電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案設(shè)計與研究

陳星

摘要：文章介紹了電網(wǎng)建設(shè)前期工作所面臨的挑戰(zhàn)及現(xiàn)狀，并提出了一種基于智慧前期方案的設(shè)想。該方案融合了遙感勘測、智能識別、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，旨在設(shè)計一種基于前期現(xiàn)場信息采集和智能分析技術(shù)的解決協(xié)調(diào)行政許可等各類工作的輔助決策平臺。通過多規(guī)合一法規(guī)平臺、案例分析以及知識的提取等技術(shù)手段，為電網(wǎng)建設(shè)項目提供決策支持和輔助管理。該方案的目標在于提高電網(wǎng)建設(shè)前期工作的效率和質(zhì)量，降低前期費用，為電網(wǎng)建設(shè)的智慧化發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)建設(shè)前期；智慧方案；信息統(tǒng)籌；輔助決策

中圖分類號：TP311? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）09-0113-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

0 背景介紹

電網(wǎng)建設(shè)的前期工作需要在工程批復(fù)文件劃定的費用范圍內(nèi)，協(xié)調(diào)地上地下物權(quán)屬方，理順各利益相關(guān)方的訴求，在合理的周期內(nèi)獲得各項行政許可，幫助電網(wǎng)建設(shè)項目按時開工建設(shè)。

變電站和輸電線路地籍權(quán)屬復(fù)雜，途徑行政區(qū)鄉(xiāng)俗各異，許可部門和涉及法規(guī)眾多，協(xié)調(diào)工作鏈條長。實施過程中，證照辦理難，法規(guī)依據(jù)參差不齊，行政許可時間周期長；前期發(fā)生的補償費用控制難。

根據(jù)電網(wǎng)建設(shè)精細化發(fā)展的需要，建設(shè)管理單位嘗試結(jié)合智慧建設(shè)的理念，在建設(shè)開始前將初設(shè)階段的圖紙信息通過地理信息遙感采集現(xiàn)場復(fù)現(xiàn)，智能識別和分析現(xiàn)場地形地貌和社會信息，結(jié)合歷史經(jīng)驗，預(yù)判前期協(xié)調(diào)工作和預(yù)估前期擬發(fā)生費用。并將長期以來在協(xié)調(diào)工作中積累的管理經(jīng)驗經(jīng)由大數(shù)據(jù)存儲，通過人工智能開展輔助決策。打造前期狀態(tài)感知、多規(guī)合一、經(jīng)驗共享的開放式智慧前期輔助決策平臺。

1 對電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案的設(shè)想

在工程建設(shè)前期，甚至在項目前期階段，工程項目建設(shè)管理單位提前介入，通過導(dǎo)入規(guī)劃設(shè)計階段變電站站址和輸電線路塔基位置坐標，建立起數(shù)字化的工程模型。第二步通過遙感勘測，實地采集前期場地圖像，描述現(xiàn)場地表情況。第三步智能識別地上附著物種類、數(shù)量，開展路徑標示，進行村鎮(zhèn)道路現(xiàn)場導(dǎo)航。第四步智能匹配地籍信息、行政區(qū)劃、行業(yè)法規(guī)和相同區(qū)域案例數(shù)據(jù)。第五步按行政區(qū)和施工涉及物的權(quán)屬單位不同，提示施工證照辦理手續(xù)流程，同時根據(jù)量價模型智能估算施工前期費用。同時在智能決策過程中，可以通過在電力黃線范圍內(nèi)人工調(diào)整塔位等，進行施工方案優(yōu)化和決策建議。

附屬應(yīng)用包括：根據(jù)權(quán)屬差異提示優(yōu)化證照辦理路徑，需求文檔提示和上傳分享，以及對施工遇阻點開展跨領(lǐng)域?qū)＜視h，對施工前期中眾多協(xié)調(diào)會議內(nèi)容的及時分享等。

1.1 電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案總覽

研究目標：1） 采用遙感和無人機技術(shù)，實現(xiàn)前期現(xiàn)場信息的采集校核和智能識別[1]；2） 打造法規(guī)和案例庫，實現(xiàn)云端化；3） 實現(xiàn)現(xiàn)場地理數(shù)據(jù)、法規(guī)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)的有效組織和統(tǒng)籌管理；4） 實現(xiàn)智慧前期管理的人工智能和大數(shù)據(jù)結(jié)合的輔助決策分析；5） 實現(xiàn)前期業(yè)務(wù)流的計算機輔助決策引導(dǎo)和管理；6） 為后期的智慧建設(shè)等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)內(nèi)容，推動智慧建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)展。

適用階段：智慧前期項目應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)之前。亦適用于電網(wǎng)建設(shè)全生命周期。在建設(shè)前期，使建設(shè)單位有據(jù)可核，有法可循。對于建設(shè)期和投入使用的項目，利用智慧前期成果和平臺可對項目進行反饋跟蹤和評估。平臺數(shù)據(jù)接口開放，數(shù)據(jù)共享，可以容納更多的用戶方。

