張辰雨 范永學(xué) 丁 磊 李湛蓉

（北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司）

0 引言

為深入踐行綠色發(fā)展理念，響應(yīng)“雙化協(xié)同”的戰(zhàn)略要求和數(shù)字中國建設(shè)布局規(guī)劃，助力碳達(dá)峰、碳中和的實(shí)現(xiàn)，能源行業(yè)數(shù)字化智能化發(fā)展轉(zhuǎn)型勢在必行。電力系統(tǒng)正向清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動(dòng)、智能友好的新型系統(tǒng)加快演進(jìn)。

建設(shè)新型電力系統(tǒng)，要求電網(wǎng)基建加強(qiáng)大數(shù)據(jù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的融合創(chuàng)新應(yīng)用。電網(wǎng)基建工程存在地域性、分散性、復(fù)雜性、獨(dú)特性［1-2］，其數(shù)據(jù)管理具有地域廣、種類多、規(guī)模大、變化頻、可回溯等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的信息化架構(gòu)難以支撐。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)科學(xué)運(yùn)維、電網(wǎng)精準(zhǔn)調(diào)度［3］、電力質(zhì)量和供需情況精細(xì)化管控、實(shí)時(shí)監(jiān)測和災(zāi)害預(yù)警［4］、電網(wǎng)基建施工裝備數(shù)字化協(xié)同［5］、電網(wǎng)基建工程造價(jià)管理［6］等，幫助提高電力行業(yè)的管理水平和智能化水平。進(jìn)一步的，通過信息圖形化、可視化技術(shù)，能夠幫助用戶更直觀高效的運(yùn)用電網(wǎng)大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對工程的全方位、精細(xì)化管理，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值［7-8］。電網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化分析、智能化發(fā)展的相關(guān)研究大多基于地理信息系統(tǒng)（Gеogrарhic Ⅰnformаtion Systеm，GⅠS），利用三維可視化模型［9-10］、高清影像數(shù)據(jù)、BⅠM技術(shù)［11］等反映電網(wǎng)工程建設(shè)數(shù)據(jù)，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理，打破信息孤島，更好的服務(wù)于工程評(píng)審、基建施工、生產(chǎn)管控，為電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)管理的數(shù)字化、精細(xì)化、智能化發(fā)展提供支撐。

為適應(yīng)電網(wǎng)數(shù)字新基建的發(fā)展要求，充分發(fā)揮電網(wǎng)基建的數(shù)據(jù)價(jià)值，本文探究了數(shù)據(jù)圖層化分析方法在電網(wǎng)基建中的應(yīng)用，以各類電網(wǎng)基建資源的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化管理和可視化展現(xiàn)，打破基建各專業(yè)協(xié)同壁壘，實(shí)現(xiàn)異源數(shù)據(jù)融合與多源數(shù)據(jù)分析，釋放海量電網(wǎng)數(shù)據(jù)要素價(jià)值，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)和數(shù)字中國建設(shè)。

1 業(yè)務(wù)需求分析

隨著電網(wǎng)工程的規(guī)模擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量持續(xù)增長，數(shù)據(jù)要素的戰(zhàn)略地位和業(yè)務(wù)賦能的價(jià)值進(jìn)一步凸顯。當(dāng)前，電網(wǎng)行業(yè)重點(diǎn)針對“規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行”多態(tài)可視化融合，“時(shí)間、空間、狀態(tài)”多維數(shù)據(jù)融合，開展電網(wǎng)數(shù)字化、可視化、智能化建設(shè)。電網(wǎng)建設(shè)作為規(guī)劃、運(yùn)行的中間橋梁，數(shù)字化智能化發(fā)展具有重要意義。現(xiàn)階段，電網(wǎng)行業(yè)建設(shè)態(tài)數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)場景應(yīng)用能力已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，但在異源數(shù)據(jù)處理、多源數(shù)據(jù)協(xié)同融合分析等方面仍存在明顯的短板。

