近年来，随着电力负荷的日益增长，电网运营规模的不断扩大，国家电网公司开始大力推进的营配贯通工作，建立准确的“站－线－变－户”关联关系，促进电网建设进一步发展^[1]。其中，营配贯通低压侧数据建设最为复杂，从变压器开始到用户，包含隔离开关、低压杆塔、连接线、墙支架、接入点、配电箱、分支箱、计量箱、电能表的现场采集及后续录入电网GIS平台建模^[2]。在以往的作业方式中，作业人员需要携带台区台账、GPS、相机到现场进行采集，通过GPS采集物理杆塔、墙支架等的坐标，记录其属性，拍摄照片。计量箱采集时需要现场张贴计量箱资产编号，并记录下其所包含的电能表，每个电能表还需标明其所在计量箱的行列号。采集完成后，通过内业整理得到各类设备的模板表格并最终导入GIS平台^[3]。传统的采集模式已经无法适应电网设施管理、更新与维护的节奏^[4]。因此，本文提出一种基于移动GIS的营配贯通低压采集系统，利用移动平台方便携带，集成度高的特点，能够很好解决传统采集方式中的各种弊端，提高作业效率。

1 系统设计 1.1 系统设计思想

1) 定制化。针对营配贯通低压采集任务的要求，采集系统需要记录从变压器到电能表的所有节点设备的坐标和属性，对于计量箱和电能表还需要扫描其条形码，并拍摄照片，最后将采集到的数据导出为模板表格，通过有线或无线的方式将模板表格发送至GIS系统。

2) 模板化。按照GIS应用系统导入模板及相关数据规范要求，制定各种数据库模板，在采集时通过属性录入的方式进行入库，成果按照统一的模板表格进行输出，以满足系统导入需求。

3) 易用性。系统界面做到简单易懂，基础地图数据可在影像与矢量地图之间进行切换，简化地图操作及需要现场采集和录入的数据，方便作业人员快速上手与识图定位，提高作业效率。

1.2 系统总体架构设计

低压营配贯通采集系统由服务器端与移动端组成，基于面向服务(SOA)技术^{[5, 6]}，采用分层式结构，由应用层、平台层、数据层组成。各个层级之间相互关联又相互独立，更新维护起来更加便捷。服务器端主要负责分发数据，接收成果数据等，移动端主要用于数据采集，这里主要介绍移动端的采集系统。系统架构如图 1所示。

1.3 数据组织

采集系统数据库按照数据不同类型，由基础地图数据，低压设备数据和其他数据组成，数据组织结构如图 2。

1) 基础地图数据。基础地图数据由矢量地图数据，专题图数据和影像地图数据组成，作业人员可以在采集系统中按照自身需求进行切换。

2) 低压设备数据。低压设备数据按照系统采集要求，分为隔离开关，低压杆塔，连接线，墙支架，电缆分支箱，配电箱，接入点和计量箱，其中，计量箱和电能表在现场进行关联后，形成了箱表关系数据。

3) 其他数据。其他数据包括用户台账与照片，其中台账数据能够方便作业人员迅速进行查询确定是否存在该用户，并完成与计量箱的关联。

2 系统功能实现 2.1 地图功能

地图功能是GIS系统最基础的功能，包括地图数据与矢量数据的管理和安全，地图显示与切换，基本地图操作，图层控制与标注，GPS定位及量测工具，这里主要介绍以下几个功能。

1) 数据管理与安全。采集系统采用用户名和密码的方式进行登录，只有授权的用户才能进行登录操作，用户名与密码均通过MD5进行加密，避免明文传输和存储。用户数据则存放在加密的SQLite数据库中，SQLite是一个轻量的、跨平台的、开源的数据库引擎，它在读写效率、消耗总量、延迟时间和整体简单性上具有优越性，适用于移动采集系统^[7]。服务器端地图数据存储采Geodatabase，是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型，支持海量数据存储和多用户并发访问。

