基于奧維地圖的規(guī)劃可視化研究與應用

徐沛東，羅宗杰，周艷偉，文彬

（廣東電網(wǎng)責任有限公司湛江供電局，廣東 湛江 524005）

0 引言

智能電網(wǎng)建設已成當今時代電網(wǎng)發(fā)展的潮流，引領(lǐng)著各種新型傳感器、監(jiān)測及通信等軟硬件技術(shù)的發(fā)展，由此產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)的信息，傳統(tǒng)電網(wǎng)在信息處理能力與信息表達方式上存在的弊端逐漸顯露，已無法滿足“大數(shù)據(jù)”時代的發(fā)展要求。電網(wǎng)規(guī)劃以這些數(shù)據(jù)為依據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、不確定因素多、涉及領(lǐng)域廣等特點。因此，如何從電網(wǎng)的“數(shù)據(jù)海洋”中提取、整合、清洗、篩選出電網(wǎng)運行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且運用人類信息感知與思維邏輯的方式實現(xiàn)高效的信息加工，以直觀、生動的可視化方式傳遞給電網(wǎng)運行人員，提高電網(wǎng)運行人員對于電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)與信息的感知能力與分析效率，成為智能電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的道路上亟需解決的關(guān)鍵性問題[1]。

目前南網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)在功能上，已實現(xiàn)對各個電網(wǎng)核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提取、整合、清洗、篩選，但在規(guī)劃輔助決策方面仍存在一些不足，缺少后評價指標展示，尤其在與電網(wǎng)發(fā)展密切相關(guān)的政府規(guī)劃、土規(guī)、工程建設指標等方面未有效整合，在新能源、充電站、保底電網(wǎng)方面未有綜合統(tǒng)一，缺少有效的可視化展示平臺把項目庫的規(guī)劃成果進行展示，不能全方位支持配網(wǎng)精準規(guī)劃[2]。

1 基于奧維地圖的可視化方法

1.1 奧維地圖的特點

奧維地圖是一款專業(yè)且功能強大的地圖導航軟件，該地圖集成了Google地圖、衛(wèi)星地圖、地形圖、Bing衛(wèi)星圖等高線地圖、三維地圖、百度地圖、搜狗地圖等多種網(wǎng)絡版電子地圖，除了精準的地圖導航功能外，還擁有全球地圖離線下載、全球語音導航、好友位置共享、軌跡記錄、實時路況、指南針、地圖標記收藏等功能[3]。

1.2 數(shù)據(jù)融合方法

GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)、輔助決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)、奧維地圖相互為獨立系統(tǒng)時，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)相互為孤島數(shù)據(jù)且不完整，不能滿足規(guī)劃可視化業(yè)務所需，無法全方位支持配電網(wǎng)精準規(guī)劃。數(shù)據(jù)融合為規(guī)劃可視化工作打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使數(shù)據(jù)展示、方案自動規(guī)劃等規(guī)劃操作成為依托[4]。

奧維規(guī)劃可視化終端“收藏夾”數(shù)據(jù)采用服務端統(tǒng)一存儲管理，通過登錄鑒權(quán)的奧維客戶端可下載或上傳數(shù)據(jù)權(quán)限范圍內(nèi)相關(guān)奧維地圖數(shù)據(jù)。奧維地圖數(shù)據(jù)與輔助決策系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據(jù)、GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過可視化規(guī)劃服務端進行數(shù)據(jù)融合，使奧維地圖數(shù)據(jù)在規(guī)劃可視化終端展示時具備相關(guān)業(yè)務屬性。輔助決策系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源分為兩種[5]：接口對接與數(shù)據(jù)文件導入，其結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

1.3 基于奧維地圖的可視化展示方法

1.3.1 多圖層展示

奧維規(guī)劃可視化終端以多圖層樹狀結(jié)構(gòu)展示數(shù)據(jù)內(nèi)容，圖層結(jié)構(gòu)由規(guī)劃可視化系統(tǒng)統(tǒng)一定義管理，其規(guī)則是按照行政區(qū)域及具體圖層業(yè)務用途劃分，可有效控制畫面復雜度，圖層結(jié)構(gòu)有供電分區(qū)、電網(wǎng)現(xiàn)狀、負荷預測、問題庫、項目庫、電網(wǎng)診斷。