異源數(shù)據(jù)處理過程繁瑣低效。電網(wǎng)基建管理過程中，各個(gè)參與方都依賴于大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來進(jìn)行日常管理和輔助決策。其中，項(xiàng)目內(nèi)部數(shù)據(jù)涉及地理位置、施工進(jìn)度、資源分配、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等多個(gè)方面，外部數(shù)據(jù)涉及氣象監(jiān)測與預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、多規(guī)環(huán)境數(shù)據(jù)等。各類數(shù)據(jù)分散在不同的系統(tǒng)和平臺(tái)中，工程本體數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)在線化、結(jié)構(gòu)化，容易造成信息孤島，且數(shù)據(jù)獲取、整合和分析過程繁瑣、低效。亟需統(tǒng)一平臺(tái)，貫通電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、公共空間數(shù)據(jù)，依托GⅠS平臺(tái)，將各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行圖層化處理，輔以視頻監(jiān)控、BⅠM/GⅠM三維模型等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，應(yīng)用圖層化、可視化分析方法促進(jìn)電網(wǎng)基建高質(zhì)量發(fā)展。

多源數(shù)據(jù)協(xié)同融合分析不足。電網(wǎng)基建管理過程中，盡管已有各類數(shù)據(jù)分析方式來滿足專業(yè)性的需求，但基建各專業(yè)、各環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，且受天氣、電網(wǎng)建設(shè)環(huán)境、地質(zhì)信息等外部因素的影響，多源數(shù)據(jù)協(xié)同融合分析有助于提升電網(wǎng)建設(shè)過程把控的質(zhì)效。亟需基于GⅠS和各類圖層數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程信息匯總、項(xiàng)目地理位置、施工進(jìn)度和其他空間數(shù)據(jù)的可視化分析，輔助管理人員全面快速掌握在建工程信息、理解海量復(fù)雜數(shù)據(jù)中隱藏的業(yè)務(wù)價(jià)值，進(jìn)行合理及時(shí)的決策。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)

鑒于電網(wǎng)基建過程中，存在異源數(shù)據(jù)處理過程繁瑣低效、多源數(shù)據(jù)協(xié)同融合分析不足的問題。本文探究了數(shù)據(jù)圖層化分析方法在電網(wǎng)基建管理中的應(yīng)用，基于GⅠS，集成并圖層化處理異源數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合分析，幫助管理人員高效及時(shí)把控電網(wǎng)基建全過程，助力電網(wǎng)數(shù)字新基建高質(zhì)量發(fā)展。

2.1 總體架構(gòu)

基于分層分類設(shè)計(jì)的理念，電網(wǎng)基建數(shù)據(jù)圖層化分析方法的總體架構(gòu)分為支撐層、服務(wù)層、應(yīng)用層，如圖1所示。支撐層依托于企業(yè)中臺(tái)能力，其中技術(shù)中臺(tái)提供基礎(chǔ)技術(shù)底座，業(yè)務(wù)中臺(tái)與數(shù)據(jù)中臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐。服務(wù)層依托于GⅠS二三維技術(shù)能力，構(gòu)建組態(tài)化電網(wǎng)建設(shè)一張圖可視化引擎。應(yīng)用層以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，分為基礎(chǔ)應(yīng)用和圖層疊加應(yīng)用，聚焦電網(wǎng)建設(shè)各專業(yè)協(xié)同，提供構(gòu)建配置化為主、定制化為輔模式，高效靈活搭建PC端、大屏端多種形式業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖1 總體架構(gòu)圖

2.2 基礎(chǔ)功能

基于電網(wǎng)基建數(shù)據(jù)圖層化分析方法的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，圍繞電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)管理痛點(diǎn)難點(diǎn)設(shè)計(jì)功能應(yīng)用，包含數(shù)據(jù)圖層構(gòu)建、二維三維融合、模擬運(yùn)輸導(dǎo)航、視頻接入比對、線路通道漫游、圖上預(yù)警告警及圖上計(jì)算統(tǒng)計(jì)。

