基于“互聯網+”輸變電工程云端信息共享系統設計

廣東電網有限責任公司廣州供電局 段 斐 鄧東華 羅 新 凌 宇

北京洛斯達科技發展有限公司 王 凱 陳伯林

隨著我國社會經濟的快速，近年來國內用電負荷逐漸增加，為保障國內用電量，擴建輸變電工程也隨之而來[1]。作為一個電力大國，我國存在人口數量多、面積廣闊、地域環境錯綜復雜等客觀因素，在輸變電工程建設中站址選擇和輸電路徑通常都是電力規劃設計的難點問題[2]。基于“互聯網+”的“智慧工程”系統[3]、“智能信息管理”系統[4]應用越來越廣泛，結合互聯網大數據時代發展要求，建設一個工程建設高效協同作業平臺，并利用平臺收集和處理多源數據，通過可視化手段創新建立電網工程協同作業模式，既可滿足工程管理的應用需要，也是響應國家大數據戰略，加快應用“云大物移智”等IT數字化新技術的具體工作要求[5]。

為此，本論文基于“互聯網+”技術，從系統數據庫建設、云端共享信息系統構建、平臺方案設計與應用三個方面展開研究，以期為其他相關研究提供技術參考。

1 系統數據庫建設

數據庫建設是云端信息共享系統的重要基礎，主要是指利用基礎地理空間信息、專題數據圖層、踏勘測繪數據、現狀電網信息等各類數據，建設前期工作數據庫，為協同設計、過程管控等項目前期、工程前期應用提供有力數據支撐，具體數據包括。

基礎空間數據。該數據是地圖中的背景數據，包括數字高程模型、高分辨率遙感影像、電子地圖數據、基礎地理矢量數據等；電網專題圖數據。該數據是指對冰區、污區等各類專題數據，按照電力行業標準，對各類專題數據進行分類分級體系建立，利用空間數據庫實現其屬性信息存儲、位置信息關聯等應用需求；工程勘測數據。該數據是可研過程中收資調查、方案比選形成數據。主要包括自然保護區、礦區、規劃區等通道影響因素范圍、位置和屬性等；電網空間數據。該數據主要包括公司掌握的現狀電網數據和規劃電網數據等，包括存量及規劃的輸電線路、變電站等，通過批量導入或局部繪制的方式，逐步將電網空間數據入庫發布，為選址選線工作提供數據支撐。

1.1 數據庫建設

第一階段為建庫準備：主要包括建庫方案制定、人員準備、軟硬件準備等；第二階段為數據處理及質量檢查：主要包括采集/收集數據處理，對入庫數據進行自檢、互檢、專檢、抽檢；第三階段為數據入庫：主要包括柵格數據、矢量數據、文本數據、元數據的檢查和運行測試入庫；第四階段為成果匯交：將入庫數據匯總分類，完成建庫過程；遙感影像數據在可研數據庫中的入庫，主要通過切片方式進行發布。在取得影像數據后，需要首先使用GIS平臺中的工具建立金字塔，為每張影像設置對應的坐標系。

非結構類數據通過在可研管控系統操作界面進行。在專項督導界面中，可以進行紀要、會議通知、科研專業、專項設計等文檔類數據的直接上傳，相關設計賬戶和管理賬戶可對文檔進行查看、下載等操作，方便信息查詢和管理督導；元數據產生伴隨著地理數據入庫、使用、更新、停止使用整個生命周期。BWMMS通過層次化機制管理元數據存儲資源，各個層次之間通過批量方式管理資源的分配，元數據存儲服務需要管理的資源包括索引節點、存放元數據的間接塊、目錄的數據塊等，資源管理者以批量的方式獲取元數據的邏輯存儲資源，其具體實現過程隨著地理數據，或其他相關數據的邏輯結構建立和物理存儲的完成而完成。

1.2 系統信息安全防護和權限管理

系統提供信息安全加密功能，對系統的設計資料提供安全保密措施。用戶登錄實名制+密碼，可以追溯到具體登錄人員的登錄名，電話等信息，在系統登錄時提供安全管理措施，確保系統專人專用，信息保密，對系統安全運行實時監控和維護；保存以及日常備份應用服務器和數據服務器，防止系統出現操作失誤或系統故障導致數據丟失，通過網絡備份的方式，實現系統的數據備份工作。

2 云端信息共享系統構建

基于室內與現場業務場景不同特點與工作銜接，對網頁端與移動端功能進行設計，開展“云端信息共享系統”的平臺建立。包括網頁端和移動端，其網絡安全管理系統部署拓撲結構如圖1所示。

“云端信息共享系統”后臺網頁端建設。后臺網頁端承擔輔助管理人員進行數據、用戶、安全訪問等管理維護工作。具體建設內容包括：數據的定期更新、發布等維護工作；對用戶信息、組織結構、角色權限等維護等管理；“云端信息共享系統”設計網頁端建設。設計網頁端用于輔助設計單位開展協同設計、成果提交、進度上報、經濟技術指標統計分析，在線開展站址和線路方案設計。根據平臺功能需求，對建庫數據進行歸類，設計單位通過該平臺能夠利用系統中的空間地理信息數據，以及通道和設計條件數據輔助線路設計，同時為管理部門提供設計管控功能，對可研設計過程的階段設計成果及統計結果進行集中展示與統計分析。

