王文珊（山西锦通工程项目管理咨询有限公司， 山西 太原 030000）

国家电网公司提出的“三型两网、世界一流”的战略目标，为电力行业开创新时代勾画了新蓝图，而其中，“泛在电力物联网”是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理及应用便捷灵活等特点的智慧服务系统[1]。输变电工程建设环节的监理管控是保障电网工程安全可靠的有力手段。利用智能定位和大数据技术，构建管控数据库，能够使监理管控全过程实现移动互联，保证现场监理管控状态的可感知性及信息化，可以进一步提高监理管理能力，提升电网建设水平。

我国自1988年开始工程监理工作试点后，经历了准备阶段（1988年）、试点阶段（1989年-1992年）、稳步发展阶段（1993年-1995年）以及全面推广阶段（1996年-至今），至1996年，工程监理制度已在建设领域全面推行。目前，监理工作覆盖了房屋建筑、市政公用工程、冶炼、石油化工、水利水电、电力、公路、港航及通信等众多类别的工程项目。

（1）顺应泛在电力物联网发展，建立智能化信息化管理。为顺应新时代互联网发展趋势，响应泛在电力物联网建设要求，推进基建全过程管控进程，应用云计算、移动互联及大数据等信息技术和智能定位技术，打造“智能+”监理管控服务，利用互联网新技术提升监理工作质效，夯实安全管控基础。

（2）打破输变电工程地域限制，保证工程现场有效管控。我国西部、北部地区能源资源丰富，实施大规模“西电东送”“北电南送”是我国能源发展的重大战略。东中部地区经济发达，用电基数大、比重高，但一次能源资源匮乏，土地和环保空间有限，保障电力供应的压力较大。这就需要大力发展特高压等大型输变电工程。加强基建监理人员管理，实时反馈建设过程施工状态，以便有效解决工程现场问题，节省工程造价，提高工程建设质量，保障电力的可靠输送。

（3）提高监理人员履职能力，提升工程管控水平。由于输变电建设工程项目工期一般较长，工程地点远离城市，为保证日常管控，监理人员需长期驻地，或就近聘用部分监理人员，这种情况会导致监理公司不能及时管控监理人员的到岗到位情况，易出现空岗、漏岗现象，使工程现场失去监理管控，监理人员未履职尽责[2]。

近年来，我国特高压工程一直处在稳步建设的过程中，输配电网络发展迅速。1924年，江苏建成第一条33 kV 输电线路，1935年，东北出现154 kV输变线路。1949年-1978年，电网共建成533 km的330 kV输电线路及22 672 km的220 kV输电线路，变电设备49万kVA和2 479万kVA。1981年，我国建成自河南平顶山至湖北武汉的第一条全场595 km的500 kV线路。目前，国家电网已累计建成“八交十直”特高压工程，在建“四交一直”特高压工程，在运在建23项特高压工程线路长度达到3.3万km，变电（换流）容量超过3.3亿kVA。作为世界首个1 000 kV高压交流工程，晋东南-南阳-荆门交流特高压试验示范工程已经投运近10年。

2.1 输变电工程特点

输变电工程肩负着安全、高效地输送、配送电力能源的重任，发挥着电网资源调配的作用，其工程建设包含电力专业的特殊性，融合了建筑建设、设备安装、组塔架线及通信建设等诸多专业，对工程现场的设计、施工、监理等建设管理人员又有其专业性的要求。输变电工程可以分为交流输变电工程和直流输电工程，其中交流输变电工程包括输电线路和变电站（或开关站、串补站），直流输电工程包括输电线路、换流站和接地极系统。从地域管理角度可以分为输电线路和站内工程（变电站、开关站、串补站、换流站）。

2.2 智能定位技术

目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧洲伽利略（Galileo）系统、中国北斗卫星导航系统，其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。GPS定位系统精度高、覆盖广、全天候、高效率、多功能且操作简便，但需要搭建专业GPS芯片或设备，定位实现功耗大，需要大容量电池或电源支撑。

GPS定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分[2]（如图1所示）。用户设备主要是GPS接收硬件，主要功能为接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。GPS定位信息不仅包括三维坐标，还需要时间变量，满足实时定位，定位原理如式1。

图 1 GPS定位系统

其中，用户设备坐标设为（x，y，z），钟差为Vt0。GPS卫星坐标为（xi，yi，zi），钟差为Vti，di为GPS卫星到用户设备之间的距离。i=1、2、3、4。c为GPS信号的传播速度（即光速）。

基站定位又叫作移动位置服务（Location Based Service，LBS），是通过电信移动运营商的网络（如4G）来获取移动终端用户的位置信息（如图2所示）。基站定位不需要另外搭建硬件设备，但受限于运营商通信网络，大多数人烟稀少、地处山区及林区的输电线路工程和偏远地区的站内工程，运营商往往未搭建通信网络，未设立服务基站，实现基站定位就需要搭建专用通信网络，工程量大，实用性不强。

图 2 基站定位原理

两种定位技术的对比分析，如表1所示。

表 1 两种定位技术的对比

为搭设满足输变电工程管理需要，适应监理人员管控的定位管理系统，项目研究采用GPS定位系统为主，基站定位为辅的智能定位系统，通过GIS平台实现地图展示，与工程现场、人员信息及现场环境数据（如记录时间的图片）叠加进行数据分析，判断现场监理人员到岗情况，动态显示现场监理人员状态，满足监理公司实时管控现场监理人员的需求。智能定位管理系统包括硬件和软件两部分。