（1）數(shù)據(jù)圖層構(gòu)建。將電網(wǎng)基建數(shù)據(jù)進(jìn)行圖層化構(gòu)建，為圖層疊加應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，后續(xù)可根據(jù)業(yè)務(wù)分析需求和數(shù)據(jù)接入情況進(jìn)行擴(kuò)展。圖層包括線路工程路徑圖、變電站站址分布圖、地理信息圖、地質(zhì)信息圖、生態(tài)敏感區(qū)圖、生態(tài)紅線分布圖、土壤擾動(dòng)專題圖、臺(tái)風(fēng)專題圖、雷電專題圖、暴風(fēng)專題圖、地震專題圖、舞動(dòng)專題圖等。

（2）二維三維融合。接入地形、影像、GⅠM、點(diǎn)云、參數(shù)化建模等三維空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚融合展示；提供二維地圖服務(wù)、衛(wèi)星影像、坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、平面圖紙展示，以及三維文件解析、模型可視化等功能。

（3）模擬運(yùn)輸導(dǎo)航。在地圖上模擬施工物資運(yùn)輸場景，反應(yīng)真實(shí)的路況情況，如交通擁堵、道路施工等信息，智能分析、準(zhǔn)確預(yù)估物資到貨時(shí)間，為工程建設(shè)計(jì)劃推進(jìn)提供支持，如圖2所示。

圖2 模擬運(yùn)輸導(dǎo)航

（4）視頻接入比對，通過接入現(xiàn)場施工的實(shí)時(shí)視頻信息，建立視頻流與電網(wǎng)基建作業(yè)點(diǎn)空間位置的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在地圖上精確展示各類視頻設(shè)備的安裝位置，實(shí)現(xiàn)視頻接入和展示、視頻實(shí)時(shí)調(diào)閱與回放，如圖3所示。對違規(guī)作業(yè)進(jìn)行智能識(shí)別，在地圖上告警提示，為現(xiàn)場作業(yè)現(xiàn)場安全管控、督察提供支撐。

圖3 視頻接入比對

（5）線路通道漫游，基于GⅠS地圖和相關(guān)圖層信息，實(shí)現(xiàn)對輸變電工程建設(shè)線路沿線的漫游巡檢，如圖4所示，輔助研判是否存在交叉跨越、建筑阻擋，是否涉及草原林地、生態(tài)敏感區(qū)、生態(tài)紅線等，為工程施工的進(jìn)度、安全、質(zhì)量的判斷提供依據(jù)。

圖4 線路通道漫游

（6）圖上預(yù)警告警，基于各類圖層數(shù)據(jù)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求比對不同場景的歷史、現(xiàn)在及未來的時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)或地理空間數(shù)據(jù)，分析可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)事件，并進(jìn)行預(yù)警告警，提升應(yīng)急處置能力。

（7）圖上計(jì)算統(tǒng)計(jì)，提供自定義區(qū)域的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、線路三跨分析、距離測算等計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能，滿足電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)特殊應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)分析需求。

2.3 圖層疊加應(yīng)用功能

依托前述基礎(chǔ)功能，根據(jù)電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)需求，通過自動(dòng)化技術(shù)及數(shù)據(jù)中臺(tái)貫通，匯集地理地質(zhì)、氣候氣象、多規(guī)環(huán)境、網(wǎng)架建設(shè)、工程關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在時(shí)間、空間維度進(jìn)行圖層化、可視化建設(shè)，結(jié)合視頻、BⅠM/GⅠM三維模型等多元的數(shù)據(jù)展示形式，使數(shù)據(jù)分析從單一維度擴(kuò)展到多維度，提升數(shù)據(jù)挖掘的深度和廣度預(yù)期，圖層逐級(jí)穿透以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺(tái)展現(xiàn)不同層級(jí)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程的多種業(yè)務(wù)場景實(shí)時(shí)追蹤、智能分析、自動(dòng)預(yù)警。幫助電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)管理降本增效、縮短發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)間，提高解決問題的效率。