“云端信息共享系統”管理網頁端建設。云端信息共享系統網頁端用于輔助管理單位成果查詢和過程管理，全線工作進度在線統計，輔助管理單位開展協議多維度管理；“云端信息共享系統”移動端建設。移動端數據保持與網頁端信息同步，有效支持設計單位現場工作，并支持可研成果在線提交，更新工程實際進度，建立移動管理互動機制，有效加強工程進度高質量管控；網頁功能設計與實現。云端信息共享系統主要是利用互聯網+、地理信息系統、遙感等技術相結合，以高分辨率衛星影像、DEM和基礎地理數據等為基礎，以通道信息共享的網絡應用方式，為業主和設計單位構建統一的設計與管理平臺，一方面輔助設計院開展協同設計，另一方面輔助業主開展可視化管理。系統功能結構如圖2所示。

圖2 系統功能結構圖

3 平臺方案設計與應用

在粵港澳大灣區500kV外環中段工程，完成數據收集和建庫工作后，并結合用戶軟硬件環境，完成“云端信息共享系統”上線運行。依托輸變電工程設計原則，兼顧設計單位組織結構與業務要求，建立技術經濟指標體系，開展可研方案協同設計，促進工程協同精準優化，加強工程可研深度。

設計目錄樹配置：依據電力設計規范、國家設計、建設管理規定，選取目標網架試點工程，對自然地理、環境保護、城市規劃等各方影響因素進行分析歸納；建立線路設計、站址設計影響因素一覽表：將目錄樹影響因素按照障礙物、通道設計和設計條件進行歸類。障礙物中包括機場、各級規劃區、保護區、礦區、協議禁區、林區、水源地和文物八種重要障礙物；根據交叉跨越類別原則，通道設計障礙物分為各等級電力線、油氣管線、各級道路、河流、房屋等類別；設計條件數據根據工程地點的自然地理情況，按照冰區、舞動區、風區、污區、雷區進行歸集。

設計單位組織體系分析：電網工程可研設計依賴電氣、測量、水文、地質、結構等各專業信息溝通共享，形成綜合決策方案，實現方案協同設計。根據工程人員信息表建立工程用戶體系，將用戶配置到所負責的工程項目中，用戶之間進行設計協同互動。

線路協同設計應用分析：在可視化環境下，多專業基于平臺提供的影像、高程、專題圖等基礎數據基礎上，進行線路路徑的綜合比選、優化調整、方案對比分析、成果輸出等工作流程，如圖3所示為對比方案。通過配置亞米級近期的高清衛星影像和路線通道內等高線、障礙無信息等，使路徑選擇等設計工作結果更可靠；利用平臺高清衛星影像、等高線和可視化障礙物信息，設計人員對路徑方案進行可視化實時編輯，開展方案比選工作。

圖3 方案對比

站址協同設計應用分析：在可視化環境下，基于平臺提供的數據基礎上，站、線協同配合設計機制，以及站址位置（紅線、圍墻）、進出線走廊、水源、電源、敏感點等信息的管理，開展可研站址方案主要經濟技術指標統計工作；成果提交與進度上報應用研究分析：分類歸集前期工作成果，抽取在線提交、進度上報關鍵環節，合理抽象過程管理要點，開展輔助業主協調可研進度、精準考核設計質量，強化可研過程管控應用研究；現場踏勘及移動管控應用研究：分析設計人員前期工作現有踏勘工作流程、野外場景特點，結合設計人員所面臨的困難和限制性因素，梳理移動端應用需求。通過移動GIS、互聯網等相關技術，改善踏勘現場設計人員工作限制，輔助管理人員掌控現場重要信息，形成設計與管理在踏勘現場的互動機制。

4 結語

綜上，本文提出的云端信息共享系統融合了“設計數據、基礎地理信息、高精度遙感數據、電網專題數據”等多源數據構建統一數據庫，完成系統構建和上線，實現了多單位、多專業在線協同設計、進度上報、信息采集等，實現了設計與管理的高效互動，支撐前期工作全過程追溯，將數字化成果應用于工程施工、建設等后續環節，具有更為廣闊的應用前景。

在特高壓工程可研階段首次運用“互聯網+通道數據”技術，為設計和管理用戶提供統一工作平臺，實現工程的可研協同設計和過程管控；相比于傳統的客戶端（C/S）的軟件系統，基于瀏覽器（B/S）的可研管控互聯網系統更加具有更好的應用推廣優勢；為設計各專業、各設計單位之間提供統一的協同工作平臺，實現了設計資料共享，提升了溝通和協作效率；沉淀工作過程數據和各專業可研成果，即數字化的通道信息、成果報告等，實現數字化成果自動匯集，為后續工程實施奠定工作基礎；借助統一的數據分類分級體系，促使設計單位動態積累形成標準化的數字化設計成果，利用多端數據同步技術，實現移動端與網頁端實時互通，促進現場踏勘工作順利開展。