《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》是國網山東省電力公司電力科學研究院、國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司、國網陝西省電力公司電力科學研究院、國家電網公司於2017年1月23日申請的專利,該專利申請號為2017100498824,公布號為CN106849353A,公布日為2017年6月13日,發明人是張永、趙岩、謝連科、臧玉魏、張廣洲、吳健、王飛、李勇、李華東、陳素紅、馬新剛、馮智慧、白曉春、張國英、劉輝。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》公開了一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法,根據輸變電工程相對應的地理信息,根據環境敏感對象的空間實體,確定生成的緩衝區形狀,並利用矢量算法和空間疊加,確定環境敏感區域範圍與大小,與監控中心進行數據互動與通信;對確定的環境敏感區域中設定的測點進行環境參數數據的採集,將採集的環境參數數據傳輸給監控中心;接收環境影響評價報告,提取相關的環評影響因素參數值,將獲取的各類影響因素指標與輸變電工程規劃各個階段對應匹配,採集輸變電工程施工各個階段的環保措施落實情況照片與視頻,同時接收輸變電工程驗收報告,提取相關環保措施驗收結果,將各個階段的相關數據傳輸給監控中心,對智慧型電網的建設意義重大。
2021年6月24日,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》獲得第二十二屆中國專利銀獎。
(概述圖為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》摘要附圖)
基本介紹
- 中文名:輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法
- 公布號:CN106849353A
- 申請人:國網山東省電力公司電力科學研究院、國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司、國網陝西省電力公司電力科學研究院、國家電網公司
- 發明人:張永、趙岩、謝連科、臧玉魏、張廣洲、吳健、王飛、李勇、李華東、陳素紅、馬新剛、馮智慧、白曉春、張國英、劉輝
- 申請號:2017100498824
- 申請日:2017年1月23日
- 公布日:2017年6月13日
- 地址:山東省濟南市市中區望岳路2000號
- 代理機構:濟南聖達智慧財產權代理有限公司
- 代理人:張勇
- Int. Cl.:H02J13/00(2006.01)I; G06F17/30(2006.01)I; G06Q50/06(2012.01)I
- 類別:發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
隨著中國電力工業的發展,電網的容量越來越大,輸送的距離越來越遠,輸電線路的電壓等級也在不斷提高,高壓架空輸電線路和變電站(所)建設規模不斷擴大。再加上經濟開發及人口增長等社會因素的影響,新建的輸變電工程逐漸向人口稠密區逼近已經成為大勢所趨。截至2017年,中國許多城市進行供電電力網的改擴建,變電站由城市郊區逐漸建到市區,高壓架空輸電線路在城市公眾活動場所和居民區星羅棋布,變電站和輸電線路可能產生的危害逐漸受到人們的關注。
截至2017年1月,中國國家電網公司電網環境保護工作存在部分問題,一定程度上制約了輸變電工程的可研、環評、核准、竣工驗收的快速推進,並對工程建成後的環保、水保驗收等方面產生了較大影響,主要包括:電磁環境參數監測的氣候局限性、測量儀器種類繁多、測量任務複雜性及數據信息零散、報告生成困難、數據錄入環境保護管理子系統困難;工程施工過程中的環境保護措施落實情況及監控方法繁瑣與信息缺失,信息管理模式落後;同時由於缺乏環境敏感區域分布有關數據,在輸變電工程選址選線和建設階段,部分工程在環境敏感區域避讓方面採取的措施和管理支撐手段不足;輸變電工程環境影響預測技術在自動化、信息化程度方面不高,在選址選線階段和路徑調整時無法快速、及時和準確評估輸變電工程對環境敏感點的影響。
發明內容
專利目的
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》為了解決專利背景中的問題,提出了一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法,通過深入研究廣域全態電磁環境智慧型監測系統、輸變電工程建設過程環保措施監控方法和環境敏感區域智慧型識別與預測技術,解決電磁環境參數廣域全態監測技術及輸變電工程施工過程中環境保護信息集成問題;完善環境敏感區地理信息系統,為中國國網環保管理子系統提供數據、信息和管理支持,使電網環境保護工作朝智慧型化方向發展,提高輸變電工程電網環境保護監管工作水平,實現輸變電工程建設環境友好的建設目標。
技術方案
為了實現專利目的,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》採用如下技術方案:
一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,包括環境線上監測子系統、環保措施協同監控子系統、環境敏感區域預測子系統和監控中心,其中:
所述環境敏感區域預測子系統,被配置為根據輸變電工程相對應的地理信息,根據環境敏感對象的空間實體,確定生成的緩衝區形狀,並利用矢量算法和空間疊加,確定環境敏感區域範圍與大小,與監控中心進行數據互動與通信;
所述環境線上監測子系統,被配置為對確定的環境敏感區域中設定的測點進行環境參數數據的採集,將採集的環境參數數據傳輸給監控中心;
所述環保措施協同監控子系統,被配置為接收環境影響評價報告,提取相關的環評影響因素參數值,將獲取的各類影響因素指標與輸變電工程規劃各個階段對應匹配,採集輸變電工程施工各個階段的環保措施落實情況照片與視頻,同時接收輸變電工程驗收報告,提取相關環保措施驗收結果,將各個階段的相關數據傳輸給監控中心;
所述監控中心,被配置為對輸變電工程內的所有敏感區進行管理,記錄並更新輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據和環保糾紛數據,對獲取的輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據、環保糾紛數據和地理信息數據進行融合,使其對應顯示在同一圖層上。
進一步的,所述環境線上監測子系統,為多級分散式網路結構,按照電磁環境監測數據的傳輸方向分為四層,依次為現地層、二級子層、一級子層和中央層;所述現地層包括部署於多個不同的監測現場的採集站,所述採集站用於實時線上採集變電站輸電線路的電磁環境監測數據並傳送至二級子層;
所述二級子層包括若干個二級子工作站,一個二級子工作站分配與特定位置且一定數量的採集站相互通信,所述二級子工作站用於將接收相應採集站傳送來的電磁環境監測數據轉發至一級子層;
所述一級子層包括若干個一級子工作站,一個一級子工作站分配與特定位置且一定數量的二級子工作站相互通信,所述一級子工作站用於將接收相應二級子工作站傳送來的電磁環境監測數據轉發至中央層;
所述中央層包括一個中央工作站,所述中央工作站與所有二級子站相互通信,中央工作站用於接收一級子工作站傳送來的電磁環境監測數據,最終形成多層分散式控制拓撲。
所述採集站包括電磁環境線上監測裝置,所述電磁環境線上監測裝置包括金屬固定支架,所述金屬固定支架一端接地,另一端連線有三維地參考型電場感測器探頭、三維磁場感測器和駐極體電容傳聲器;