3 應(yīng)用效果分析

通過臺(tái)風(fēng)專題圖層與作業(yè)點(diǎn)分布圖層的疊加，系統(tǒng)從氣象中心實(shí)時(shí)獲取臺(tái)風(fēng)路徑信息，自動(dòng)測算未來72h內(nèi)臺(tái)風(fēng)路徑影響的現(xiàn)場作業(yè)范圍，形成受影響的工程清單，并及時(shí)給工程管理人員發(fā)送短信和預(yù)警信息。在臺(tái)風(fēng)來臨前提前防控，制定應(yīng)對措施，確保安全風(fēng)險(xiǎn)受控可控，有效預(yù)防現(xiàn)場安全事故的發(fā)生，最大程度減少臺(tái)風(fēng)給工程現(xiàn)場帶來的損失。

通過線路工程路徑圖與生態(tài)環(huán)保專題圖的疊加，在圖上實(shí)現(xiàn)線路路徑與生態(tài)敏感區(qū)區(qū)域范圍的自動(dòng)坐標(biāo)比對，智能分析工程施工坐標(biāo)是否進(jìn)入生態(tài)敏感區(qū)、禁止建設(shè)區(qū)域等。如涉生態(tài)敏感區(qū)，根據(jù)關(guān)鍵條件設(shè)計(jì)的閾值自動(dòng)生成重大變動(dòng)結(jié)論，對構(gòu)成變動(dòng)條件的工程生成重大變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警單，并通過短信消息及時(shí)通知工程管理人員核查。工程管理人員通過查看單個(gè)工程重大變動(dòng)對比結(jié)論，及時(shí)組織評(píng)審專家進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)審評(píng)，判斷是否需重新取得環(huán)評(píng)批復(fù)文件。杜絕在工程前期因環(huán)境變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致工程建設(shè)延期，確保工程順利開工、合法建設(shè)。

通過線路工程路徑圖、變電站站址分布圖與地質(zhì)信息圖層疊加，系統(tǒng)自動(dòng)分析桿塔坐標(biāo)、變電站站址坐標(biāo)所在位置的地質(zhì)體、地下水、斷層等地質(zhì)分布信息，與已預(yù)制的各種地質(zhì)情況需要采用的機(jī)械化施工裝備進(jìn)行匹配，自動(dòng)生成該線路或變電站的機(jī)械化施工裝備策劃方案。若該工程已編制工程機(jī)械化施工裝備策劃方案，系統(tǒng)將與之比對分析，判斷各工序施工裝備合理性，對不合理的工程進(jìn)行預(yù)警提醒，并形成機(jī)械化施工裝備策劃優(yōu)化建議方案推送至施工單位，其根據(jù)分析結(jié)果制定現(xiàn)場機(jī)械化施工方案。有效減少施工單位到現(xiàn)場勘察的成本與工作量，提升現(xiàn)場機(jī)械化施工應(yīng)用。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)基建數(shù)據(jù)圖層化分析方法接入多方異源數(shù)據(jù)，以圖形化、可視化、智能化的方式將電網(wǎng)工程建設(shè)時(shí)間、空間及狀態(tài)等信息在數(shù)字空間進(jìn)行精準(zhǔn)映射、直觀展現(xiàn)，疊加自然保護(hù)、人文遺跡、生態(tài)紅線等數(shù)據(jù)，以及污區(qū)、雷區(qū)、冰區(qū)、地震、臺(tái)風(fēng)等信息，利用圖層疊置實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合分析，對電網(wǎng)建設(shè)全局進(jìn)行感知分析，對整體態(tài)勢預(yù)測預(yù)警，助力解決電網(wǎng)基建痛點(diǎn)堵點(diǎn)，提升用戶體驗(yàn)和管理效率。

在基建數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新形勢下，充分調(diào)研業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，把握基建“過程性、基礎(chǔ)性、移動(dòng)性、外部性”特征，推動(dòng)基建全過程、全要素、全參與方數(shù)字化升級(jí)，是電網(wǎng)基建業(yè)務(wù)發(fā)展的必然要求。數(shù)據(jù)圖層化分析方法的應(yīng)用能夠?yàn)殡娋W(wǎng)基建業(yè)務(wù)管理提質(zhì)增效，是電網(wǎng)基建數(shù)字化升級(jí)的有效途徑。