一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種移動(dòng)定位方法及其系統(tǒng)，具體講涉及一種基于無線的變電站內(nèi)在 線移動(dòng)定位方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 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。但是國內(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(bào)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(shí)時(shí)監(jiān)控方面存在不足。個(gè)別學(xué)者 及企業(yè)公司也曾提出基于無線的變電站內(nèi)定位系統(tǒng)，但是往往將定位系統(tǒng)定位的范疇限定 在平面范圍內(nèi)，即建立在平面坐標(biāo)系（X，y)下的坐標(biāo)定位。然而變電站內(nèi)由于檢修維護(hù)及 在線調(diào)試的需要，很多工作需要在變電站運(yùn)行狀態(tài)下工作人員攀登在一定高度完成，例如 避雷器監(jiān)測裝置的維護(hù)，如果工作人員工作期間一時(shí)大意忽略了自己的位置以及與帶電設(shè) 備的安全距離，很容易造成人員傷亡事故。國內(nèi)在空間范圍對變電站工作人員的精確定位 還缺乏一定的方法。
[0003] 伴隨著無線通信技術(shù)的逐漸完善，手持移動(dòng)終端的出現(xiàn)大大方便了變電站內(nèi)工作 人員進(jìn)行站內(nèi)一次設(shè)備、自動(dòng)化儀表以及在線監(jiān)測裝置的狀態(tài)信息與數(shù)據(jù)信息的讀取和監(jiān) 聽，也方便了站內(nèi)監(jiān)測裝置的參數(shù)配置與在線調(diào)試，但是目前智能變電站內(nèi)出現(xiàn)的手持移 動(dòng)終端只是孤立的作為調(diào)試裝置，沒有融入變電站內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，也不方便應(yīng)用于站內(nèi)人 員巡檢時(shí)裝置巡檢完成記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法及 其系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括站控層服務(wù)器，站控層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，多個(gè)無線基準(zhǔn)點(diǎn)，手持移動(dòng)終端， 多個(gè)無線AP(集中接入點(diǎn)）及安裝于變電站內(nèi)安全帽上的移動(dòng)定位預(yù)警節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)的無 線基準(zhǔn)點(diǎn)均勻分布在變電站廠區(qū)地面建筑物以及門型鋼結(jié)構(gòu)頂端，手持移動(dòng)終端為手持設(shè) 備，用于工作人員站內(nèi)巡檢與檢修時(shí)站內(nèi)智能無線裝置的參數(shù)配置、數(shù)據(jù)查詢與監(jiān)聽、現(xiàn)場 調(diào)試與巡檢登記，也可以用于無線基準(zhǔn)點(diǎn)的參數(shù)配置，校準(zhǔn)以及無線AP的無線訪問。本系 統(tǒng)采用空間四點(diǎn)定位法、采樣測速法，加權(quán)平均值法建立數(shù)學(xué)模型精確定位站內(nèi)工作人員 以及持手持設(shè)備的巡檢人員的空間坐標(biāo)，從空間角度監(jiān)測工作人員的位置，結(jié)合手持設(shè)備 的功能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)巡檢定位網(wǎng)絡(luò)化，保證工作人員不僅遠(yuǎn)離地面危險(xiǎn)區(qū)域，而且遠(yuǎn)離空 間危險(xiǎn)區(qū)域。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括
[0007] (1)廣播安裝的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)；
[0008] (2)廣播安裝的無線AP ;
[0009] (3)用區(qū)域內(nèi)RSSI最大的無線AP組成局域簇，建立無線AP鄰居列表并上傳；
[0010] (4)輸入初始安裝時(shí)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)建立站內(nèi)空間模型；
[0011] (5)周期性廣播無線AP，將定時(shí)喚醒的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)與無線AP信息交互與時(shí)間校準(zhǔn)；
[0012] (6)判斷移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)入；
[0013] (7)無線AP發(fā)送喚醒的廣播，基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入工作模型；
[0014] (8)交互信息并將計(jì)算的時(shí)間同步誤差和RSSI值上傳至站控層服務(wù)器；
[0015] (9)根據(jù)RSSI值構(gòu)建的空間數(shù)學(xué)模型選取三組最優(yōu)模型；
[0016] (10)控制所述三組模型內(nèi)的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)間互通信計(jì)算模型內(nèi)無線電波的傳播速 度；
[0017] (11)控制三組模型內(nèi)的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)分別同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信息交互計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的和 各基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)間的距離；
[0018] (12)根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)定位移動(dòng)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)判斷危險(xiǎn)區(qū)域；