所述三維地參考型電場感測器探頭,其用於將檢測到電場強度信號依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述三維磁場感測器,其用於將檢測到磁場強度信號轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述駐極體電容傳聲器,其用於將採集到噪聲轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述微控制器與數據傳送與接收模組相連;該基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統還包括電源模組,所述電源模組為市電或蓄電池。
該電磁環境線上監測裝置實現了工頻電場、工頻磁場、可聽噪聲、環境溫度、環境濕度、氣壓等參數的集成監測,為電磁環境信息影響因素的關聯分析、設計驗證提供數據依據,能夠進行全天候24小時持續監測。
進一步地,所述三維地參考型電場感測器探頭,其由三對平行板和一個接地電極組成,每對平行板與一個接地電極之間均由絕緣層填充連線,每對平行板中間也由絕緣層隔開。因為探頭是由平板組成的,它使用局限於平坦的地面,對界面上電荷分布的畸變通常是不大的。
該系統還包括外置的數字式溫濕度集成感測器,所述數字式溫濕度集成感測器與微控制器相連。為提高全天候監測過程中溫濕度數據的監測精度,特別配置了外置的數字式溫濕度集成感測器。數字式溫濕度集成感測器外置的好處,一是可以避免元器件長期工作發熱使溫度數據偏高,二是可以避免內置式使濕度監測不準確。
進一步地,該系統還包括數字式氣壓感測器,所述數字式氣壓感測器與微控制器相連。《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》還利用數字式氣壓感測器檢測輸電線路周圍的氣壓信息並傳送至微控制器進行存儲。
進一步地,所述駐極體電容傳聲器外部還設定有噪聲防風罩。為了保證噪聲探頭測量的穩定,在駐極體電容傳聲器外部還設定有噪聲防風罩後進行噪聲測量。
進一步地,採集站與二級子工作站、二級子工作站與一級子工作站、一級子工作站與中央工作站之間均採用光纖進行通信。為了適應現場多變的環境,一己有些無法布線的場所,有線傳輸往往無法開展的場所,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過光纖通信能夠保證數據傳送的高效性、快速性、可靠性。
所述環保措施協同監控子系統,包括:
移動智慧型協同終端,其用於將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案;
向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據;
伺服器端,其用於對接收到的協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端;
所述移動智慧型協同終端,還用於根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端;
所述伺服器端,還用於接收相應檔案並實時監測及存儲。
所述伺服器端還用於根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小;
或移動智慧型協同終端還用於:若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息;
或伺服器端還用於:首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。
所述環境敏感區域預測子系統,包括數據層、邏輯層、服務互動層和展現層,其中:
所述數據層包括關係資料庫和數據更新接口,所述關係資料庫存儲通過數據更新接口互動的輸變電工程環境敏感區域數據與其他子系統信息;
所述邏輯層為web伺服器,被配置為存儲環境敏感區識別與預測模型以識別環境敏感區,並融合數據層互動的地理信息和環境監測數據、環保糾紛數據,形成每個環境敏感區模型;
所述服務互動層,被配置為讀取每個環境敏感區模型,利用展現控制項將環境敏感區模型中具備的多重數據進行疊加展示,並將每層信息配置展示標籤;
所述展現層,被配置為通過展現頁面展示所有環境敏感區模型的圖層與展示標籤。
基於上述系統的環境敏感區域預測方法,包括:
(1)讀取輸變電工程對應的地理信息,根據給定的空間實體,確定生成的緩衝區形狀;
(2)利用矢量算法,進行直線性判斷、折點凹凸性判斷,並嵌入圓弧,生成緩衝區,劃分緩衝區邊界的自相交邊界;
(3)對生成的緩衝區進行多邊形裁剪,對空間數據的區域重新劃分,將區域內的不同的數據模型進行空間疊加,根據疊加結果,確定環境敏感區。
在給定空間實體周圍建立緩衝半徑距離的緩衝區多邊形,以確定這些物體對周圍環境的影響範圍或服務範圍即鄰近度。
所述步驟(1)中,對不同類型的目標實體,所產生的緩衝區也不同,點的緩衝區為以點為圓心,一定距離為半徑的圓;線的緩衝區是以線為中心軸線,距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形;面緩衝區是由面的邊界多邊形向外或向內擴展一定距離所生成的新的多邊形。
所述步驟(2)中,生成緩衝區的方法可以替換為柵格法,將點、線和面矢量數據轉化為柵格數據,進行像元加粗,然後作邊緣提取,以生成緩衝區。
所述步驟(2)中,利用角平分線算法生成緩衝區,以線目標為軸線,並分別在其兩側作距軸線一定距離,即設定的緩衝半徑的平行線來生成緩衝區邊界,在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半徑截出左右邊界的起迄點,在軸線的其它各個拐點上,用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為緩衝區半徑的兩平行線的交點來生成兩平行邊界的對應頂點。
所述步驟(2)中,利用凸角圓弧算法生成緩衝區,在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半徑截出左右邊界的起迄點;在軸線的其它各個拐點上,首先判斷該點的凹凸特性,在凸側用圓弧彌合,而在凹側用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為緩衝區半徑的兩平行線的交點來生成對應頂點。
所述步驟(2)中,將軸線頂點處的凹凸特性的判斷轉化為兩個矢量的叉積,即把相鄰兩個線段看成兩個矢量,中間點為所需判定凹凸的頂點,其方向取為坐標點順序方向,若前一個矢量以最小的角度掃向第二個矢量時呈逆時針,則為凸頂點,反之,為凹頂點。
所述步驟(2)中,取緩衝區的曲線坐標串的方向為曲線前進方向,當緩衝區邊界的生成軸線被取定方向後,其兩側的平行曲線根據軸線獲得其左右屬性,根據邊界與軸線的關係,為各條邊界的兩側賦以內側與外側屬性,朝向軸線的一側取為內側,背向軸線的一側取為外側。
所述步驟(2)中,當軸線的彎曲空間不能容許緩衝區邊界通過時,產生邊界的自相交問題,形成若干個自相交多邊形,自相交多邊形分為島嶼多邊形與重疊區多邊形兩種類型,當軸線方向為順時針方向時,對於左邊界,島嶼多邊形呈逆時針方向,重疊多邊形呈順時針方向;對於右邊界,島嶼多邊形呈順時針方向,重疊區多邊形呈逆時針方向;島嶼多邊形是緩衝區邊界的有效組成部分,而重疊多邊形不是緩衝區邊界的有效組成部分,不參與緩衝區有效邊界的最終重構。
所述步驟(3)中,疊加分析是將同一地區、同一比例尺的兩組或更多的專題圖層進行疊加,建立具有多重地理屬性的空間分布區域,進行疊加產生一個新的數據層的操作,其結果綜合原來兩層或多層地圖要素所具有的屬性。
基於上述系統的環保措施監控方法,包括:
(1)調閱環境影響評價報告,提取相關的環評影響因素參數值,將獲取的各類影響因素指標與輸變電工程規劃各個階段對應匹配,逐一分解;
(2)在輸變電工程施工各個階段採集環保措施落實情況照片與視頻,經過加密後上傳;
(3)調閱輸變電工程驗收報告,提取相關環保措施驗收結果,並將其進行打包上傳;
