基于“互聯(lián)網(wǎng)+”輸變電工程云端信息共享系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局 段 斐 鄧東華 羅 新 凌 宇

北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司 王 凱 陳伯林

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速，近年來(lái)國(guó)內(nèi)用電負(fù)荷逐漸增加，為保障國(guó)內(nèi)用電量，擴(kuò)建輸變電工程也隨之而來(lái)[1]。作為一個(gè)電力大國(guó)，我國(guó)存在人口數(shù)量多、面積廣闊、地域環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜等客觀因素，在輸變電工程建設(shè)中站址選擇和輸電路徑通常都是電力規(guī)劃設(shè)計(jì)的難點(diǎn)問(wèn)題[2]?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的“智慧工程”系統(tǒng)[3]、“智能信息管理”系統(tǒng)[4]應(yīng)用越來(lái)越廣泛，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展要求，建設(shè)一個(gè)工程建設(shè)高效協(xié)同作業(yè)平臺(tái)，并利用平臺(tái)收集和處理多源數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化手段創(chuàng)新建立電網(wǎng)工程協(xié)同作業(yè)模式，既可滿(mǎn)足工程管理的應(yīng)用需要，也是響應(yīng)國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快應(yīng)用“云大物移智”等IT數(shù)字化新技術(shù)的具體工作要求[5]。

為此，本論文基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、云端共享信息系統(tǒng)構(gòu)建、平臺(tái)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用三個(gè)方面展開(kāi)研究，以期為其他相關(guān)研究提供技術(shù)參考。

1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是云端信息共享系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，主要是指利用基礎(chǔ)地理空間信息、專(zhuān)題數(shù)據(jù)圖層、踏勘測(cè)繪數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀電網(wǎng)信息等各類(lèi)數(shù)據(jù)，建設(shè)前期工作數(shù)據(jù)庫(kù)，為協(xié)同設(shè)計(jì)、過(guò)程管控等項(xiàng)目前期、工程前期應(yīng)用提供有力數(shù)據(jù)支撐，具體數(shù)據(jù)包括。

基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是地圖中的背景數(shù)據(jù)，包括數(shù)字高程模型、高分辨率遙感影像、電子地圖數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)等；電網(wǎng)專(zhuān)題圖數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是指對(duì)冰區(qū)、污區(qū)等各類(lèi)專(zhuān)題數(shù)據(jù)，按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各類(lèi)專(zhuān)題數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)分級(jí)體系建立，利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)其屬性信息存儲(chǔ)、位置信息關(guān)聯(lián)等應(yīng)用需求；工程勘測(cè)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是可研過(guò)程中收資調(diào)查、方案比選形成數(shù)據(jù)。主要包括自然保護(hù)區(qū)、礦區(qū)、規(guī)劃區(qū)等通道影響因素范圍、位置和屬性等；電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)主要包括公司掌握的現(xiàn)狀電網(wǎng)數(shù)據(jù)和規(guī)劃電網(wǎng)數(shù)據(jù)等，包括存量及規(guī)劃的輸電線路、變電站等，通過(guò)批量導(dǎo)入或局部繪制的方式，逐步將電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)入庫(kù)發(fā)布，為選址選線工作提供數(shù)據(jù)支撐。

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

第一階段為建庫(kù)準(zhǔn)備：主要包括建庫(kù)方案制定、人員準(zhǔn)備、軟硬件準(zhǔn)備等；第二階段為數(shù)據(jù)處理及質(zhì)量檢查：主要包括采集/收集數(shù)據(jù)處理，對(duì)入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行自檢、互檢、專(zhuān)檢、抽檢；第三階段為數(shù)據(jù)入庫(kù)：主要包括柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)的檢查和運(yùn)行測(cè)試入庫(kù)；第四階段為成果匯交：將入庫(kù)數(shù)據(jù)匯總分類(lèi)，完成建庫(kù)過(guò)程；遙感影像數(shù)據(jù)在可研數(shù)據(jù)庫(kù)中的入庫(kù)，主要通過(guò)切片方式進(jìn)行發(fā)布。在取得影像數(shù)據(jù)后，需要首先使用GIS平臺(tái)中的工具建立金字塔，為每張影像設(shè)置對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系。

非結(jié)構(gòu)類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)在可研管控系統(tǒng)操作界面進(jìn)行。在專(zhuān)項(xiàng)督導(dǎo)界面中，可以進(jìn)行紀(jì)要、會(huì)議通知、科研專(zhuān)業(yè)、專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)等文檔類(lèi)數(shù)據(jù)的直接上傳，相關(guān)設(shè)計(jì)賬戶(hù)和管理賬戶(hù)可對(duì)文檔進(jìn)行查看、下載等操作，方便信息查詢(xún)和管理督導(dǎo)；元數(shù)據(jù)產(chǎn)生伴隨著地理數(shù)據(jù)入庫(kù)、使用、更新、停止使用整個(gè)生命周期。BWMMS通過(guò)層次化機(jī)制管理元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源，各個(gè)層次之間通過(guò)批量方式管理資源的分配，元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)需要管理的資源包括索引節(jié)點(diǎn)、存放元數(shù)據(jù)的間接塊、目錄的數(shù)據(jù)塊等，資源管理者以批量的方式獲取元數(shù)據(jù)的邏輯存儲(chǔ)資源，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程隨著地理數(shù)據(jù)，或其他相關(guān)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)建立和物理存儲(chǔ)的完成而完成。

