基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)

龔偉 黃順權(quán) 鄒亮?xí)? 馮昭

關(guān)鍵詞：GIS地圖；屬性數(shù)據(jù)；管理平臺(tái)；可視化；巡檢數(shù)據(jù)；配網(wǎng)

1引言

為了提高配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理效能，使電網(wǎng)管理具有高標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，滿足更多用戶的用電服務(wù)需求，應(yīng)將開發(fā)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)管理平臺(tái)作為前提條件，通過(guò)對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)日寸感知與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)末端配電行為的管理[1]。為全面落實(shí)并推進(jìn)此項(xiàng)工作，電力管理單位引進(jìn)了GIS地圖作為支撐，其中GIS技術(shù)屬于一種以數(shù)字化技術(shù)為載體，并在信息化技術(shù)基礎(chǔ)上，衍生而出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)。此技術(shù)可以根據(jù)終端需求，主動(dòng)搜索、存儲(chǔ)、處理、分析地理定位數(shù)據(jù)。目前，此技術(shù)已在電力、交通、物流、地理規(guī)劃、教育等行業(yè)中廣泛使用。但在研究中發(fā)現(xiàn)，將GIS技術(shù)與地圖進(jìn)行適配，并以此為依據(jù)進(jìn)行配網(wǎng)管理等工作的研究仍存在空白[2]。因此，本文引進(jìn)GIS地圖，對(duì)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)的開發(fā)展開研究，旨在通過(guò)此設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)手工查找管理數(shù)據(jù)等工作存在的不足，使巡檢數(shù)據(jù)管理能夠滿足日益增長(zhǎng)的可視化管理要求。

2配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行的規(guī)范化管理，應(yīng)在開發(fā)平臺(tái)前明確配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)具有種類繁多、屬性多樣性等特點(diǎn)，巡檢數(shù)據(jù)基本可以被劃分為2類：屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)。考慮到電力數(shù)字圖的分析需求，配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)的開發(fā)參照C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。設(shè)計(jì)內(nèi)容如圖1所示。

從圖1可以看出，開發(fā)的配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)由3層構(gòu)成，由上到下依次為界面層、邏輯層與數(shù)據(jù)層。其中，界面層主要用于展示配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理成果，中間層為邏輯層，涉及多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理，處理后的數(shù)據(jù)在統(tǒng)一格式后被錄入計(jì)算機(jī)終端，存儲(chǔ)在GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)中整體包含GIS地圖和SOL Server兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，前者包括GIS數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，這2部分?jǐn)?shù)據(jù)都是通過(guò)ArCSDE實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)的：SOL Server數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)ADO.NET實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)，并將電力配網(wǎng)巡檢中的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)按照規(guī)范存儲(chǔ)。

3服務(wù)器選型

為確保開發(fā)的平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)揮預(yù)期作用，開展相關(guān)研究前，對(duì)此平臺(tái)中的服務(wù)器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。根據(jù)此項(xiàng)工作的需求，選用NF5280M5機(jī)架式服務(wù)器作為該平臺(tái)的主要硬件，設(shè)計(jì)服務(wù)器集成在平臺(tái)中使用時(shí)的技術(shù)參數(shù)[4]。如表1所列。

按照上述方式，配置配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)中的主要硬件設(shè)備。

4配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)采集

由于配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)中存在大量的圖文數(shù)據(jù)，因此可以認(rèn)為配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)管理難度較大，為實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的管理，需要按照規(guī)范設(shè)計(jì)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)的采集。在用戶服務(wù)區(qū)域登錄平臺(tái)終端，建立外部數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、成果數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通信連接，使用數(shù)據(jù)引擎直接讀取有效數(shù)據(jù)。完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集后，按照表2的格式，生成1個(gè)數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[5]。

按照上述方式，完成對(duì)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)的采集與管理。

5基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)連接

完成上述設(shè)計(jì)后，引進(jìn)GIS地圖，設(shè)計(jì)配網(wǎng)巡檢屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)的連接。在此過(guò)程中，收集配網(wǎng)巡檢區(qū)域內(nèi)與地圖相關(guān)的所有信息，利用副本復(fù)制電力管理終端單位的地圖資料檔案，參照Map Info提供的MIF，MID，DXF等多種形式的交換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，生成用于描述配網(wǎng)區(qū)域的電子地圖。在此過(guò)程中，應(yīng)明確MIF文件和MID文件分別為文字和．DXF格式。因此，從電力管理終端單位復(fù)制的原圖資料，必須先進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，以生成Map Info所支持的MIF和MID格式，在此基礎(chǔ)上，用Map Info中的Import命令進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)人。其中，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理過(guò)程為：