(4)根據環境影響評價報告和驗收報告,結合環保措施落實情況的實際照片和視頻,對環保措施落實情況進行各階段的實時監控,通過流媒體技術把連續的影像和聲音信息經過壓縮處理後放上網站伺服器,由套用伺服器向終端順序或實時地傳送各個壓縮檔,供現場人員調閱。
所述步驟(4)中,利用執行緒池技術,在各個階段接收到多個調閱任務時,多個聚合任務同時加入任務佇列,並通過執行緒池接口依次進入執行緒池管理器,由執行緒池根據任務的聚合周期,定時自動調配空閒的執行緒來處理任務。
所述步驟(4)中,利用實時監控,環保審批和竣工驗收之間的建設過程中環保監控薄弱環節,並根據輸變電工程項目的實際情況,指導環保措施的改善。
基於上述系統的線上監測系統的數據存儲方法,包括:
首先,中央工作站對每個採集站分配一個唯一的ID;
然後,將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據標記為同一ID,並存儲至同一存儲空間內;其中,每一個ID對應一個存儲空間;
最後,按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區存儲。
進一步地,中央工作站將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據存儲至一個表格內。
進一步地,中央工作站將按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區,進而對表格按照時間劃分區域。數據分區設計方便後台系統套用模組對監測資料庫使用並行操作,以充分調資料庫計算資源,加快數據檢索和處理速度。此外,數據分區設計也減輕了資料庫表的訪問壓力,通過按照時間與季度存取數據,可把單表記錄數限制在百十萬級以內,防止因監測數據膨脹導致的資料庫存取性能急劇下降的問題出現。
有益效果
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過固定支架對場強測試儀進行固定支撐;另一方面,通過固定支架(優選為金屬),將場強儀的地電位與大地相連,保證場強測試儀所監測的電場環境趨近於穩定狀態,從而不受環境濕度的影響,實現工頻電場在全濕度範圍下的穩定監測,面向不同對象的系統層次劃分,對電磁環境信息展示方法進行研究,設計可以涵蓋全網範圍的電磁環境數據集成化方法,制定滿足全網範圍的海量數據存儲規約與數據接口規範、標準及模式,支持大規模的數據套用,設定集成化的數據管理模式,實現對監測數據的遠程控制、存儲、信息預警等。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的電磁環境監測系統實現了工頻電場、工頻磁場、可聽噪聲、環境溫度、環境濕度、氣壓等參數的集成監測,為電磁環境信息影響因素的關聯分析、設計驗證提供數據依據;通過研究監測裝置持續供電技術保證裝置能夠進行全天候24小時持續監測。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》易於與其他網路連線,在組網靈活、方便的同時,增加了現場設備的靈活性、可移動性、適應性和抗干擾性。同時,對於不便於布線的現場環境,也可以直接使用藍牙通訊模組作為主通訊設備;
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的實時電磁環境線上監測系統基於多級分散式網路結構而構建的,該監測系統改善了信息獲取渠道窄、信息時效性的問題,結合用戶任務角色的多級制特點和分散式採集控制結構,研究的網路結構具有分散控制、集中採集的特點,最佳化了各級用戶之間的信息共享和信息安全機制,使任意測點的信息能快速、及時被上級管理人員獲取。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過對工程設計、施工、驗收和運行等各個環節環境保護數據的收集、處理、信息集成,綜合考慮輸變電工程項目的實際特點,提出能夠彌補在環保審批和竣工驗收之間的建設過程中環保監控薄弱的措施,形成具有實際指導意義的環保措施落實監控方法,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》有助於確定最優環保措施監控可行性實施方案,將輸變電工程環境保護監管業務流程梳理完整並形成體系,關注建設過程中各個業務流程的細節,為構建環境保護措施資料庫提供依據。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過分析已有輸變電工程環評與竣工驗收環保措施落實情況,構建環保措施分析與建設過程中環保措施落實方法,實現對電網環境保護的日常監管;有助於最佳化輸變電工程環境保護措施監控流程,將輸變電工程環境保護措施的任務制定、下發、執行,數據上傳、分析、審核整個工作流程貫穿在一起,實現任務的全過程管控和智慧型流轉,解決建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過協同環保措施監控子系統,實現任務制定系統化、下達明確化、實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化,實現多媒體信息同步記錄和採集,豐富了數據採集的形式,也為數據監測的有效性和可靠性提供有力支撐;通過設計與電網環保管理子系統數據服務接口,實現建設過程中各環節環保數據與環保管理子系統的對接與共享,最佳化電網環保管理子系統的數據體系,實現對輸變電工程環境保護的全過程管理。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》能夠準確生成緩衝區,為輸變電工程環境敏感區域識別提供最基礎的圖層方案,利用矢量方法生成緩衝區,能夠保證精度,進行緩衝區生成時能最大限度地保證平行曲線的等寬性,排除了眾多的異常情況,利用左、右側緩衝區邊界的生成與自相交問題處理,能夠有效的消除以水源地保護區為代表的敏感區的識別和建立問題,為實現環境敏感區的識別提供了最重要的基礎。
附圖說明
圖1是《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測子系統結構示意圖。
圖2是《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的電磁環境線上監測裝置結構示意圖。
圖3是三維地參考型電場感測器探頭結構示意圖。
圖4是駐極體電容傳聲器電轉換原理圖。
圖5是場復位置位電路圖。
圖6是溫濕度測量電路圖。
圖7是氣壓測量電路圖。
圖8是基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測子系統的數據存儲方法流程圖;
圖9(a)為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的點的緩衝區生成結果示意圖;
圖9(b)為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的線的緩衝區生成結果示意圖;
圖9(c)為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的面的緩衝區生成結果示意圖;
圖10為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的角平分線算法的緩衝區生成示意圖;
圖11為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的凸角圓弧算法生成緩衝區時的雙線寬度處理示意圖;
圖12為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的緩衝區邊界自相交多邊形示意圖;
圖13為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的單條線的緩衝區生成過程示意圖;
