數據圖層化分析方法輔助電網基建業務管理的應用探索

張辰雨 范永學 丁 磊 李湛蓉

（北京國電通網絡技術有限公司）

0 引言

為深入踐行綠色發展理念，響應“雙化協同”的戰略要求和數字中國建設布局規劃，助力碳達峰、碳中和的實現，能源行業數字化智能化發展轉型勢在必行。電力系統正向清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動、智能友好的新型系統加快演進。

建設新型電力系統，要求電網基建加強大數據在工程建設領域的融合創新應用。電網基建工程存在地域性、分散性、復雜性、獨特性［1-2］，其數據管理具有地域廣、種類多、規模大、變化頻、可回溯等特點，傳統的信息化架構難以支撐。利用大數據技術，實現配電網科學運維、電網精準調度［3］、電力質量和供需情況精細化管控、實時監測和災害預警［4］、電網基建施工裝備數字化協同［5］、電網基建工程造價管理［6］等，幫助提高電力行業的管理水平和智能化水平。進一步的，通過信息圖形化、可視化技術，能夠幫助用戶更直觀高效的運用電網大數據，實現對工程的全方位、精細化管理，充分發揮數據價值［7-8］。電網數據可視化分析、智能化發展的相關研究大多基于地理信息系統（Gеogrарhic Ⅰnformаtion Systеm，GⅠS），利用三維可視化模型［9-10］、高清影像數據、BⅠM技術［11］等反映電網工程建設數據，對各類數據進行集成管理，打破信息孤島，更好的服務于工程評審、基建施工、生產管控，為電網基建業務管理的數字化、精細化、智能化發展提供支撐。

為適應電網數字新基建的發展要求，充分發揮電網基建的數據價值，本文探究了數據圖層化分析方法在電網基建中的應用，以各類電網基建資源的統一結構化管理和可視化展現，打破基建各專業協同壁壘，實現異源數據融合與多源數據分析，釋放海量電網數據要素價值，支撐新型電力系統建設，助力“雙碳”目標實現和數字中國建設。

1 業務需求分析

隨著電網工程的規模擴大，數據量持續增長，數據要素的戰略地位和業務賦能的價值進一步凸顯。當前，電網行業重點針對“規劃、建設、運行”多態可視化融合，“時間、空間、狀態”多維數據融合，開展電網數字化、可視化、智能化建設。電網建設作為規劃、運行的中間橋梁，數字化智能化發展具有重要意義?，F階段，電網行業建設態數據采集和業務場景應用能力已經達到了一定的水平，但在異源數據處理、多源數據協同融合分析等方面仍存在明顯的短板。

異源數據處理過程繁瑣低效。電網基建管理過程中，各個參與方都依賴于大量的結構化和非結構化數據來進行日常管理和輔助決策。其中，項目內部數據涉及地理位置、施工進度、資源分配、風險評估等多個方面，外部數據涉及氣象監測與預報數據、多規環境數據等。各類數據分散在不同的系統和平臺中，工程本體數據未實現在線化、結構化，容易造成信息孤島，且數據獲取、整合和分析過程繁瑣、低效。亟需統一平臺，貫通電網基建業務數據、公共空間數據，依托GⅠS平臺，將各類結構化數據進行圖層化處理，輔以視頻監控、BⅠM/GⅠM三維模型等非結構化數據，應用圖層化、可視化分析方法促進電網基建高質量發展。

多源數據協同融合分析不足。電網基建管理過程中，盡管已有各類數據分析方式來滿足專業性的需求，但基建各專業、各環節緊密相關，且受天氣、電網建設環境、地質信息等外部因素的影響，多源數據協同融合分析有助于提升電網建設過程把控的質效。亟需基于GⅠS和各類圖層數據，實現工程信息匯總、項目地理位置、施工進度和其他空間數據的可視化分析，輔助管理人員全面快速掌握在建工程信息、理解海量復雜數據中隱藏的業務價值，進行合理及時的決策。

2 應用設計

鑒于電網基建過程中，存在異源數據處理過程繁瑣低效、多源數據協同融合分析不足的問題。本文探究了數據圖層化分析方法在電網基建管理中的應用，基于GⅠS，集成并圖層化處理異源數據，在統一平臺進行多源數據融合分析，幫助管理人員高效及時把控電網基建全過程，助力電網數字新基建高質量發展。

2.1 總體架構

基于分層分類設計的理念，電網基建數據圖層化分析方法的總體架構分為支撐層、服務層、應用層，如圖1所示。支撐層依托于企業中臺能力，其中技術中臺提供基礎技術底座，業務中臺與數據中臺提供數據支撐。服務層依托于GⅠS二三維技術能力，構建組態化電網建設一張圖可視化引擎。應用層以業務需求為導向，分為基礎應用和圖層疊加應用，聚焦電網建設各專業協同，提供構建配置化為主、定制化為輔模式，高效靈活搭建PC端、大屏端多種形式業務應用。