1.2 系統(tǒng)信息安全防護(hù)和權(quán)限管理

系統(tǒng)提供信息安全加密功能，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料提供安全保密措施。用戶(hù)登錄實(shí)名制+密碼，可以追溯到具體登錄人員的登錄名，電話等信息，在系統(tǒng)登錄時(shí)提供安全管理措施，確保系統(tǒng)專(zhuān)人專(zhuān)用，信息保密，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和維護(hù)；保存以及日常備份應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，防止系統(tǒng)出現(xiàn)操作失誤或系統(tǒng)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)備份的方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份工作。

2 云端信息共享系統(tǒng)構(gòu)建

基于室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景不同特點(diǎn)與工作銜接，對(duì)網(wǎng)頁(yè)端與移動(dòng)端功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，開(kāi)展“云端信息共享系統(tǒng)”的平臺(tái)建立。包括網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端，其網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

“云端信息共享系統(tǒng)”后臺(tái)網(wǎng)頁(yè)端建設(shè)。后臺(tái)網(wǎng)頁(yè)端承擔(dān)輔助管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)、用戶(hù)、安全訪問(wèn)等管理維護(hù)工作。具體建設(shè)內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)的定期更新、發(fā)布等維護(hù)工作；對(duì)用戶(hù)信息、組織結(jié)構(gòu)、角色權(quán)限等維護(hù)等管理；“云端信息共享系統(tǒng)”設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)端建設(shè)。設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)端用于輔助設(shè)計(jì)單位開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì)、成果提交、進(jìn)度上報(bào)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析，在線開(kāi)展站址和線路方案設(shè)計(jì)。根據(jù)平臺(tái)功能需求，對(duì)建庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)，設(shè)計(jì)單位通過(guò)該平臺(tái)能夠利用系統(tǒng)中的空間地理信息數(shù)據(jù)，以及通道和設(shè)計(jì)條件數(shù)據(jù)輔助線路設(shè)計(jì)，同時(shí)為管理部門(mén)提供設(shè)計(jì)管控功能，對(duì)可研設(shè)計(jì)過(guò)程的階段設(shè)計(jì)成果及統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行集中展示與統(tǒng)計(jì)分析。

“云端信息共享系統(tǒng)”管理網(wǎng)頁(yè)端建設(shè)。云端信息共享系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)端用于輔助管理單位成果查詢(xún)和過(guò)程管理，全線工作進(jìn)度在線統(tǒng)計(jì)，輔助管理單位開(kāi)展協(xié)議多維度管理；“云端信息共享系統(tǒng)”移動(dòng)端建設(shè)。移動(dòng)端數(shù)據(jù)保持與網(wǎng)頁(yè)端信息同步，有效支持設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)工作，并支持可研成果在線提交，更新工程實(shí)際進(jìn)度，建立移動(dòng)管理互動(dòng)機(jī)制，有效加強(qiáng)工程進(jìn)度高質(zhì)量管控；網(wǎng)頁(yè)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。云端信息共享系統(tǒng)主要是利用互聯(lián)網(wǎng)+、地理信息系統(tǒng)、遙感等技術(shù)相結(jié)合，以高分辨率衛(wèi)星影像、DEM和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，以通道信息共享的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方式，為業(yè)主和設(shè)計(jì)單位構(gòu)建統(tǒng)一的設(shè)計(jì)與管理平臺(tái)，一方面輔助設(shè)計(jì)院開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì)，另一方面輔助業(yè)主開(kāi)展可視化管理。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3 平臺(tái)方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在粵港澳大灣區(qū)500kV外環(huán)中段工程，完成數(shù)據(jù)收集和建庫(kù)工作后，并結(jié)合用戶(hù)軟硬件環(huán)境，完成“云端信息共享系統(tǒng)”上線運(yùn)行。依托輸變電工程設(shè)計(jì)原則，兼顧設(shè)計(jì)單位組織結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)要求，建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系，開(kāi)展可研方案協(xié)同設(shè)計(jì)，促進(jìn)工程協(xié)同精準(zhǔn)優(yōu)化，加強(qiáng)工程可研深度。

設(shè)計(jì)目錄樹(shù)配置：依據(jù)電力設(shè)計(jì)規(guī)范、國(guó)家設(shè)計(jì)、建設(shè)管理規(guī)定，選取目標(biāo)網(wǎng)架試點(diǎn)工程，對(duì)自然地理、環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃等各方影響因素進(jìn)行分析歸納；建立線路設(shè)計(jì)、站址設(shè)計(jì)影響因素一覽表：將目錄樹(shù)影響因素按照障礙物、通道設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)條件進(jìn)行歸類(lèi)。障礙物中包括機(jī)場(chǎng)、各級(jí)規(guī)劃區(qū)、保護(hù)區(qū)、礦區(qū)、協(xié)議禁區(qū)、林區(qū)、水源地和文物八種重要障礙物；根據(jù)交叉跨越類(lèi)別原則，通道設(shè)計(jì)障礙物分為各等級(jí)電力線、油氣管線、各級(jí)道路、河流、房屋等類(lèi)別；設(shè)計(jì)條件數(shù)據(jù)根據(jù)工程地點(diǎn)的自然地理情況，按照冰區(qū)、舞動(dòng)區(qū)、風(fēng)區(qū)、污區(qū)、雷區(qū)進(jìn)行歸集。