1.2 電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案的內(nèi)容

1.2.1 規(guī)劃或初設(shè)選址的現(xiàn)場遙感勘測

對項目規(guī)劃設(shè)計方案進行地理信息的現(xiàn)場遙感勘測，實地采集前期場地圖像，智能分析規(guī)劃地址的地籍信息/用地性質(zhì)（用于證照辦理預(yù)判），場地要素（地表、地下物）的種類、數(shù)量，匹配對應(yīng)權(quán)屬區(qū)縣和部門。

1.2.2 多規(guī)合一法規(guī)平臺

收集規(guī)劃、交通、環(huán)保、水務(wù)、綠化等部門法規(guī)，積累上海各區(qū)縣的行政規(guī)定，依據(jù)政策法規(guī)進行條款抽取，建立模型檢查項目是否符合相關(guān)政策法規(guī)，給出報警和建議。建立一個依法合規(guī)、多規(guī)合一的法規(guī)庫。

實現(xiàn)審批方與建設(shè)項目間的信息流動，疊加各行業(yè)規(guī)劃信息（如河道規(guī)劃、綠化規(guī)劃等），協(xié)調(diào)各方規(guī)劃存在的矛盾，為各部門和各權(quán)屬行政區(qū)審批過程中的溝通和協(xié)調(diào)提供信息；使電網(wǎng)建設(shè)符合規(guī)劃，使報審、決策、協(xié)調(diào)更高效。

1.2.3 案例分析和知識的提取

沉淀不同行政區(qū)縣、不同時期、不同部門的電網(wǎng)前期案例和協(xié)調(diào)經(jīng)驗。對案例數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化存儲，通過深度學(xué)習等技術(shù)完成對案例的模塊化提取，為新建項目提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)和依據(jù)。

1.2.4 基于GIS的多源數(shù)據(jù)輔助決策系統(tǒng)

立體遙測、精確識別、法規(guī)案例分類判別，為建設(shè)規(guī)劃、拆遷、建設(shè)實施、后期管理等提供依據(jù)，便于決策。同時基于GIS進行數(shù)據(jù)可視化，提供信息查詢、信息統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析功能。還可從不同的角度和不同尺度來審查規(guī)劃方案，進行多方案對比，使審批更直觀、更全面。

1.2.5 異構(gòu)多源數(shù)據(jù)的融合

基于三維空間數(shù)據(jù)把大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)與電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)分層結(jié)合，搭建一個分層的多源融合的電力大數(shù)據(jù)處理方案。具體為把用于大數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)層、特征層及決策層與電力實際應(yīng)用的數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)集成管理層以及應(yīng)用層一一對應(yīng)，實現(xiàn)一個基于大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)的融合框架，提高處理速度，優(yōu)化性能[2]。

1.2.6 精準投資的前期費用預(yù)估

在現(xiàn)場地理要素、多規(guī)合一平臺基礎(chǔ)上，調(diào)用案例（專家）庫、圖像分析的成果，探索適合電力建設(shè)前期的精準預(yù)算數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)前期合同與地理標志物的一一對應(yīng)，縮小與結(jié)算的差距。

1.2.7 工作流梳理再造

對需許可進場或證照辦理的不同行政區(qū)縣、獨立權(quán)屬部門內(nèi)部不同鏈條的關(guān)鍵崗位和差異流程進行梳理，對其進行個性化提示，形成個性化的工作方法和流程路徑。

1.2.8 專家會議支持系統(tǒng)

會議支持系統(tǒng)可依據(jù)上會項目情況，統(tǒng)一調(diào)閱項目技術(shù)文檔、方案、圖形資源、圖上標繪，實現(xiàn)項目的集中討論和快速決策，節(jié)約報批時間，提高決策效率。

2 電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案關(guān)鍵技術(shù)

智慧前期方案涉及人工智能、3S技術(shù)、大數(shù)據(jù)、邊緣計算和云計算等關(guān)鍵技術(shù)。其中，人工智能為智慧前期輔助決策的關(guān)鍵，包括：地理信息建模，行政區(qū)及行業(yè)法規(guī)匹配，案例庫經(jīng)驗抽取，施工證照流程提示、智能計價前期費用等。

2.1 定位及導(dǎo)航技術(shù)

數(shù)字圖生成、圖紙與地理信息融合、場勘測都需要精準定位。以智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、增強現(xiàn)實等為主要應(yīng)用方向定位服務(wù)，提供不同的服務(wù)體驗，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景，也存在不同的難題需要解決。深入研究各種定位技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場勘測、站內(nèi)（線內(nèi)）導(dǎo)航為系統(tǒng)數(shù)字化、智能化應(yīng)用提供有力保障。

2.2 空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)

空間分析是對于地理空間現(xiàn)象的定量研究，通過對空間數(shù)據(jù)的操縱和計算使其以不同形式展現(xiàn)，并可提取潛在信息[3]。項目前期勘測數(shù)據(jù)、影像轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)、設(shè)計數(shù)據(jù)都涉及大量空間地理信息，進行空間分析、提高信息的精準度，完成建筑紅線等控制是分析的主要手段。

2.3 基于GIS的智能航片識別技術(shù)