[0019] (13)危險(xiǎn)報(bào)警。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的安裝包括在場站內(nèi)的絕緣桿體、建筑物以 及門型鋼結(jié)構(gòu)上均勻安裝無線基準(zhǔn)點(diǎn)，距離地面I. 5m處安裝地面層無線基準(zhǔn)點(diǎn)，門結(jié)構(gòu)頂 端橫擔(dān)處安裝高空層無線基準(zhǔn)點(diǎn)。
[0021] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中無線AP的安裝包括安裝在控制柜或絕緣桿上均勻分布在 場站內(nèi)的無線AP，每三個(gè)間隔區(qū)域配置一個(gè)無線AP，采用控制柜電源或太陽能供電。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟（3)包括移動(dòng)定位基準(zhǔn)點(diǎn)安裝后與區(qū)域內(nèi)RSSI最大的無線AP 組成區(qū)域簇，變電站內(nèi)無線AP與通信網(wǎng)關(guān)組成Mesh或Star網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)定位基準(zhǔn)點(diǎn)加入?yún)^(qū) 域簇后與區(qū)域無線AP信息交互，無線AP記錄區(qū)域簇內(nèi)子節(jié)點(diǎn)地址并建立鄰居列表，將簇內(nèi) 子節(jié)點(diǎn)地址上傳至站控層服務(wù)器，站控層服務(wù)器根據(jù)初始安裝時(shí)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)輸入建立站內(nèi)空 間模型。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟（5)無線基準(zhǔn)點(diǎn)每30分鐘進(jìn)行無線AP RSSI最大認(rèn)證，當(dāng)檢測 到通信范圍內(nèi)當(dāng)前所在簇AP的RSSI非最大值后，分別與當(dāng)前簇AP和檢測到的RSSI最大 值A(chǔ)P互通信，脫離當(dāng)前簇加入新簇，原簇內(nèi)AP刪除該無線基準(zhǔn)點(diǎn)地址信息并將AP更換信 息發(fā)送至站控層服務(wù)器；無線基準(zhǔn)點(diǎn)采用休眠喚醒工作方式，每30秒鐘與無線AP進(jìn)行心跳 信號交互，每10分鐘與無線AP進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)，無線AP每5秒鐘向區(qū)域簇內(nèi)發(fā)送廣播 信號。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟（6)包括探測是否有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入，無線AP每10分鐘與通信網(wǎng) 關(guān)進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)。
[0025] 優(yōu)選的，所述步驟（7)包括移動(dòng)定位與預(yù)警節(jié)點(diǎn)或手持移動(dòng)終端每2秒鐘發(fā)出一 次心跳信號，無線AP監(jiān)測到移動(dòng)定位與預(yù)警節(jié)點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域后喚醒區(qū)域內(nèi)無線基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)停 止休眠喚醒模式進(jìn)入工作模式進(jìn)行移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位。
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟（8)包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入移動(dòng)定位區(qū)域后無線基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行信息交互計(jì)算時(shí)間同步誤差，并將無線基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的RSSI信息與時(shí)間同 步誤差信息通過AP上傳至站控層服務(wù)器。
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟（9)包括站控層服務(wù)器根據(jù)各節(jié)點(diǎn)初始坐標(biāo)及其反饋的RSSI值 選取一個(gè)高空層無線基準(zhǔn)點(diǎn)與三個(gè)地面層無線基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)建空間四面體模型，使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位 于空間四面體內(nèi)部并選取高空無線基準(zhǔn)點(diǎn)在地面投影與地面層三點(diǎn)構(gòu)成的三角形中心點(diǎn) 距離最近的三組空間四面體作為定位模型。
[0028] 優(yōu)選的，所述步驟（10)包括站控層服務(wù)器控制選取空間四面體的四個(gè)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn) 之間進(jìn)行信號交互并結(jié)合初始坐標(biāo)計(jì)算當(dāng)前空氣介質(zhì)下空間四面體內(nèi)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的無線 信號傳播速度并取均值，得出每個(gè)四面體內(nèi)無線信號傳播速度。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟（11)包括站控層服務(wù)器根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與四個(gè)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的信息 傳送時(shí)間以及節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間同步誤差，結(jié)合計(jì)算的四面體內(nèi)空間無線電波速度計(jì)算移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)到四面體的四個(gè)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的距離值并分別在三個(gè)四面體數(shù)學(xué)模型下計(jì)算出三組移動(dòng)節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)并進(jìn)行加權(quán)均值處理求得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。