1.3.2 圖表及文檔展示

針對空間信息的圖上展示需求，在深入了解圖標、線型展示規(guī)范的基礎(chǔ)上，采用圖表及文檔的形式進行展示，包括設備信息與經(jīng)緯度數(shù)據(jù)詳情、問題設備以特定約束形式顯示（如顯示不同顏色、大小、透明度等）、問題設備的問題清單詳情、自動規(guī)劃方案展示等，從而將簡單的電網(wǎng)圖形提升為相關(guān)信息的高效集中展示窗口[6]。

1.3.3 人機交互

支持人工調(diào)整規(guī)劃方案，包括手工增加工程內(nèi)容、調(diào)整設備位置、設置相應參數(shù)，并且記錄調(diào)整后的內(nèi)容，對人工調(diào)整后的自動規(guī)劃方案進行校驗，返回校驗結(jié)果及詳情，并生成規(guī)劃方案報告。具體包括方案是否通過狀態(tài)及通過后的方案指標提升情況、工程造價情況、工期情況等。

綜上所述，基于奧維地圖的可視化展示具有獨特的規(guī)范、高效、靈活等優(yōu)勢，十分適于作為電網(wǎng)信息可視化展示的主要手段運用于配網(wǎng)精準規(guī)劃。

2 可視化平臺集成與方法庫開發(fā)

運用GIS系統(tǒng)電網(wǎng)設備地理坐標信息與奧維地圖同步技術(shù)，以南網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合政府規(guī)劃、土地利用規(guī)劃，構(gòu)建各個數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)基于奧維地圖的電網(wǎng)可視化規(guī)劃及展示，其平臺技術(shù)架構(gòu)如圖2所示[7-9]。

2.1 奧維規(guī)劃可視化終端

用戶通過奧維規(guī)劃可視化終端操作可實現(xiàn)對電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)的獲取，并通過該平臺編輯數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載，本地新增、修改、刪除的數(shù)據(jù)會同步至服務端，從而對規(guī)劃數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。下面逐一介紹各個功能。

2.1.1 登陸和數(shù)據(jù)管理

登錄初始化實現(xiàn)登錄鑒權(quán)、終端鑒權(quán)、終端連接、數(shù)據(jù)權(quán)限過濾、功能菜單推送加載等功能操作。

數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)奧維收藏夾圖層結(jié)構(gòu)及圖層數(shù)據(jù)的下載、上傳操作，即用戶可根據(jù)自己的數(shù)據(jù)權(quán)限下載規(guī)劃可視化系統(tǒng)服務端的奧維數(shù)據(jù)，也可將本地新增、修改、刪除的數(shù)據(jù)同步至服務端，實現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理[10]。

2.1.2 電氣設備多功能面板

電氣設備多功能面板是一個綜合信息展示及交互操作的功能性面板，通過點擊奧維地圖中具體某個電氣對象觸發(fā)，彈出對話框功能面板。主要功能針對某一電氣對象（如饋線、變電站、低壓臺區(qū)等）的設備詳情信息展示、問題庫/項目庫信息展示及項目規(guī)劃操作、負荷預測操作。該功能是圍繞某一電氣設備功能操作的入口之一。

2.1.3 地塊編輯管理

地塊編輯管理功能由四個子功能組成：地塊區(qū)域繪制、地塊基礎(chǔ)信息管理、地塊與設備關(guān)聯(lián)管理、地塊負荷預測。

（1）地塊區(qū)域繪制功能。通過奧維客戶端多邊形繪制功能完成，并且將繪制完成后的地塊數(shù)據(jù)保存至“區(qū)域負荷預測”圖層下統(tǒng)一管理。

（2）地塊基礎(chǔ)信息管理功能。實現(xiàn)地塊負荷預測相關(guān)數(shù)據(jù)如面積、用地性質(zhì)、負荷密度、用地系數(shù)等信息的增刪改操作，并且將數(shù)據(jù)提交至服務端統(tǒng)一管理。

（3）地塊與設備關(guān)聯(lián)管理功能。實現(xiàn)該地塊內(nèi)所關(guān)聯(lián)包含的設備如變電站、低壓臺區(qū)、饋線之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系管理，作為后續(xù)區(qū)域負荷預測的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之一。