圖14為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的多條線的緩衝區生成過程示意圖;
圖15為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的多邊形的裁剪示意圖。
圖16為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控方法實施例一流程圖。
圖17為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控方法實施例二流程圖。
圖18為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控方法實施例三流程圖。
圖19為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控子系統結構圖。
圖20為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控移動智慧型協同終端結構圖。
圖21為《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的環保措施協同監控伺服器端結構圖。
技術領域
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》涉及一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法。
權利要求
1.一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:包括環境線上監測子系統、環保措施協同監控子系統、環境敏感區域預測子系統和監控中心,其中:所述環境敏感區域預測子系統,被配置為根據輸變電工程相對應的地理信息,根據環境敏感對象的空間實體,確定生成的緩衝區形狀,並利用矢量算法和空間疊加,確定環境敏感區域範圍與大小,與監控中心進行數據互動與通信;所述環境線上監測子系統,被配置為對確定的環境敏感區域中設定的測點進行環境參數數據的採集,將採集的環境參數數據傳輸給監控中心;所述環保措施協同監控子系統,被配置為接收環境影響評價報告,提取相關的環評影響因素參數值,將獲取的各類影響因素指標與輸變電工程規劃各個階段對應匹配,採集輸變電工程施工各個階段的環保措施落實情況照片與視頻,同時接收輸變電工程驗收報告,提取相關環保措施驗收結果,將各個階段的相關數據傳輸給監控中心;所述監控中心,被配置為對輸變電工程內的所有敏感區進行管理,記錄並更新輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據和環保糾紛數據,對獲取的輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據、環保糾紛數據和地理信息數據進行融合,使其對應顯示在同一圖層上。
2.如權利要求1所述的一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:所述環境線上監測子系統,為多級分散式網路結構,按照電磁環境監測數據的傳輸方向分為四層,依次為現地層、二級子層、一級子層和中央層;所述現地層包括部署於多個不同的監測現場的採集站,所述採集站用於實時線上採集變電站輸電線路的電磁環境監測數據並傳送至二級子層;所述二級子層包括若干個二級子工作站,一個二級子工作站分配與特定位置且一定數量的採集站相互通信,所述二級子工作站用於將接收相應採集站傳送來的電磁環境監測數據轉發至一級子層;所述一級子層包括若干個一級子工作站,一個一級子工作站分配與特定位置且一定數量的二級子工作站相互通信,所述一級子工作站用於將接收相應二級子工作站傳送來的電磁環境監測數據轉發至中央層;所述中央層包括一個中央工作站,所述中央工作站與所有一級子工作站相互通信,中央工作站用於接收一級子工作站傳送來的電磁環境監測數據,最終形成多層分散式控制拓撲。
3.如權利要求2所述的一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:所述採集站包括電磁環境線上監測裝置,所述電磁環境線上監測裝置包括金屬固定支架,所述金屬固定支架一端接地,另一端連線有三維地參考型電場感測器探頭、三維磁場感測器和駐極體電容傳聲器;所述三維地參考型電場感測器探頭,其用於將檢測到的電場強度信號依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述三維磁場感測器,其用於將檢測到的磁場強度信號轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述駐極體電容傳聲器,其用於將採集到的噪聲轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述微控制器與數據傳送與接收模組相連;基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統還包括電源模組,所述電源模組為市電或蓄電池。
4.如權利要求1所述的一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:所述環保措施協同監控子系統,包括:移動智慧型協同終端,其用於將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案;向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據;伺服器端,其用於對接收到的協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端;所述移動智慧型協同終端,還用於根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端;所述伺服器端,還用於接收相應檔案並實時監測及存儲。
5.如權利要求4所述的一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:所述伺服器端還用於根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則獲取已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小;或移動智慧型協同終端還用於:若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已傳送檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息;或伺服器端還用於:首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。
6.如權利要求1所述的一種輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統,其特徵是:所述環境敏感區域預測子系統,包括數據層、邏輯層、服務互動層和展現層,其中:所述數據層包括關係資料庫和數據更新接口,所述關係資料庫存儲通過數據更新接口互動的輸變電工程環境敏感區域數據與其他子系統信息;所述邏輯層為web伺服器,被配置為存儲環境敏感區識別與預測模型以識別環境敏感區,並融合數據層互動的地理信息和環境監測數據、環保糾紛數據,形成每個環境敏感區模型;所述服務互動層,被配置為讀取每個環境敏感區模型,利用展現控制項將環境敏感區模型中具備的多重數據進行疊加展示,並將每層信息配置展示標籤;所述展現層,被配置為通過展現頁面展示所有環境敏感區模型的圖層與展示標籤。
7.基於如權利要求1-6中任一項所述的系統的環境敏感區域預測方法,其特徵是:包括:步驟(1)讀取輸變電工程對應的地理信息,根據給定的空間實體,確定生成的緩衝區形狀;步驟(2)利用矢量算法,進行直線性判斷、折點凹凸性判斷,並嵌入圓弧,生成緩衝區,劃分緩衝區邊界的自相交邊界;步驟(3)對生成的緩衝區進行多邊形裁剪,對空間數據的區域重新劃分,將區域內的不同的數據模型進行空間疊加,根據疊加結果,確定環境敏感區。