6可視化管理模塊部署

在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理終端劃分為多個(gè)功能模塊，為確保管理工作達(dá)到預(yù)期效果，設(shè)計(jì)可視化管理模塊的綜合部署。在此過(guò)程中，為每個(gè)功能模塊分配圖文的輸入、編輯、顯示、圖元數(shù)據(jù)同步更新等功能。將圖元分為點(diǎn)、線、面3種類型，按層次差異進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。例如，變壓器層中僅存有變壓器圖元，而不同電壓等級(jí)線路可以用不同顏色、線寬來(lái)區(qū)別。

通過(guò)在GIS地圖中點(diǎn)選出圖元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其屬性信息的查詢。對(duì)所選地區(qū)圖元信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并在進(jìn)行空間數(shù)據(jù)查詢與管理時(shí)，輸入所需的圖元，在功率圖上實(shí)現(xiàn)圖元的位置顯示，以實(shí)現(xiàn)基于SQL語(yǔ)句的查詢，在查詢過(guò)程中，選擇異或并等不同查詢方式，最終將平臺(tái)分析的結(jié)果以圖表形式呈現(xiàn)。按照上述方式，對(duì)可視化模塊進(jìn)行部署，完成基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)。

7對(duì)比實(shí)驗(yàn)

上文從硬件與軟件2個(gè)方面，完成了基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)成果的檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

為在巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)提供一個(gè)相對(duì)良好的運(yùn)行環(huán)境，按照表3所列內(nèi)容，設(shè)計(jì)平臺(tái)開發(fā)與運(yùn)行技術(shù)條件。

按照上述方式，完成配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)開發(fā)與運(yùn)行技術(shù)條件的配置。在此基礎(chǔ)上，將本文開發(fā)的平臺(tái)集成在測(cè)試環(huán)境中，設(shè)計(jì)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)的管理方法。建立平臺(tái)與計(jì)算機(jī)終端之間的通信連接，主動(dòng)采集配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)，并引進(jìn)GIS地圖，連接配網(wǎng)巡檢屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)平臺(tái)可視化管理模塊的部署，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)的可視化管理。完成上述設(shè)計(jì)后，引進(jìn)基于信息深度融合的管理平臺(tái)、基于“RPA+AI”的管理平臺(tái)，將其作為對(duì)照組1平臺(tái)與對(duì)照組2平臺(tái)，在確保對(duì)照組平臺(tái)接人配網(wǎng)終端后，使用本文平臺(tái)與對(duì)照組平臺(tái)，對(duì)屬性數(shù)據(jù)與圖文數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。對(duì)管理過(guò)程中屬性數(shù)據(jù)與圖文數(shù)據(jù)的CPU占用率進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算式為：

從圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，3種平臺(tái)中，只有本文平臺(tái)在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理時(shí)，屬性數(shù)據(jù)與圖文數(shù)據(jù)的CPU占用率滿足<80%的要求，而對(duì)照組平臺(tái)1與對(duì)照組平臺(tái)2均出現(xiàn)了CPU占用率>80%的情況。因此，在完成上述實(shí)驗(yàn)后，得到如下的結(jié)論：相較于對(duì)照組平臺(tái)，本文開發(fā)的基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)可以在實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)高效率管理的同時(shí)，保證管理中屬性數(shù)據(jù)與圖文數(shù)據(jù)的CPU占用率滿足終端需求。

8結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，為了確保配網(wǎng)輸電網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，供電所需要定期委派一名巡檢人員，對(duì)配網(wǎng)中各級(jí)配電線路和附屬設(shè)施進(jìn)行安全檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)采取有效的措施，以確保電網(wǎng)的安全、可靠。本文通過(guò)配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)采集、基于GIS地圖的配網(wǎng)巡檢屬性數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)連接、可視化管理模塊部署，完成了配網(wǎng)巡檢數(shù)據(jù)可視化管理平臺(tái)的開發(fā)與設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果通過(guò)檢驗(yàn)后證明了其具有可行性，進(jìn)而為電力行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展提供技術(shù)支撐。