电力设备的GIS数据采集及其系统建构张素君

电力设备的GIS数据采集及其系统建构张素君

张素君

（呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010010）

摘要：随着当前人民生活水平的提高以及社会的不断进步，电力行业也得到了一定的发展。不仅表现为电源和电网建设等，且还表现为电力GIS项目的发展。为了确保在电力GIS项目当中的数据采集工作和系统可以顺利的开展，结合具体某电力公司GIS项目当中的问题，介绍数据采集方法和系统构建路径，为今后具体问题的解决奠定基础。

关键词：电力设备；GIS数据；采集；系统建构

1电力GIS数据特点

电力设备是GIS管理的核心。电力GIS需要处理的数据多样，包括设备属性类信息、地理分布类信息、电网拓扑结构类信息和电网运行类信息等。在构造电力企业生产信息管理系统时，我们常用设备空间描述设备属性类信息；用地理空间描述设施地理分布类信息；用拓扑空间描述电网拓扑结构类信息；用电物理空间描述电网运行类信息。这四类信息形成的空间映射模型如下图所示。

在传统的GIS中加入时间、拓扑等信息后，就形成了空间、时间四维以及属性、拓扑、运行一体化的电力设备模型。基于设备台账的设备信息，基于点、线、面管理的几何信息，基于电气连接关系的拓扑信息，与基于设备运行的电物理信息，对电力设施同等重要。这四类属性数据在存储结构、数量、操作上均有较大差异。非关系数据库虽然有自身的一系列优势，但是不善于处理数据的“写”操作，对于那些频繁更新数据的应用要慎重考虑，相对于关系型数据库，非关系数据库无法进行表之间的关联操作、复杂的查询操作、不能添加索引等，现有的应用不可能完全适用于非关系数据库，盲目选择非关系型数据库进行数据存储反而会影响系统性能。但是，这并不意味着关系型数据库与非关系型数据库相互矛盾，它们只是从两个不同的角度来解决数据存储问题，二者互为补充，相辅相成。这就要求在实际应用中要充分考虑数据的特点和实际需求，选取合适的存储方案。

2系统构建原则

（1）其中规范性原则要求：系统需在数据采集到管理、技术流程到操作流程、数据质量到成果标准以及相关软件架构设计过程中，都需严格遵守相关设计规定。同时在其他架构设计以及技术规范方面也需按照相关要求进行；（2）实用性原则要求：系统设计过程，需充分考虑到应具备的各方面技术，能够满足快速处理、高效采集等系统需求。从而扩大电网设备采集技术的覆盖率，优化原有电力数据采集流程，实现电力数据自动化处理，极大程度上提高电力数据采集的工作效率；（3）可靠性原则要求：系统需采用模块化设计方法，以此提高软件的简洁度，使软件在设计、调试以及维护方面的操作更为简单及全面，以此保障软件在运行过程的可靠度；（4）可扩展性原则要求：在系统不仅要满足用户对系统的需求，还要考虑到该系统今后的发展。因此系统在设计方面需以柔性设计为出发点，全面考虑到系统各层的扩展性，以此保障该系统今后的扩展；（5）安全性原则要求：系统需遵照相关体系要求，并且还需结合电网相关业务的特点，采用相关安全手段为系统应用提供强力保障。

3实例应用分析

3.1某电厂实际情况

某电厂成立于1987年，属于其所在省份电力公司下的一流供电企业，肩负着全市的电力建设和供电的重任，同时还承担着传输省电网部分电能的任务。在该省份当中是输电枢纽的位置，覆盖面积达到了4800多平方公里。企业内现有职工人数为3090人，包含4个部室，基层工作单位个数为15个。截止到2017年12月31日，全局所拥有的变电站数量已经达到了51座。输电线路里程超过了1780公里。去年全局售电量超过了70亿千瓦，销售收入已经超过了45亿元。