（4）地塊負荷預測功能。根據(jù)上述功能所存儲數(shù)據(jù)按照區(qū)域空間負荷密度算法實現(xiàn)當前單個地塊的負荷預測功能。

2.1.4 區(qū)域負荷預測

區(qū)域負荷預測使用空間負荷密度負荷測試算法實現(xiàn)行政區(qū)域負荷預測、饋線區(qū)域負荷預測、變電站區(qū)域負荷預測、地塊區(qū)域負荷預測功能。通過區(qū)域負荷預測功能面板實現(xiàn)用戶交互操作，預測未來五年負荷情況，并可按照地塊的用地性質(zhì)進行分類統(tǒng)計且支持信息下鉆查看具體地塊負荷預測列表。

2.1.5 問題庫展示

問題庫以問題對象分類對應的多圖層方式在奧維可視化規(guī)劃終端展示，分別是饋線問題對象圖層、配變問題對象圖層，并可在對應圖層中查看具體對象問題庫詳情，作為項目規(guī)劃功能的操作入口實現(xiàn)項目規(guī)劃相關(guān)功能。在問題庫功能面板中可檢索查看饋線、配變、用戶負荷報裝問題庫列表及詳情。具體包括如下內(nèi)容。

（1）對片區(qū)、變電站、中壓線路、低壓臺區(qū)等進行問題管理。

（2）能夠為問題庫中的問題提供解決措施。

（3）問題庫能關(guān)聯(lián)對應的項目庫。

（4）統(tǒng)計分析變電站、中壓線路、低壓臺區(qū)等問題庫，可以根據(jù)進度進行動態(tài)更新。

2.1.6 項目庫展示

項目庫圖層以項目名稱為文件夾獨立圖層方式可視化展示項目規(guī)劃內(nèi)容，含括電氣設備如饋線、臺區(qū)等，且通過問題庫進行項目可視化規(guī)劃操作也在該圖層內(nèi)完成，上述問題庫章節(jié)已做描述。

項目庫功能面板實現(xiàn)項目庫的相關(guān)操作含括：項目庫數(shù)據(jù)檢索、項目庫詳情查看、關(guān)聯(lián)問題庫數(shù)據(jù)詳情查看、報告下載等功能。具體包括如下內(nèi)容。

（1）可以生成、導入項目庫。

（2）項目庫進度管理?？梢怨芾眄椖康倪M行狀態(tài)，動態(tài)更新項目信息。

（3）多個項目可以整合成新項目，項目可以一鍵導出。

（4）可以根據(jù)問題庫里面的解決措施生成項目庫，并結(jié)合導入規(guī)劃項目庫，進行分類整理。

（5）利用規(guī)劃專家?guī)炖锩娴慕?jīng)驗值、公式進行工程造價（輸變電工程、中低壓工程）估算（如在奧維地圖上手工繪制一條線路進行計算造價）、工期、停電時間、電壓合格率估算。

（6）可以對某聯(lián)絡線路進行可轉(zhuǎn)供電分析，如新建一條線路后，對與其相關(guān)的線路的影響，可轉(zhuǎn)供電情況。

2.1.7 電動汽車充電樁模塊

根據(jù)電動汽車發(fā)展，對電動汽車保有量進行預測，預測充電樁布點，輔助配電網(wǎng)規(guī)劃建設時考慮電動汽車發(fā)展需求，全方位支持配網(wǎng)精準規(guī)劃。運用客戶端調(diào)用接口服務端選定區(qū)域負荷預測接口，返回該區(qū)域未來五年負荷預測結(jié)果。

2.1.8 新能源與保底電網(wǎng)規(guī)劃顯示

基于奧維地圖的保底電網(wǎng)規(guī)劃，可以直觀看到歷史自然災害的影響深度及廣度、保底負荷和保障電源的分布情況，并能有效結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃建設，統(tǒng)籌兼顧，避免大拆大建。運用客戶端調(diào)用接口服務端選定區(qū)域負荷預測接口，返回該區(qū)域未來五年負荷預測結(jié)果。

2.2 可視化規(guī)劃服務終端

用戶終端功能實現(xiàn)的服務、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)對接通過可視化規(guī)劃服務端統(tǒng)一管理。下面逐一介紹各個功能。