[0030] 優(yōu)選的，所述步驟（12)包括站控層服務(wù)器通過定位模型計(jì)算出站內(nèi)手持移動(dòng)終 端或移動(dòng)定位預(yù)警節(jié)點(diǎn)靠近禁止區(qū)域或與帶電高壓線路及一次設(shè)備距離接近危險(xiǎn)擊穿距 離時(shí)通過區(qū)域內(nèi)無線AP向移動(dòng)定位預(yù)警節(jié)點(diǎn)發(fā)出預(yù)警信號，無線AP與移動(dòng)預(yù)警節(jié)點(diǎn)同時(shí) 發(fā)出蜂鳴報(bào)警，當(dāng)手持移動(dòng)終端或移動(dòng)預(yù)警節(jié)點(diǎn)離開危險(xiǎn)區(qū)域或與帶電高壓線路及一次設(shè) 備距離大于危險(xiǎn)距離后報(bào)警信號停止。
[0031] 本發(fā)明基于另一目的提供的一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位系統(tǒng)，其改進(jìn) 之處在于，所述系統(tǒng)包括站控層服務(wù)器，站控層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，無線AP，無線基準(zhǔn)點(diǎn)，手持移 動(dòng)終端和移動(dòng)定位預(yù)警節(jié)點(diǎn)。
[0032] 優(yōu)選的，所述手持移動(dòng)終端集成無線用戶收發(fā)模塊，可進(jìn)行站內(nèi)無線AP與移動(dòng)定 位基準(zhǔn)點(diǎn)的參數(shù)配置、在線調(diào)試以及數(shù)據(jù)讀?。豢杉烧緝?nèi)無線監(jiān)測裝置的網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行 監(jiān)測裝置的參數(shù)配置，在線調(diào)試，數(shù)據(jù)查詢；可進(jìn)行站內(nèi)一次設(shè)備、自動(dòng)化保護(hù)設(shè)備、自動(dòng)化 儀表與在線監(jiān)測設(shè)備的RFID巡檢掃描，站內(nèi)工作人員持手持設(shè)備進(jìn)行巡檢時(shí)不僅可通過 站內(nèi)站控層服務(wù)器觀測其活動(dòng)軌跡，而且通過遠(yuǎn)端訪問站控層服務(wù)器觀測其活動(dòng)軌跡。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為：
[0034] 1、本發(fā)明采用空間定位法與采樣測速法以及平均值算法從空間角度精確定位站 內(nèi)工作人員的位置，定位精度更高，更安全可靠；
[0035] 2、本發(fā)明將手持移動(dòng)終端融入了移動(dòng)定位無線網(wǎng)絡(luò)，有利于監(jiān)測人員觀測手持移 動(dòng)終端持有者的工作軌跡及所在位置，也方便于工作人員對變電站內(nèi)檢測設(shè)備的巡檢記 錄；
[0036] 3、本發(fā)明所涉無線AP與無線基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)低功耗，體積小，與變電站原有設(shè)備融入性 尚；
[0037] 4、本發(fā)明所涉及裝置具有低成本、安裝簡易、維護(hù)周期長的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明提供的一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0039] 圖2為本發(fā)明提供的一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0041 ] 本發(fā)明提供一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法及其系統(tǒng)，具體為一種精 度高，安裝靈活方便，適用于變電站內(nèi)工作人員巡檢以及帶電作業(yè)環(huán)境下的精確的人員定 位方法及其系統(tǒng)。
[0042] 本發(fā)明一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位系統(tǒng)包括站控層服務(wù)器，站控層數(shù) 據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，多個(gè)無線AP (集中接入點(diǎn)），多個(gè)無線基準(zhǔn)點(diǎn)，手持移動(dòng)終端及多個(gè)安裝于變 電站內(nèi)安全帽上的移動(dòng)定位預(yù)警節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)采用空間四點(diǎn)定位法、采樣測速法與加權(quán)平均 值法建立數(shù)學(xué)模型精確定位站內(nèi)工作人員以及持手持移動(dòng)終端的巡檢人員的空間坐標(biāo)，從 空間角度監(jiān)測工作人員的位置。
[0043] 本發(fā)明一種基于無線的變電站內(nèi)在線移動(dòng)定位方法，具體流程如下：
[0044] 1、站控層服務(wù)器與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)安裝在控制室屏柜內(nèi)，無線基準(zhǔn)點(diǎn)均勻布設(shè)在場 站內(nèi)的絕緣桿體、建筑物以及門型鋼結(jié)構(gòu)上，地面層無線基準(zhǔn)點(diǎn)安裝距離地面I. 5m處，高 空層基準(zhǔn)點(diǎn)安裝在門結(jié)構(gòu)頂端橫擔(dān)處，采用高能鋰電池供電。
[0045] 2、無線AP均勻分布在場站內(nèi)，安裝在控制柜或絕緣桿上，每三個(gè)間隔區(qū)域配置一 個(gè)無線AP，采用控制柜電源或太陽能供電，安全帽上的移動(dòng)定位