2) 地图显示与切换。地图显示是移动GIS可视化功能的重要体现，采集系统采用ArcGIS for Android作为二次开发平台^[8]，通过连接ArcGIS服务在线进行加载或者使用离线缓存，离线缓存格式采用.tpk格式作为离线地图^[9]，通过替换图层实现在不同地图之间切换。在野外移动环境下，作业人员能够随时快速获取高精度的影像和矢量地图。

3) 基本地图操作。采集系统在地图界面，设置有缩放、全图、定位等地图操作按钮。通过对滑动、捏合、双击等不同手势操作的响应，实现了地图平移，缩放，放大至某点等功能，为作业人员提供了简单可靠的地图工具。

4) GPS定位。定位服务是采集系统的基础服务，通过叠加各种影像数据与地图数据，采集人员不仅能定位自己的位置，还能进行路线的规划。系统提供了两种定位方式，GPS定位与基站定位^[10]，当GPS信号较好时使用GPS进行精准定位，在定位点显示一个位置图标，当信号较差时采用基站定位，基站定位较为粗略，显示为一个半透明圆形图标，作业人员需结合地图影像等数据确定自己的位置。

2.2 数据采集与导出

1) 电力设备采集。采集系统提供了隔离开关、物理杆塔、配电箱、计量箱等所有低压设备采集、修改、删除工具。当需要采集某个设备时，打开对应的设备采集面板，通过参考影像，矢量地图，专题地图等地图数据，结合GPS进行自身定位，确定电力设备所在地图上的位置，并在地图上进行点击标绘。当需要修改或删除某个已有设备时，可以通过交互操作中的长按方式进入修改模式，这时可以重新指定设备位置，修改其属性，也可以将该设备删除。

在采集模式上，每个设备都按照“设备”+“上级设备”+“连接方式”为一组进行采集。标绘当前设备后，将上级设备和连接方式通过属性的方式录入到当前设备中，上级设备可以在已经采集的设备中进行选择，连接方式可以选电缆，架空线等，按照采集设备要求不同，还需从不同角度进行拍照，物理杆塔采集界面如图 3所示。记录完成后，设备之间会通过所选连接方式进行连接，并展示在地图上，省去了手动绘制连接线的工作，也避免了手绘可能产生的连接关系错误。

2) 箱表关系采集。箱表关系采集是营配贯通低压采集最重要的环节，直接关系到户变关系是否正确。计量箱采集需要在地图上进行标绘，通过红外模块扫码或手动输入计量箱资产编号，并按照实际情况填写计量箱行列数量。生成网格功能可以产生相应行列数的网格，如图 4，网格上所示行列号即电能表所在位置，通过扫描电能表条码能够快速在用户台账中进行查询，将结果关联到计量箱上，并准确记录电能表所在行列号。

3) 数据导出。由于表格需要导出为excel格式的，这里调用工具类库jxl.jar对excel进行操作。通过读取SQLite数据库中低压设备数据，根据其关联关系，按照模板格式生成新的表格，如运行杆塔，电缆段等。移动端与服务器端的通信采用SMB协议，移动端可以远程下载用户台账离线地图包等数据，也可以将成果数据发送至服务器端，由内业人员检查完成后直接导入电网GIS平台。

3 结束语

低压营配贯通采集系统在2015年应用于重庆市南岸区、长寿区、云阳县、南川区等营配贯通采集项目，顺利完成了约13 000个台区，159万户的低压数据采集。同样大小台区下，外业部分相较于传统纸质标绘方式，时间减少一半，错误率由以往的6%下降至0.5%；内业部分导出即为成果，省去了人工转录的步骤，有效减少了人力成本和时间成本的支出。实践证明，该系统能满足营配贯通项目低压数据的采集要求，为按期完成营配贯通工作提供了有力保障，同时为后续维护工作提供了新的思路与方法。

由于本次研究时间有限，系统仍存在许多不足与待改进的地方，后续研究将在以下方面进行深入研究：

1) 数据采集流程比较固定，无法跨设备采集或反向采集，后续将进行改进。

2) 系统可扩展性不高，暂时无法应用到高压数据采集及其他行业中，后续将会增加可定制模块，提高复用性。