3.1 硬件部分

监理公司建立的这套智能定位管理系统的硬件部分包括采集应用层、传输分析层及监控应用层，如图3所示。

图 3 定位系统架构

采集应用层包含采集和应用两部分。采集部分主要是利用GPS芯片或设备实时收集卫星信号，计算当前监理人员位置信息，并通过网络实时传送至服务器。对于没有运营商网络的输变电工程现场，监理人员的定位信息按时采集并存储于手机数据库中，待监理人员移动至有网络的地区并接入网络后，再进行数据传送。应用包含监理项目部电脑和监理人员手机两部分，分别实现监理工程整体管控和监理人员个人管控。

传输分析层包含传输和分析两部分。传输主要通过现有互联网和运营商通信网络实现。分析主要由监理公司监控服务器实现。

监控应用层由监理公司监控显示屏和监控服务器实现，由显示屏地图动态展示监理人员位置信息，服务器智能化收集监理管控数据，留存监理履责记录。

现有的智能手机大多搭载GPS硬件芯片，支持辅助全球卫星定位系统（Assistant Global Positioning System，AGPS），可以在基站的辅助下将GPS定位精度提高到3.1 m，满足输变电工程的单个作业面的定位要求。此外，针对没有基站信号的偏远地区可以寻求蓝牙、ZigBee等技术进行辅助定位，留存定位数据，待进入网络后再进行上传。

3.2 软件部分

智能定位系统按照信息网络安全架构设计，软件部分分为三类，第一类面向公司管理人员，第二类面向监理项目部管理人员，第三类面向现场监理人员。针对不同用户，研究开发了不同功能的应用软件。

采集应用层面向第二类和第三类用户，实现监理项目部工程整体管控和监理人员个人管控。工程整体管控是指第二类用户在项目开工前录入工程前期信息，建立工程信息档案，并负责后期工程信息调整，为工程管理项目库建立基础数据。监理人员个人管控是指第三类用户依据工程安全质量控制要点，结合工程进度，提前在手机应用中设置上传本人旁站、巡视内容、日期及位置范围，并在规定日期按时到岗到位，完成签到、签退、拍照等操作。

传输分析层以数据库为主，结合GIS平台，与工程现场、人员信息、现场环境数据（如记录时间的图片）叠加进行数据分析。包括工程管理项目库、各级人员信息库等。人员动态信息库主要包括姓名、身份证件号码、部门、岗位、持证情况、人员图片信息、联系方式、位置信息及工作内容等，实现对监理公司各级人员的统一管理。

监控应用层面向第一类用户，智能展示工程地图信息，动态显示现场监理人员到岗情况，并设立公司系统管理员权限，实现菜单、操作功能的权限管理，并通过人员管理组织机构定义，实现不同人员对应用权限、数据权限的查看及操作的统一身份管理。

4.1 实时定位监理人员

现场监理人员需要在规定时间按时到岗到位，完成签到、签退、拍照等操作。GPS芯片或设备会实时将数据传输至监控应用层，动态显示在监控地图中。在没有运营商网络的输变电工程现场，应按时采集监理人员的定位信息并存储于手机数据库中，待监理人员移动至有网络的地区并接入网络后，再进行数据传送。

对于工程延迟或请假的监理人员，应用可以实现计划外操作或请假审批以及工作交接，对无故不到岗的监理人员自动记录其缺勤。将现场监理人员到岗到位及履职情况生成统计表格，作为监理人员绩效考核的重要依据。

4.2 轨迹管理

GPS芯片或设备实时接收卫星信号，定位当前监理人员位置信息，并动态传输至监控服务器，服务器端接收人员位置信息后，智能保留一定时间内的位置信息，并建立位置信息数据库。通过对这些数据信息进行分析、挖掘，可以掌握监理人员的活动轨迹，并在地图中显示出来，从而达到约束监理人员行为，促使监理履职的合理化的目的。

4.3 工程地图展示

通过监理项目部对工程的整体管控操作，将输变电工程智能化显示于监控显示屏中，全局、动态地展示出变电站围墙范围、区域划分，输电线路路径走向、当前作业位置等。同时能实现公司管理人员通过定位导航直奔工程现场（塔位）。

4.4 监理履职记录

记录监理人员旁站、巡视过程中发现的问题，留存监理人员管控记录，将管控信息生成统计表格，将其中管控内容、发现问题及整改情况进行定期共享，留存宝贵的监理工作经验，提升公司整体监理工作能力。

本文以输变电工程建设为背景，在监理人员应用智能定位技术的需求下，分析了当前应用最广泛的GPS定位技术和基站定位技术，提出了以GPS定位为主，基站定位为辅的智能定位管理系统。智能定位管理系统包含了三个层次的软硬件结构，主要面向三类用户，通过建立工程管理项目库和各级人员信息库，实现实时定位、轨迹管理、工程地图展示及监理履职记录等多项功能，将现场监理管控行为智能化、动态化，将公司管控实时化、精准化，将监理履职记录数据化、共享化。实现输变电工程管控经验的动态分享，促进监理专业水平的提高，提升监理工作质效。

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