圖1 總體架構圖

2.2 基礎功能

基于電網基建數據圖層化分析方法的總體架構設計，圍繞電網基建業務管理痛點難點設計功能應用，包含數據圖層構建、二維三維融合、模擬運輸導航、視頻接入比對、線路通道漫游、圖上預警告警及圖上計算統計。

（1）數據圖層構建。將電網基建數據進行圖層化構建，為圖層疊加應用奠定基礎，后續可根據業務分析需求和數據接入情況進行擴展。圖層包括線路工程路徑圖、變電站站址分布圖、地理信息圖、地質信息圖、生態敏感區圖、生態紅線分布圖、土壤擾動專題圖、臺風專題圖、雷電專題圖、暴風專題圖、地震專題圖、舞動專題圖等。

（2）二維三維融合。接入地形、影像、GⅠM、點云、參數化建模等三維空間數據，實現數據匯聚融合展示；提供二維地圖服務、衛星影像、坐標數據轉換、平面圖紙展示，以及三維文件解析、模型可視化等功能。

（3）模擬運輸導航。在地圖上模擬施工物資運輸場景，反應真實的路況情況，如交通擁堵、道路施工等信息，智能分析、準確預估物資到貨時間，為工程建設計劃推進提供支持，如圖2所示。

圖2 模擬運輸導航

（4）視頻接入比對，通過接入現場施工的實時視頻信息，建立視頻流與電網基建作業點空間位置的關聯關系，在地圖上精確展示各類視頻設備的安裝位置，實現視頻接入和展示、視頻實時調閱與回放，如圖3所示。對違規作業進行智能識別，在地圖上告警提示，為現場作業現場安全管控、督察提供支撐。

圖3 視頻接入比對

（5）線路通道漫游，基于GⅠS地圖和相關圖層信息，實現對輸變電工程建設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、生態敏感區、生態紅線等，為工程施工的進度、安全、質量的判斷提供依據。

圖4 線路通道漫游

（6）圖上預警告警，基于各類圖層數據，根據業務需求比對不同場景的歷史、現在及未來的時態數據或地理空間數據，分析可能產生的風險事件，并進行預警告警，提升應急處置能力。

（7）圖上計算統計，提供自定義區域的數據統計分析、線路三跨分析、距離測算等計算統計功能，滿足電網基建業務特殊應用場景的數據分析需求。

2.3 圖層疊加應用功能

依托前述基礎功能，根據電網基建業務需求，通過自動化技術及數據中臺貫通，匯集地理地質、氣候氣象、多規環境、網架建設、工程關鍵數據，在時間、空間維度進行圖層化、可視化建設，結合視頻、BⅠM/GⅠM三維模型等多元的數據展示形式，使數據分析從單一維度擴展到多維度，提升數據挖掘的深度和廣度預期，圖層逐級穿透以實現統一平臺展現不同層級數據信息，實現建設工程的多種業務場景實時追蹤、智能分析、自動預警。幫助電網基建業務管理降本增效、縮短發現問題的時間，提高解決問題的效率。

3 應用效果分析

通過臺風專題圖層與作業點分布圖層的疊加，系統從氣象中心實時獲取臺風路徑信息，自動測算未來72h內臺風路徑影響的現場作業范圍，形成受影響的工程清單，并及時給工程管理人員發送短信和預警信息。在臺風來臨前提前防控，制定應對措施，確保安全風險受控可控，有效預防現場安全事故的發生，最大程度減少臺風給工程現場帶來的損失。

通過線路工程路徑圖與生態環保專題圖的疊加，在圖上實現線路路徑與生態敏感區區域范圍的自動坐標比對，智能分析工程施工坐標是否進入生態敏感區、禁止建設區域等。如涉生態敏感區，根據關鍵條件設計的閾值自動生成重大變動結論，對構成變動條件的工程生成重大變動風險預警單，并通過短信消息及時通知工程管理人員核查。工程管理人員通過查看單個工程重大變動對比結論，及時組織評審專家進行施工圖設計審評，判斷是否需重新取得環評批復文件。杜絕在工程前期因環境變動風險導致工程建設延期，確保工程順利開工、合法建設。

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

4 結束語

電網基建數據圖層化分析方法接入多方異源數據，以圖形化、可視化、智能化的方式將電網工程建設時間、空間及狀態等信息在數字空間進行精準映射、直觀展現，疊加自然保護、人文遺跡、生態紅線等數據，以及污區、雷區、冰區、地震、臺風等信息，利用圖層疊置實現多源數據融合分析，對電網建設全局進行感知分析，對整體態勢預測預警，助力解決電網基建痛點堵點，提升用戶體驗和管理效率。

在基建數字化轉型的新形勢下，充分調研業務現狀，把握基建“過程性、基礎性、移動性、外部性”特征，推動基建全過程、全要素、全參與方數字化升級，是電網基建業務發展的必然要求。數據圖層化分析方法的應用能夠為電網基建業務管理提質增效，是電網基建數字化升級的有效途徑。