設(shè)計(jì)單位組織體系分析：電網(wǎng)工程可研設(shè)計(jì)依賴(lài)電氣、測(cè)量、水文、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)等各專(zhuān)業(yè)信息溝通共享，形成綜合決策方案，實(shí)現(xiàn)方案協(xié)同設(shè)計(jì)。根據(jù)工程人員信息表建立工程用戶(hù)體系，將用戶(hù)配置到所負(fù)責(zé)的工程項(xiàng)目中，用戶(hù)之間進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同互動(dòng)。

線路協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用分析：在可視化環(huán)境下，多專(zhuān)業(yè)基于平臺(tái)提供的影像、高程、專(zhuān)題圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行線路路徑的綜合比選、優(yōu)化調(diào)整、方案對(duì)比分析、成果輸出等工作流程，如圖3所示為對(duì)比方案。通過(guò)配置亞米級(jí)近期的高清衛(wèi)星影像和路線通道內(nèi)等高線、障礙無(wú)信息等，使路徑選擇等設(shè)計(jì)工作結(jié)果更可靠；利用平臺(tái)高清衛(wèi)星影像、等高線和可視化障礙物信息，設(shè)計(jì)人員對(duì)路徑方案進(jìn)行可視化實(shí)時(shí)編輯，開(kāi)展方案比選工作。

圖3 方案對(duì)比

站址協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用分析：在可視化環(huán)境下，基于平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，站、線協(xié)同配合設(shè)計(jì)機(jī)制，以及站址位置（紅線、圍墻）、進(jìn)出線走廊、水源、電源、敏感點(diǎn)等信息的管理，開(kāi)展可研站址方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)工作；成果提交與進(jìn)度上報(bào)應(yīng)用研究分析：分類(lèi)歸集前期工作成果，抽取在線提交、進(jìn)度上報(bào)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理抽象過(guò)程管理要點(diǎn)，開(kāi)展輔助業(yè)主協(xié)調(diào)可研進(jìn)度、精準(zhǔn)考核設(shè)計(jì)質(zhì)量，強(qiáng)化可研過(guò)程管控應(yīng)用研究；現(xiàn)場(chǎng)踏勘及移動(dòng)管控應(yīng)用研究：分析設(shè)計(jì)人員前期工作現(xiàn)有踏勘工作流程、野外場(chǎng)景特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)人員所面臨的困難和限制性因素，梳理移動(dòng)端應(yīng)用需求。通過(guò)移動(dòng)GIS、互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)，改善踏勘現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)人員工作限制，輔助管理人員掌控現(xiàn)場(chǎng)重要信息，形成設(shè)計(jì)與管理在踏勘現(xiàn)場(chǎng)的互動(dòng)機(jī)制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，本文提出的云端信息共享系統(tǒng)融合了“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息、高精度遙感數(shù)據(jù)、電網(wǎng)專(zhuān)題數(shù)據(jù)”等多源數(shù)據(jù)構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，完成系統(tǒng)構(gòu)建和上線，實(shí)現(xiàn)了多單位、多專(zhuān)業(yè)在線協(xié)同設(shè)計(jì)、進(jìn)度上報(bào)、信息采集等，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與管理的高效互動(dòng)，支撐前期工作全過(guò)程追溯，將數(shù)字化成果應(yīng)用于工程施工、建設(shè)等后續(xù)環(huán)節(jié)，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。

在特高壓工程可研階段首次運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+通道數(shù)據(jù)”技術(shù)，為設(shè)計(jì)和管理用戶(hù)提供統(tǒng)一工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程的可研協(xié)同設(shè)計(jì)和過(guò)程管控；相比于傳統(tǒng)的客戶(hù)端（C/S）的軟件系統(tǒng)，基于瀏覽器（B/S）的可研管控互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)更加具有更好的應(yīng)用推廣優(yōu)勢(shì)；為設(shè)計(jì)各專(zhuān)業(yè)、各設(shè)計(jì)單位之間提供統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)資料共享，提升了溝通和協(xié)作效率；沉淀工作過(guò)程數(shù)據(jù)和各專(zhuān)業(yè)可研成果，即數(shù)字化的通道信息、成果報(bào)告等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成果自動(dòng)匯集，為后續(xù)工程實(shí)施奠定工作基礎(chǔ)；借助統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)體系，促使設(shè)計(jì)單位動(dòng)態(tài)積累形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化設(shè)計(jì)成果，利用多端數(shù)據(jù)同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端與網(wǎng)頁(yè)端實(shí)時(shí)互通，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作順利開(kāi)展。