2.2.1 奧維地圖數(shù)據(jù)管理

奧維數(shù)據(jù)是由奧維收藏夾多圖層數(shù)據(jù)、奧維地塊關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)、奧維終端注冊數(shù)據(jù)幾部分組成，并通過規(guī)劃可視化服務端統(tǒng)一存儲管理。用戶在奧維終端對數(shù)據(jù)的操作如新增、修改、刪除都會同步至規(guī)劃可視化服務端，其他用戶也可通過相應數(shù)據(jù)權(quán)限將數(shù)據(jù)從服務端同步至終端。為規(guī)范及方便統(tǒng)一管理，奧維收藏夾基礎(chǔ)圖層結(jié)構(gòu)由規(guī)劃可視化服務端統(tǒng)一規(guī)劃制定終端不得修改。奧維數(shù)據(jù)的管理也含括奧維終端與規(guī)劃可視化服務端的連接管理。

奧維收藏夾多圖層數(shù)據(jù)是由規(guī)劃部門人員將自己所負責區(qū)域的已有奧維數(shù)據(jù)通過以下兩種方式上傳至規(guī)劃可視化服務端：奧維終端數(shù)據(jù)管理奧維數(shù)據(jù)上傳功能、規(guī)劃可視化服務端提供上傳奧維客戶端導出的“.ovjson”文件功能。

奧維地塊關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)是地塊數(shù)據(jù)與饋線、變電站的關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)，是完成空間負荷密度算法實現(xiàn)負荷預測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由奧維終端的地塊管理功能實現(xiàn)功能操作，規(guī)劃可視化服務端負責統(tǒng)一管理及維護。

奧維終端注冊數(shù)據(jù)是奧維終端與規(guī)劃可視化服務端合法建立連接鑒權(quán)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，規(guī)劃可視化服務端負責管理及維護。

2.2.2 輔助決策數(shù)據(jù)管理

輔助決策數(shù)據(jù)來源于輔助決策系統(tǒng)，是規(guī)劃可視化的業(yè)務基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。輔助決策數(shù)據(jù)的獲取方式有兩種：手工文件導入、數(shù)據(jù)接口同步。輔助決策數(shù)據(jù)的范圍主要包括：用電概況、報裝情況、負荷預測、中壓線路、中壓公用配電線路安全隱患及殘舊線路明細、配電通信網(wǎng)業(yè)務覆蓋情況表、低壓臺區(qū)、問題庫、中低壓配電網(wǎng)基建規(guī)劃項目庫、中低壓配電網(wǎng)生產(chǎn)修理規(guī)劃項目庫、存在增量配電網(wǎng)風險區(qū)域情況、電動汽車充電基礎(chǔ)設施規(guī)劃方案、110千伏及以下電源情況、高壓配電網(wǎng)變電站基本情況表、高壓配電網(wǎng)線路基本情況表、高壓配電網(wǎng)主變基本情況表。

2.2.3 GIS數(shù)據(jù)管理

GIS數(shù)據(jù)來源于GIS系統(tǒng)，是電氣設備的核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（設備ID、設備經(jīng)緯度、設備歸屬、設備基礎(chǔ)屬性等），是規(guī)劃可視化的業(yè)務基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。GIS數(shù)據(jù)的獲取方式有兩種：手工文件導入、數(shù)據(jù)接口同步。GIS數(shù)據(jù)有兩種數(shù)據(jù)形式：圖模數(shù)據(jù)（SVG公共圖形和CIM模型）、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

2.2.4 接口管理

接口管理功能是可視化服務終端為奧維規(guī)劃可視化終端提供的一項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理服務，主要實現(xiàn)接口配置管理、接口日志管理、接口鑒權(quán)管理等功能。

接口配置管理：實現(xiàn)與課題一、輔助決策系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)接口對接相關(guān)配置參數(shù)的管理。包括接口地址配置、說明配置、關(guān)鍵參數(shù)配置等。

接口日志管理：實現(xiàn)接口通訊日志的記錄及查看功能。

接口鑒權(quán)管理：實現(xiàn)接口通訊安全相關(guān)鑒權(quán)信息的管理。包括鑒權(quán)令牌、ip限制等。

2.2.5 單位組織

單位組織功能是可視化服務終端為奧維規(guī)劃可視化終端提供的一項管理服務，主要實現(xiàn)用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、機構(gòu)管理等功能。