3.2电力GIS数据管理整体架构

框架的最底层为物理层，包含传统的服务器以及基于Linux操作系统的Hadoop集群，物理层是实现海量存储与计算的基础，该层实现了数据的冗余备份、物理节点的扩充、计算节点的负载均衡等，物理层以分布式文件系统HDFS作为底层支持，并通过HDFS屏蔽底层的物理细节，物理层向上层提供了数据访问的统一接口。物理层之上是中间层，该层实现了功能的进一步封装，中间层主要包括HBase和MapReduce，它们通过HDFS提供的接口来存储海量电力GIS数据，并调用相应的服务对数据进行计算和分析。中间层之上是接口层，接口层主要调用中间层和物理层提供的服务；而应用层是电力GIS具体应用的集合，该层利用接口层提供的接口实现特定的分布式处理程序。基于上述架构所构建的电力平台图中，数据层的数据库包括分布式文件系统、HBase数据库、关系数据库和实时数据库，这些数据库的数据由电力GIS数据引擎进行统一管理，电力GIS数据引擎的主要工作是维护数据库中数据的一致性、券土层提供数据接入、查询、存储的统一接口。数据层之上是云计算支持平台及服务组件层，云计算支持平台提供了云计算环境下虚拟资源调度、分布式计算、分布式存储等服务；服务组件层是数据读写组件、空间分析组件、电力计算组件等组件的集合，每个组件都能实现特定的一组功能。组件层之上是服务层，该层封装了电力GIS的各类服务，包括基本地图服务、电网分析服务、元数据管理服务、电网分析服务等，应用层为电力GIS应用的集合，包括GIS功能和电力决策两大部分，应用层通过调用服务层的服务接口实现具体的应用，这些服务中有一部分是基于云平台提供的MapReduce实现的，以达到高性能计算的目的。

3.3数据采集和建库

（1）根据得到的基本资料完成统计工作，包含站房数量、配电杆塔数量等。（2）需要对测量区域的旅游地区进行购买；（3）询问线路起止点位置，再采用不同符号将其标注在地图上。（4）明确个人的任务。第一，记录杆塔的性质、材质、名称、高低压同杆情况，电缆头等；第二，记录电缆井的名称、井盖材质、装设地质、井底高程。记录积水、淤泥以及杂物等，采集电缆井的高程和平面坐标。第三，记录现场站房名称，箱变类型，装设的具体地址等。（5）拍摄照片，按照最初制定的需要采集的信息来完成图片的拍摄，并且命名时应当统一规范。（6）数据测量结束后返回到驻地，处理数据，处理数据的步骤如下：具体步骤为：第一，在“工程”当中找到“文件导入导出”，选择导出文件的具体类型，再点击确定，找到测量文件，文件类型“*.txt”为文件的格式类型。第二，将文件进行相应的转换，形成txt格式。借助于TGO软件来将得到的数据进行相应的转换，最终形成格式为“名称、高程和代码”的文件，形成了.csv格式，精油CASS处理后，打开CASS软件，找到“展控制点”，选择文件，编辑好之后需要删除掉辅助点。（7）对于模板表格当中应当填写相关的设备，确保设备及相关联的信息处于对应的业务系统当中，形成完善的数据信息。（8）按照模板标签页来整理数据，按照导出的数据具体特点来分类整理数据。（9）将数据填入到标准模板当中，其他地方不要动。每个杆塔上的物理杆ID只有一个，但是运行杆ID的数量却很多，应当和省电力公司的PMS系统ID相一致，采用ＲTK采集方法。除非周围有树木或者高层建筑物严重遮挡，信号比较差，才会和全站仪配合使用。全站仪在使用的过程中需要多人开展操作，但是在使用RTK则是可以节约大量的人力资源，包含变压器、横担、刀闸、开关、杆高、电压等级、所属线路、杆塔材质等都需要按照野外记录来准确的填写。而维度、经度和高程需要按照测量结果进行十进制转化。（10）对于照片的整理，即应当和表格当中杆塔的名称一致。（11）需要将自检数据填入到表格当中。（12）在数据提交之后，应当完成加密处理，将数据交给省公司数据组，便于检查和入库。

参考文献

[1]陶顺勇.多源多目视觉无人车GIS数据采集系统的设计与实现[D].华中师范大学,2014.

[2]方国锋.电网GIS数据采集质量控制系统开发研究[D].华北电力大学,2015.

[3]陈亮,王剑锋,单宝麟,解伟光,王炳辉.电力GIS数据采集系统设计与开发[J].测绘通报,2017,01:151-153.