研究各類圖像處理、機器學(xué)習算法，訓(xùn)練適合電力造價、賠償估算的數(shù)據(jù)集，提取影像中各類地物的特征，計算其統(tǒng)計信息，完成航片要素的自動識別，實現(xiàn)對航片圖像識別結(jié)果矢量化，生成電子地圖，并實現(xiàn)電子地圖的編輯軟件。

2.4 工程數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)換方法研究

研究以人工智能相關(guān)的圖像識別、深度學(xué)習技術(shù)，并結(jié)合遙感技術(shù)，對工程前期數(shù)據(jù)進行自動分類、判別、數(shù)字化，現(xiàn)場要素識別和智能權(quán)屬匹配，形成工程建設(shè)輔助決策方案。

2.5 基于深度學(xué)習的輔助決策研究

從案例庫和專家處獲取知識，形成智慧前期知識庫，根據(jù)知識庫進行推理，最終形成專家系統(tǒng)，結(jié)合專家系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，對過往案例庫進行知識抽取，涉及案例分析、知識提取、知識庫建立等問題。開展前期費用預(yù)估和工作流引導(dǎo)優(yōu)化應(yīng)用。

3 電網(wǎng)建設(shè)智慧前期方案預(yù)期成果

1） 打造前期現(xiàn)場狀態(tài)感知、依法合規(guī)、經(jīng)驗沉淀的開放式智慧前期輔助決策平臺，節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)前期工作的時間成本和經(jīng)濟成本；2） 在工程前期管理中用先進勘測技術(shù)進行突破，選取試點項目先行實踐，積極探索，形成實踐總結(jié)，對傳統(tǒng)前期工作進行數(shù)字化和智能支撐；3） 開放式平臺允許前期管理各方加入，數(shù)據(jù)共享并合作，為規(guī)劃、設(shè)計、項目管理、施工、評估提供決策依據(jù)。

4 實施方案

系統(tǒng)分為服務(wù)軟件（App端）和客戶端軟件（PC端）。服務(wù)軟件分為服務(wù)軟件和智能識別軟件兩部分。識別軟件主要完成航片、衛(wèi)片的智能識別，完成地圖數(shù)字化。服務(wù)軟件完成數(shù)據(jù)處理、勘測、流程、法規(guī)和專家會議系統(tǒng)服務(wù)。客戶端軟件分為網(wǎng)頁端軟件和移動應(yīng)用軟件（App） ，供用戶使用完成系統(tǒng)操作、管理和應(yīng)用等功能[4]。

數(shù)據(jù)采集，建立專家?guī)?、案例庫、法?guī)庫；流程管理設(shè)計服務(wù)端設(shè)計；App設(shè)計；遙感圖像分析軟件設(shè)計；合規(guī)及多規(guī)合一軟件設(shè)計。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的前期工作依靠人工跑現(xiàn)場，而變電站和輸電線路桿塔落點位置難找，周邊情況復(fù)雜，前期協(xié)調(diào)鏈條因現(xiàn)場情況而異，往往靠經(jīng)驗積累。相關(guān)人員一旦調(diào)換，繼任者須花費較長時間才能完全掌握前期工作流程。且前期工作涉及各類圖紙、法規(guī)、賠償?shù)雀黝悢?shù)據(jù)資料分散在不同系統(tǒng)、表現(xiàn)層次和管理部門等都不同，各類數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)關(guān)系很難明晰，缺乏有效的信息平臺對這些資源進行整合和系統(tǒng)性管理，形成了前期工作數(shù)據(jù)的一個個“信息孤島”，造成信息及時反饋難、共享差，信息資源極大浪費[5]。

應(yīng)用智慧前期方案，實現(xiàn)輸配電走廊數(shù)字立體影像和要素自動識別，完成影像、圖紙、模型的智慧對比，建立工程前期智慧采集與定位平臺，完成工程前期建筑紅線線路通道、綠地、苗林、房屋等輪廓、坐標、退居等信息一體化智慧分析。結(jié)合造價分析知識，建立起具有智能化、簡潔化、高度整合的大數(shù)據(jù)智慧處理的工程前期造價智能分析平臺；實現(xiàn)行政數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)的有效組織和統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)智慧前期管理的人工智能（AI） 和大數(shù)據(jù)（Big Data） 結(jié)合的輔助決策分析，實現(xiàn)智慧前期數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的云端化，為后期的智慧建設(shè)等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)內(nèi)容，推動智慧建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展。

參考文獻：

[1] 丁曉生.無人機遙感技術(shù)的水利水電工程施工現(xiàn)場監(jiān)控[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2021，21（12）：61-64，69.

[2] 米加威.基于大數(shù)據(jù)的多源信息融合技術(shù)在電力系統(tǒng)中的研究及應(yīng)用[D].天津：天津理工大學(xué)，2019.

[3] 田勁松，薛華柱.GIS空間分析理論與實踐[M].北京：中國原子能出版社，2018.

[4] 陸凱鳳，丁皓磊，韓笑梅，等.電力建設(shè)數(shù)字化智能評價系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（36）：20-24，27.

[5] 周愛民.有色金屬進展-第二卷-有色金屬礦業(yè)：1996-2005[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2007.

【通聯(lián)編輯：梁書】