8.如權利要求7所述的環境敏感區域預測方法,其特徵是:所述步驟(1)中,對不同類型的目標實體,所產生的緩衝區也不同,點的緩衝區為以點為圓心,一定距離為半徑的圓;線的緩衝區是以線為中心軸線,距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形;面緩衝區是由面的邊界多邊形向外或向內擴展一定距離所生成的新的多邊形。
9.如權利要求7所述的環境敏感區域預測方法,其特徵是:所述步驟(2)中,利用角平分線算法生成緩衝區,以線目標為軸線,並分別在其兩側作距軸線一定距離,即設定的緩衝半徑的平行線來生成緩衝區邊界,在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半徑截出左右邊界的起迄點,在軸線的其它各個拐點上,用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為緩衝區半徑的兩平行線的交點來生成兩平行邊界的對應頂點;利用凸角圓弧算法生成緩衝區,在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半徑截出左右邊界的起迄點;在軸線的其它各個拐點上,首先判斷該點的凹凸特性,在凸側用圓弧彌合,而在凹側用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為緩衝區半徑的兩平行線的交點來生成對應頂點。
10.如權利要求7所述的環境敏感區域預測方法,其特徵是:所述步驟(2)中,將軸線頂點處的凹凸特性的判斷轉化為兩個矢量的叉積,即把相鄰兩個線段看成兩個矢量,中間點為所需判定凹凸的頂點,其方向取為坐標點順序方向,若前一個矢量以最小的角度掃向第二個矢量時呈逆時針,則為凸頂點,反之,為凹頂點;或所述步驟(2)中,取緩衝區的曲線坐標串的方向為曲線前進方向,當緩衝區邊界的生成軸線被取定方向後,其兩側的平行曲線根據軸線獲得其左右屬性,根據邊界與軸線的關係,為各條邊界的兩側賦以內側與外側屬性,朝向軸線的一側取為內側,背向軸線的一側取為外側;或所述步驟(2)中,當軸線的彎曲空間不能容許緩衝區邊界通過時,產生邊界的自相交問題,形成若干個自相交多邊形,自相交多邊形分為島嶼多邊形與重疊區多邊形兩種類型,當軸線方向為順時針方向時,對於左邊界,島嶼多邊形呈逆時針方向,重疊多邊形呈順時針方向;對於右邊界,島嶼多邊形呈順時針方向,重疊區多邊形呈逆時針方向;島嶼多邊形是緩衝區邊界的有效組成部分,而重疊多邊形不是緩衝區邊界的有效組成部分,不參與緩衝區有效邊界的最終重構;或所述步驟(3)中,疊加分析是將同一地區、同一比例尺的兩組或更多的專題圖層進行疊加,建立具有多重地理屬性的空間分布區域,進行疊加產生一個新的數據層的操作,其結果綜合原來兩層或多層地圖要素所具有的屬性。
11.基於如權利要求1-6中任一項所述的系統的環保措施監控方法,其特徵是:包括:步驟(1)調閱環境影響評價報告,提取相關的環評影響因素參數值,將獲取的各類影響因素指標與輸變電工程規劃各個階段對應匹配,逐一分解;步驟(2)在輸變電工程施工各個階段採集環保措施落實情況照片與視頻,經過加密後上傳;步驟(3)調閱輸變電工程驗收報告,提取相關環保措施驗收結果,並將其進行打包上傳;步驟(4)根據環境影響評價報告和驗收報告,結合環保措施落實情況的實際照片和視頻,對環保措施落實情況進行各階段的實時監控,通過流媒體技術把連續的影像和聲音信息經過壓縮處理後放上網站伺服器,由套用伺服器向終端順序或實時地傳送各個壓縮檔,供現場人員調閱。
12.如權利要求11中所述的環保措施監控方法,其特徵是:所述步驟(4)中,利用執行緒池技術,在各個階段接收到多個調閱任務時,多個聚合任務同時加入任務佇列,並通過執行緒池接口依次進入執行緒池管理器,由執行緒池根據任務的聚合周期,定時自動調配空閒的執行緒來處理任務。
13.如權利要求11中所述的環保措施監控方法,其特徵是:所述步驟(4)中,利用實時監控,環保審批和竣工驗收之間的建設過程中環保監控薄弱環節,並根據輸變電工程項目的實際情況,指導環保措施的改善。
14.基於如權利要求1-6中任一項所述的系統的線上監測系統的數據存儲方法,其特徵是:包括:首先,中央工作站對每個採集站分配一個唯一的ID;然後,將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據標記為同一ID,並存儲至同一存儲空間內;其中,每一個ID對應一個存儲空間;最後,按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區存儲;進一步地,中央工作站將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據存儲至一個表格內;進一步地,中央工作站將按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區,進而對表格按照時間劃分區域。
實施方式
環境敏感區預測子系統,為了實現環境敏感區的自動識別功能,就必須對空間分析中緩衝區分析和疊加分析兩個重要的方面進行分析。緩衝區分析是指為了識別某地理實體或空間物體對其周圍的鄰近性或影響度而在其周圍建立的一定寬度的帶狀區。疊加分析是將兩層或多層地圖要素進行疊加產生一個新要素層的操作,其結果是將原來要素分割生成新的要素,新要素綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。
緩衝區分析是地理信息系統重要和基本的空間操作功能之一。它是在給定空間實體(集合)周圍建立一定距離(緩衝半徑)的帶狀區(緩衝區多邊形),以確定這些物體對周圍環境的影響範圍或服務範圍(鄰近度問題)。
對不同類型的目標實體,所產生的緩衝區也不同。點的緩衝區通常是以點為圓心,一定距離為半徑的圓,見圖9(a);線的緩衝區通常是以線為中心軸線,距中心軸線一定距離的平行條帶多邊形,見圖9(b);面緩衝區是由面的邊界多邊形向外或向內擴展一定距離所生成的新的多邊形,見圖9(c)。其中線目標的緩衝區的生成是關鍵和基礎。
生成緩衝區可以採用柵格和矢量兩種方法。柵格方法又叫點陣法,它將點、線和面矢量數據轉化為柵格數據,進行像元加粗,然後作邊緣提取,這種操作在原理上較簡單,容易實現,但受精度的限制。並且記憶體開銷大,所能處理的數據量受到機器硬體設備的限制。而矢量方法原理複雜,不易實現,但在機器精度範圍內不降低原始精度。在緩衝區生成的矢量算法中,常用的是角平分線算法和凸角圓弧算法。
(1)角平分線算法
角平分線算法是一種以線目標為軸線,並分別在其兩側作距軸線一定距離(緩衝半徑)的平行線來生成緩衝區邊界的簡便方法,即在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半徑E截出左右邊界的起迄點;在軸線的其它各個拐點上,用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為E的兩平行線的交點來生成兩平行邊界的對應頂點,因此,該方法也稱“簡單平行線法”。如圖10所示。
在用該方法進行緩衝區生成時,難以最大限度地保證緩衝區邊界線的等寬性。尤其在尖銳轉角處,凸側生成的緩衝點將隨著角度的進一步變銳而沿角平分線遠離軸線頂點,因而在尖角處平行線之間的寬度遭到破壞。為了克服此缺點,需要對其緩衝區生成邊界進行校正,而校正時模型算法欠結構化,由於輸變電工程環境敏感區邊界形狀基本屬於不規則幾何圖形,因此由於此類異常情況導致的緩衝區異常不勝枚舉,從而導致模型的邏輯構思不易做到條理清楚。因此,此方法在輸變電工程環境敏感區聚集或較為密集的地方不適用,這時,可以選擇用以下方法。
凸角圓弧算法
