巡检仪每隔m°采集RFID标签的信号强度，获得信号强度集合S，记为S＝{S₁,S₂,…,S_i,…S_360/m}，S_i表示任一个信号强度，1≤i≤360/m；本实施例中，运行维护人员手持巡检仪原地转圈，巡检仪检测到方位变化，每隔5゜就自动记录RFID标签信号强度，一共采集72次；

步骤5.2、利用式(2)获得第i个信号强度的和Sum_i，从而获得信号强度集合S中所有信号强度的和；当i＝1，使用m作为i-1，当i＝m时，使用1作为i+1；

Sum_i＝S_i-1+S_i+S_i+1   (2)

步骤5.3、从所有信号强度的和中选出最大的信号强度的和所对应的信号强度S_j作为最大信号强度Sum_max；1≤j≤360/m；以最大信号强度Sum_max对应的方向作为RFID标签所在方向；使用Sum_max的方向作为RFID标签所在方向，可以减少由于测量误差造成的错误定位；

步骤5.4、利用式(3)获得RFID标签与巡检仪之间的距离d：

$d=d_{0}10^{\left(\frac{S\left(d_0\right)+\mathrm{\ϵ}-S\left(d\right)}{10n}\right)}---\left(3\right)$

式(3)中，S(d)表示巡检仪检测到RFID标签的信号强度，d₀为参考距离，S(d₀)为参考距离的信号强度，n为路径损耗指数，ε为误差项，均为已知参数；从而获得RFID标签的方向和距离。

步骤6、根据RFID标签所在的方向及距离，运行维护人员向巡检仪对RFID标签的标定位置移动；同时巡检仪不断检测RFID标签的信号强度，并与RFID标签的所在方向检测到的信号强度相比较，如果信号强度维持不变或发生减弱，则巡检仪提醒运行维护人员，RFID标签定位不准确，并返回步骤5，直至到达集中器所在的位置为止。

Claims (2)

1.一种配变台区集中器精确定位导航方法，其特征是应用于配变台区中，所述配变台区中包含一个变压器和一个对应的集中器，并利用具有GPS定位导航功能、GPS定位信息记录读取功能和RFID标签定位功能的巡检仪按如下步骤进行定位导航：

步骤1、建立所述变压器的位置信息以及从所述变压器到达所述集中器的路径信息；

利用所述巡检仪获取所述变压器的位置信息并存储；利用所述巡检仪记录从所述变压器到达所述集中器的路径信息，并在所述集中器上安装RFID标签；

所述路径信息是由所述巡检仪在从所述变压器到达所述集中器过程中每隔一定时间记录的当前GPS定位信息和所述集中器的位置信息组成的一组GPS定位信息；

步骤2、所述巡检仪读取所述变压器的位置信息，并利用所述巡检仪的GPS定位导航功能，对所述变压器进行导航，获得到达所述变压器的导航路径；

步骤3、根据到达所述变压器的导航路径，到达所述巡检仪对所述变压器的标定位置，所述巡检仪自动读取从所述变压器到达所述集中器的路径信息，对所述集中器进行导航，获得到达所述集中器的导航路径；

步骤4、根据到达所述集中器的导航路径，到达所述巡检仪对所述集中器的标定位置；

步骤5、所述巡检仪在360゜方向上每隔一定角度检测所述RFID标签的信号强度并进行记录，利用RSS定位算法分析所述信号强度，获得所述RFID标签所在的方向及距离；

步骤6、根据所述RFID标签所在的方向及距离，向所述巡检仪对RFID标签的标定位置移动；同时所述巡检仪不断检测所述RFID标签的信号强度，并与所述RFID标签所在方向检测到的信号强度相比较，如果所述信号强度维持不变或发生减弱，则返回步骤5，直至到达所述集中器所在的位置为止。

2.根据权利要求1所述的配变台区集中器精确定位导航方法，其特征是所述步骤5中的RSS定位算法按如下步骤进行：

步骤5.1、所述巡检仪每隔m°采集所述RFID标签的信号强度，获得信号强度集合S，记为S＝{S₁,S₂,…,S_i,…S_360/m}，S_i表示任一个信号强度，1≤i≤360/m；

步骤5.2、利用式(2)获得第i个信号强度的和Sum_i，从而获得所述信号强度集合S中所有信号强度的和；

Sum_i＝S_i-1+S_i+S_i+1     (2)

步骤5.3、从所有信号强度的和中选出最大的信号强度的和所对应的信号强度S_j作为最大信号强度Sum_max；1≤j≤360/m；以最大信号强度Sum_max对应的方向作为所述RFID标签所在方向；

步骤5.4、利用式(3)获得所述RFID标签与巡检仪之间的距离d：

$d=d_0{10}^{\left(\frac{S\left(d_0\right)+\mathrm{\ϵ}-S\left(d\right)}{10n}\right)}---\left(3\right)$

式(3)中，S(d)表示所述巡检仪检测到所述RFID标签的信号强度，d₀为参考距离，S(d₀)为参考距离的信号强度，n为路径损耗指数，ε为误差项；从而获得所述RFID标签的方向和距离。