用戶管理：對系統(tǒng)用戶進行管理，可查看、新增、修改、刪除系統(tǒng)的用戶，修改密碼和設置用戶所屬的角色（一個用戶可以對應多個角色）。

角色管理：對系統(tǒng)角色進行管理，可查看、新增、修改、刪除系統(tǒng)的角色，并設置角色可擁有的菜單和按鈕權(quán)限。

權(quán)限管理：系統(tǒng)將所有菜單，功能按鈕都當作權(quán)限資源來管理。

機構(gòu)管理：對系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)進行管理，可查看、新增、修改、刪除系統(tǒng)的機構(gòu)，并設置用戶與機構(gòu)的歸屬關(guān)系。

2.2.6 系統(tǒng)監(jiān)控

系統(tǒng)監(jiān)控功能是可視化服務終端為奧維規(guī)劃可視化終端提供的一項監(jiān)控服務，主要實現(xiàn)日志管理、連接池監(jiān)視、系統(tǒng)管理監(jiān)控、定時任務及其運行情況等功能。

日志管理：記錄用戶操作的日志，與具體業(yè)務無關(guān)，遠程服務的調(diào)用都是通過統(tǒng)一的門面（Facade），門面是提供可拔插的日志接口，可根據(jù)實際需要，加載相應的日志操作類，實現(xiàn)日記的記錄功能。

連接池監(jiān)視：數(shù)據(jù)庫連接信息監(jiān)控，數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)、SQL監(jiān)控、SQL防火墻、Session監(jiān)控。

系統(tǒng)監(jiān)控管理：展示硬件服務器信息。

定時任務：提供后臺定時任務執(zhí)行基礎(chǔ)框架，并管理定時任務的新增、刪除、修改如定時任務執(zhí)行者的指定、執(zhí)行時間的指定以及定時任務是否開啟。

定時任務運行情況：監(jiān)控每個定時任務的執(zhí)行情況，含括運行時間、是否成功以及運行詳情等。

2.2.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能是可視化服務終端為奧維規(guī)劃可視化終端提供的一項管理服務，主要實現(xiàn)菜單管理、字典管理、地塊用地性質(zhì)參照字典管理等功能。

菜單管理：對系統(tǒng)功能菜單進行管理，可查看、新增、修改、刪除系統(tǒng)的功能模塊

字典管理：系統(tǒng)的配置參數(shù)變更，不影響系統(tǒng)持續(xù)運行，系統(tǒng)提供參數(shù)配置管理的界面，把參數(shù)信息保存在數(shù)據(jù)庫中，并提供刷新功能，全局改變系統(tǒng)的參數(shù)。數(shù)據(jù)字典內(nèi)容基于Redis中間件緩存在內(nèi)存中提升系統(tǒng)性能。

地塊用地性質(zhì)參照字典管理：對系統(tǒng)地塊用地性質(zhì)參照字典進行管理，可查看、新增、修改、刪除系統(tǒng)的功能模塊，是地塊區(qū)域負荷預測所需基本參數(shù)。

3 結(jié)論

本文所開發(fā)的基于奧維地圖的可視化平臺，目前已應用于湛江電網(wǎng)。所采用數(shù)據(jù)為2019年湛江電網(wǎng)的實際數(shù)據(jù)。本文用奧維地圖強大的設計功能與地理信息展現(xiàn)技術(shù)進行二次開發(fā)，研究運用南網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)（二期）的電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、GIS系統(tǒng)電網(wǎng)設備地理坐標信息與奧維地圖同步技術(shù)以及政府規(guī)劃、土地規(guī)劃在奧維地圖上實現(xiàn)拓撲連接、方案設計，并且實現(xiàn)負荷預測、電網(wǎng)診斷、規(guī)劃方案設計、估算投資等功能，將成果通過可視化展示結(jié)果。研究考慮電動汽車的發(fā)展需求全方位支持電網(wǎng)精準規(guī)劃，并且考慮自然災害對湛江電網(wǎng)的影響、保底負荷需求和抗災保障電源等關(guān)鍵信息，結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃建設情況，進行湛江地區(qū)差異化保底電網(wǎng)規(guī)劃。