在軸線首末點處,作軸線的垂線並按緩衝區半寬E截出左右邊界的起迄點;在軸線的其它各個拐點上,首先判斷該點的凹凸特性,在凸側用圓弧彌合,而在凹側用與該點所關聯的前後兩鄰邊距軸線的偏移量為E的兩平行線的交點來生成對應頂點。在凸側用圓弧彌合,使凸側平行邊界與軸線等寬;平行邊界相交在角平分線上,如圖11所示,交點距軸對應頂點的距離d=E/cos(A/2)或d=E/sin(B/2)。用該算法進行緩衝區生成時能最大限度地保證平行曲線的等寬性,排除了角平分線算法所帶來的眾多的異常情況。
在採用凸角圓弧算法生成緩衝區時,根據輸變電工程環境敏感區的特點,生成緩衝區的主要步驟是:
(1)直線性判斷。對於相鄰三點作直線性判斷。用以簡化計算過程,特別是當出現相鄰三點處於近似共線狀態時,可用簡化計算過程來代替平行線的求交運算和圓弧連線等。
(2)折點凹凸性的判斷。軸線頂點處的凹凸特性的判斷是非常重要的一環,因為它能確保何處需要用圓弧連線和何處需要用直線求交。這個問題可轉化為兩個矢量的叉積,即把相鄰兩個線段看成兩個矢量,中間點為所需判定凹凸的頂點,其方向取為坐標點順序方向。若前一個矢量以最小的角度掃向第二個矢量時呈逆時針,則為凸頂點。反之,為凹頂點。
(3)圓弧的嵌入。圓弧上布點的多少,取取決於計算步長(以角度計)。步長γ由近似表示緩衝區的正N邊形的邊數決定(γ=2π/N)。
(4)左、右側緩衝區邊界的生成與自相交問題處理。如圖12所示,以矢量數據格式表示的曲線是具有方向性的,最自然的方式就是取曲線坐標串的方向為曲線前進方向。當緩衝區邊界的生成基線(軸線)被取定方向後,其兩側的平行曲線也就自然地獲得其左右屬性。根據邊界與軸線的關係,可為各條邊界的兩側賦以內側與外側屬性。朝向軸線的一側取為內側,背向軸線的一側取為外側。當軸線的彎曲空間不能容許緩衝區邊界通過時,產生邊界的自相交問題,形成若干個自相交多邊形,自相交多邊形分為島嶼多邊形與重疊區多邊形兩種類型。當軸線方向為順時針方向時,對於左邊界,島嶼多邊形呈逆時針方向,重疊多邊形呈順時針方向;對於右邊界,島嶼多邊形呈順時針方向,重疊區多邊形呈逆時針方向。島嶼多邊形是緩衝區邊界的有效組成部分,而重疊多邊形不是緩衝區邊界的有效組成部分,不參與緩衝區有效邊界的最終重構。
在輸變電工程環境敏感區類型中,以水源地保護區為代表的敏感區由於比較狹長,往往與河道的走向一致,出現此類自相交多邊形的情況較多。由緩衝區多邊形邊界自相交所產生的自相交多邊形的個數是難以確定的,同時會隨著緩衝半徑的不同而發生變化。
經過處理後的緩衝區的生成情況如圖13、圖14所示。
緩衝區的生成為實現環境敏感區的識別提供了最重要的基礎,後續通過疊加分析,就可實現對各類環境敏感區的識別分析。
疊加分析
地理信息系統的疊加分析是將同一地區、同一比例尺的兩組或更多的專題圖層進行疊加,建立具有多重地理屬性的空間分布區域,進行疊加產生一個新的數據層的操作,其結果綜合了原來兩層或多層地圖要素所具有的屬性,從而滿足用戶需求和協同決策的一種方法。輸變電工程環境敏感區的自動識別正是主要基於這一功能來實現。
地理信息系統的疊加分析不同於通常所說的視覺信息複合,這主要是因為疊加分析的結果不僅產生視覺效果,更主要的是形成新的目標,對空間數據的區域進行了重新劃分,屬性數據中包含了參與疊加的多種數據項。根據不同的數據模型可將空間疊加分為柵格疊加和矢量疊加兩種。柵格疊加比較容易實現,但精度往往不能滿足用戶的要求:而矢量疊加與其相反,它能達到很高的精度,但是需要處理大量的矢量空間數據。由於空間數據量較大,常規的算法難以滿足用戶對時間的要求,必須進行特殊的處理。
從圖形學的角度,多邊形與多邊形(或線)的疊加算法的核心是多邊形對多邊形(或線)的裁剪。在圖形系統中,二維裁剪是最為基礎和常用的操作之一。其典型的套用是在圖形的消隱等各種三維圖形的處理以及各種排料算法的求交操作之中。對裁剪算法的研究主要集中在裁剪直線和裁剪多邊形兩方面。在《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》中,多邊形裁剪與線剪裁相比具有更高的使用率,是研究環境敏感區自動識別時需要解決的主要課題。
多邊形裁剪用於裁剪掉被裁剪多邊形(又稱為實體多邊形)位於視窗(又稱為裁剪多邊形)之外的部分。多邊形愈複雜,其裁剪算法就愈難以實現。截至2017年1月的解決方案或者局限於某一類多邊形,或者結構複雜且時間消耗大。對於特殊情況已有幾種有效的算法,如Sutherland-Hodgeman、粱-Barsky、Foley、Maillot、Andereev等算法要求裁剪多邊形是矩形。而在實際研究中,只有對於一般多邊形的裁剪才有普遍意義,且更實用。為此,研究了截至2017年1月常用的適用於一般多邊形的裁剪算法以及近年來出現的一些改進算法,在這類算法中最具有代表性有Weiler算法和近年出現的Vatti算法及Greiner-Hormann算法,Weiler算法使用的是樹形數據結構,適用於任意多邊形的裁剪。《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》主要采Weiler算法進行多邊形的裁剪和處理。下面對有關裁剪方法進行說明。
在Weiler算法中,裁剪視窗和被裁剪多邊形可以是凸的、凹的或者是帶有內環的任意多邊形。裁剪視窗和被裁剪多邊形處於完全對等的地位,稱被裁剪多邊形為主多邊形。記為A,稱裁剪視窗為裁剪多邊形,記為B,A、B分別用實線和虛線表示。約定多邊形外部邊界的頂點逆時針排列,內環的頂點順時針排列。因此,多邊形區域始終位於有向邊的左側。多邊形A和B的邊界將整個二維平面劃分成A∩B,A-B,B-A,\overline{A \bigcup B}四個區域。如圖15所示。
內裁剪的結果(即兩多邊形的疊加)為A∩B。裁剪結果區域的邊界由A的部分邊界和B的部分邊界兩部分組成,並且在交點處邊界發生交替,即由A邊界轉至B的邊界,或由B的邊界轉至A的邊界。由於多邊形構成一個封閉的區域,所以,如果主多邊形和裁剪多邊形有交點,則交點必成對出現。這些交點分為兩類,一類稱為入點,主多邊形邊界由此交點進入裁剪多邊形區域內;另一類稱為出點,主多邊形邊界由此交點離開裁剪多邊形區域。為滿足《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》研究中敏感區疊加和自動識別的要求,該工程裁剪的主要步驟,一是建立主多邊形和裁剪多邊形的頂點表;二是求主多邊形和裁剪多邊形的交點,並將這些交點按順序插入兩多邊形的頂點表中,在兩多邊形頂點表中的相同交點間建立雙向指針;三是將裁剪多邊形對主多邊形進行裁剪操作。
綜上,通過緩衝區分析以及疊加分析兩種手段,對於輸電線路這類線性工程,通過合理設定對自然保護區、水源保護區、文物古蹟、森林公園等各類敏感區的報警距離,以此距離進行緩衝區的生成,並在各類緩衝區的基礎上,進行疊加分析,從而判斷出需要識別的環境敏感區,並進行統計和分析。
圖1是《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的一種基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統結構示意圖。如圖1所示的基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統,按照電磁環境監測數據的傳輸方向分為四層,依次為現地層、二級子層、一級子層和中央層;所述現地層包括部署於多個不同的監測現場的採集站,所述採集站用於實時線上採集變電站輸電線路的電磁環境監測數據並傳送至二級子層;
所述二級子層包括若干個二級子工作站,一個二級子工作站分配與特定位置且一定數量的採集站相互通信,所述二級子工作站用於將接收相應採集站傳送來的電磁環境監測數據轉發至一級子層;
所述一級子層包括若干個一級子工作站,一個一級子工作站分配與特定位置且一定數量的二級子工作站相互通信,所述一級子工作站用於將接收相應二級子工作站傳送來的電磁環境監測數據轉發至中央層;
所述中央層包括一個中央工作站,所述中央工作站與所有二級子站相互通信,中央工作站用於接收一級子工作站傳送來的電磁環境監測數據,最終形成多層分散式控制拓撲。
其中,所述採集站包括電磁環境線上監測裝置。如圖2所示,電磁環境線上監測裝置包括金屬固定支架,所述金屬固定支架一端接地,另一端連線有三維地參考型電場感測器探頭、三維磁場感測器和駐極體電容傳聲器;
所述三維地參考型電場感測器探頭,其用於將檢測到電場強度信號依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述三維磁場感測器,其用於將檢測到磁場強度信號轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述駐極體電容傳聲器,其用於將採集到噪聲轉換成電壓信號,再依次經信號調理電路和A/D轉換電路傳送至微控制器;所述微控制器與數據傳送與接收模組相連;該基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統還包括電源模組,所述電源模組為市電或蓄電池。
其中,為了提高全天候監測過程中電場監測數據的準確度,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的金屬固定支架,可以保證電磁環境線上監測裝置處於一個穩定的工頻電場環境中,這樣就大大降低環境濕度對電場監測的影響。
金屬固定支架全高1.5米,在頂部安裝電磁環境線上監測裝置,並根據噪聲測量規範和經驗,在1.2米位置設定45°斜向上安裝管,用於安裝噪聲探頭。底部集成設備箱,可將電源通訊伺服器埋入式安裝,起到防風防雨防曬的作用。
需要特別注意的是,進行現場部署時,需要將金屬固定支架可靠接地。
如圖3所示,三維地參考型電場感測器探頭,其由三對平行板和一個接地電極組成,每對平行板與一個接地電極之間均由絕緣層填充連線,每對平行板中間也由絕緣層隔開。因為探頭是由平板組成的,它使用局限於平坦的地面,對界面上電荷分布的畸變通常是不大的。上下極經禁止電纜和電流表連線進行測量。假定沒有電場的邊緣效應,在感測電極中的感應電荷Q由公式1給出:
Q=Sε0E···(1)
式中:S——感測平板的面積;E是電場強度;Q=Sε0E是介電係數。
微分感應電荷得到關係:
I=Sωε0E···(2)
式中:S——感測平板的面積;E是電場強度;Q=Sε-E是介電係數;ω為電流頻率。
因為探頭是由平板組成的,它使用局限於平坦的地面,對界面上電荷分布的畸變通常是不大的。當探頭用於非均勻電場中時,應注意所測場強是在探頭表面上的平均場強。地參考型場強儀可以有電池或交流電源來供電,但要求有一參考地點位。
其中,駐極體電容傳聲器由兩部分組成:聲電轉換電路和阻抗變換電路。傳聲器上的振動膜是一種非常薄的塑膠薄片,在薄片上使用特殊技術塗上一層金屬薄膜,並通過一定的技術使得薄膜上具有一定的電荷量,有金屬的那一面稱為駐極體面,駐極體面和被電極相對,他們之間有很小的空氣氣隙,如圖4所示,這樣駐極體和背極體形成一個平板電容,當有聲音通過空氣媒介傳播引起振動膜發生偏移了原來的位置,電容兩極板之間的距離也發生了變化,由於電容大小與極板間距離有關,因此電容大小發生改變,由於在駐極體上的電荷不變,根據U=Q/C,電壓發生變化,這樣就實現了聲電信號轉換,然後進過場效應管電路實現阻抗變換。
其中,駐極體電容傳聲器外部還設定有噪聲防風罩。為了保證噪聲探頭測量的穩定,在駐極體電容傳聲器外部還設定有噪聲防風罩後進行噪聲測量。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的三維磁場感測器還與場復位置位電路相連。
當感測器處在過強的磁場干擾時,磁阻感測器鐵磁薄膜材料中的磁疇會出現隨機排列的狀態,從而導致其輸出受到影響,導致感測器出現非永久性的失效;環境溫度的變化也會使輸出發生漂移,而置位復位SET/RESET電路可以消除此類影響,使磁阻感測器處於精度高、靈敏度高的工作狀態。HONEYWELL公司的HMC1001和HMC1002晶片內部都自帶置位/復位電流帶,通過單片機STM32的I/O接口產生置位/復位脈衝作用在磁阻感測器的電流帶上,大電流產生一個強大磁場,將隨機排列的磁疇重新排列,校正到同一個方向上。具體實現電路如圖5所示,三路並行置位復位電路,CPU晶片STM32通過控制IO口產生置位復位信號S/R,實現同步產生置位/復位脈衝。
在圖2中,該系統還包括外置的數字式溫濕度集成感測器,所述數字式溫濕度集成感測器與微控制器相連。為提高全天候監測過程中溫濕度數據的監測精度,特別配置了外置的數字式溫濕度集成感測器。數字式溫濕度集成感測器外置的好處,一是可以避免元器件長期工作發熱使溫度數據偏高,二是可以避免內置式使濕度監測不準確。
例如:溫濕度集成感測器可以採用瑞士Sensirion公司的SHT15,該晶片為數字量輸出,功耗低、具有卓越的長期穩定性,採用IIC通訊接口,SMD封裝,體積小,相對濕度測量範圍為0~100%,解析度達0.03%,溫度測量範圍-40~123攝氏度,解析度為0.1攝氏度,工作電壓:2.2伏~3.6伏,能夠測量相對濕度、溫度數據。根據其數據手冊,DATA引腳需要接10千歐上拉電阻接至電源DV33,其連線電路如圖6所示。
溫濕度集成感測器也可以採用其他型號的溫濕度感測器。
在圖2中,該系統還包括數字式氣壓感測器,所述數字式氣壓感測器與微控制器相連。《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》還利用數字式氣壓感測器檢測輸電線路周圍的氣壓信息並傳送至微控制器進行存儲。
在具體實施例中,氣壓採集採用德國BOSCH公司的BMP085氣壓感測器,數字量輸出,採用IIC匯流排接口串列通信,BMP085是一款高精度超低功耗氣壓感測器,採用SMD500封裝,具有尺寸小、精度高及穩定性精良等優點,廣泛套用於氣壓測量設備,壓力測量範圍為300-1100毫巴,工作電壓:1.8伏~3.6伏,根據其公司對BMP085的相關文獻,對SDA引腳、SCL引腳都需要接2.2千歐~10千歐上拉電阻,建議上拉電阻取4.7千歐,其連線電路如圖7所示。
數字式氣壓感測器也可以採用其他型號的氣壓感測器來實現。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》中的微控制器可以採用多種系列的單片機來實現。經過綜合考慮對比,與其他系列單片機相比,可以選用STM32處理器。
在地參考型監測方法的基礎上,供電方式選擇就可以靈活多變。電磁環境線上監測裝置有全天候長時間連續工作的性能要求,因此不考慮太陽能供電(由天氣左右,不穩定)、雷射供電(技術不成熟),而選擇最可靠的蓄電池供電和市電電源供電。
其中,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的電磁環境線上監測裝置還包括外殼,外殼選用高強度工程塑膠,採用倒扣方式拼裝,並使用橡膠螺絲固定,所有接口均處於下端,滿足全天候戶外使用要求。
在具體實施過程中,採集站與二級子工作站、二級子工作站與一級子工作站、一級子工作站與中央工作站之間均採用光纖進行通信。為了適應現場多變的環境,一己有些無法布線的場所,有線傳輸往往無法開展的場所,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》通過光纖通信能夠保證數據傳送的高效性、快速性、可靠性。
圖8是基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統的數據存儲方法流程圖。如圖所示的《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的基於多級分散式網路的實時電磁環境線上監測系統的數據存儲方法,包括:
中央工作站首先,將每個採集站分配一個唯一的ID;
然後,將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據標記為同一ID,並存儲至同一存儲空間內;其中,每一個ID對應一個存儲空間;
最後,按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區存儲。
進一步地,中央工作站將同一採集站傳送來的電磁環境監測數據存儲至一個表格內。
進一步地,中央工作站將按照時間範圍對同一存儲空間內的電磁環境監測數據再進行分區,進而對表格按照時間劃分區域。
數據分區設計方便後台系統套用模組對監測資料庫使用並行操作,以充分調資料庫計算資源,加快數據檢索和處理速度。此外,數據分區設計也減輕了資料庫表的訪問壓力,通過按照時間與季度存取數據,可把單表記錄數限制在百十萬級以內,防止因監測數據膨脹導致的資料庫存取性能急劇下降的問題出現。
進一步地,該方法還包括採用數據字典的方式對電磁環境監測數據進行快取。這樣能夠提高實時數據互動的效率。
在進行監測數據歷史查詢時,會向監測數據查詢服務的查詢算法傳遞六個參數,包括層次類型,層次ID、查詢起始和結束時間、頁碼和頁數。
監測數據查詢服務接收到輸入參數後,根據層次的類型去確定目標層次,然後根據層次ID確定目標層次中的具體節點。根據確定的節點,通過無限遞歸的方式在資料庫中取得所有歸屬於此節點的全天候電磁環境監測系統。
同時,監測數據查詢服務會對查詢的起始和結束時間所表示的時間區間進行季度化處理,將時間區間劃分為由多個季度表示的季度集合。
在得到全天候電磁環境監測子系統集合和季度集合後,監測數據查詢服務將兩者綜合為全天候電磁環境監測系統-季度集合,此集合將被作為算法的最終輸入參數使用。
為了實現監測歷史數據查詢的分頁功能,監測數據查詢服務需要確定目標資料庫表的數據條數,用以確定分頁時需要抽取的資料庫表。
為了節省與資料庫頻繁連線造成的資源浪費,降低請求-回響時間,採用在資料庫端進行編程來實現獲取數據條數的功能。通過編寫相應的存儲過程,只需傳入全天候電磁環境監測系統數據-季度集合,資料庫就會根據存儲過程的算法,通過對全天候電磁環境監測系統數據-季度集合的各個參數對應的表的數據條數進行統計,對統計結果進行匯總後,即可返回所需各數據表的數據條數的集合。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》的移動智慧型協同終端,為客戶端,比如PC機或智慧型手機。移動智慧型協同終端的安全管理技術框架分成五個層次:硬體層安全管理、作業系統層安全管理、接口層安全管理、套用軟體層安全管理、用戶數據層安全管理。
(1)硬體設備層安全管理:對設備資產進行集中統計和管理,通過設備的準入策略,確保訪問企業內部資源的設備是合規的;通過對遺失的設備進行自動擦除企業數據,防止企業數據泄露。
(2)作業系統層安全管理:對作業系統進行安全加固,對用戶使用許可權進行控制,避免系統遭受惡意攻擊;對終端違規的事件進行監控和審計。
(3)接口層安全管理:限制終端設備對設備外圍接口、公司套用訪問接口、網際網路套用訪問接口的使用,防止設備遭受惡意攻擊,防止數據泄露。
(4)套用層安全管理:應用程式採用沙箱的運行方式,應用程式與伺服器採用加密通信方式,數據保存加密,確保應用程式運行環境的安全,數據通信安全。
(5)用戶數據層安全管理:用戶數據加密,定期對終端數據進行備份,確保終端數據安全。
其中,企業可使用移動設備管理系統,對移動智慧型協同終端設備的功能進行集中設定和控制,例如電話、簡訊、3G、Wi-Fi、藍牙、麥克風、攝像頭、隨身碟等功能,只開啟與工作相關的功能,關閉不必要的功能,減少惡意軟體的傳播和激活途徑,降低終端用戶濫用帶來的安全風險。
企業可通過移動內容管理系統對下載到移動智慧型協同終端的文檔、郵件等企業數據進行加密。通過移動設備管理系統的設備數據擦除功能,可對丟失的移動智慧型協同終端進行遠程數據擦除。
移動智慧型協同終端採集到現場輸變電工程實施情況,可以立即將圖像及其信息傳輸到服務端,當採集地區沒有3G或Wifi時,或為了節省3G網路流量,也可以在信息採集後,在移動智慧型協同終端移動到Wifi覆蓋區域時,再傳送這些數據,在該實施例中可採用Androidsocket通信實現現場圖像傳輸。
如圖16所示,全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控方法,包括:
步驟1:移動智慧型協同終端將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案。
當信息收集完成時需要及時地返回給伺服器端。但是移動智慧型協同終端GPRS無線通信的不穩定性,以及施工過程中野外作業環境帶來信號的缺失性,給檔案完整、及時、快速的傳送帶來了一定的挑戰,有可能因為信號的短暫缺失導致數據傳送到一半就停止傳送了,當伺服器同時連線太多,而巡道終端的數據量太大時導致數據堵塞、無法快速傳送等。針對這些情況,系統在檔案打包傳送時需要進行適合該系統的一些特殊操作。例如,移動智慧型協同終端傳送用戶數據之前先讀取伺服器端返回的協定數據,以支持檔案斷點續傳。當數據量太大時,移動智慧型協同終端先傳送重要且數據量小的數據,數據量太大且不是必須的數據稍後傳送,這樣系統可以做到及時與快速的操作。
步驟2:移動智慧型協同終端向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據。
移動智慧型協同終端在傳送用戶數據之前必須先向伺服器端傳送此次檔案傳送的協定數據,協定數據主要包括此次檔案傳送的唯一標識符、該次傳送檔案的類型,該步驟主要是為了判斷該次傳送是否為斷點續傳,或者是否需要控制檔案的大小。
步驟3:伺服器端對接收到的協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端。
具體實施過程中,伺服器端根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
步驟4:移動智慧型協同終端根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端。
若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
步驟5:伺服器端接收相應檔案並實時監測及存儲。
伺服器端首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。因為移動智慧型協同終端在進行檔案傳送時將五種信息以相同的方式封裝起來傳送,伺服器端在解析數據時按照上述方法能夠進行分類存儲,便於後續查詢。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
如圖17所示的全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控方法,該方法在移動智慧型協同終端完成,具體包括:
步驟1:移動智慧型協同終端將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案。
當信息收集完成時需要及時地返回給伺服器端。但是移動智慧型協同終端GPRS無線通信的不穩定性,以及施工過程中野外作業環境帶來信號的缺失性,給檔案完整、及時、快速的傳送帶來了一定的挑戰,有可能因為信號的短暫缺失導致數據傳送到一半就停止傳送了,當伺服器同時連線太多,而巡道終端的數據量太大時導致數據堵塞、無法快速傳送等。針對這些情況,系統在檔案打包傳送時需要進行適合該系統的一些特殊操作。例如,移動智慧型協同終端傳送用戶數據之前先讀取伺服器端返回的協定數據,以支持檔案斷點續傳。當數據量太大時,移動智慧型協同終端先傳送重要且數據量小的數據,數據量太大且不是必須的數據稍後傳送,這樣系統可以做到及時與快速的操作。
步驟2:移動智慧型協同終端向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據。
移動智慧型協同終端在傳送用戶數據之前必須先向伺服器端傳送此次檔案傳送的協定數據,協定數據主要包括此次檔案傳送的唯一標識符、該次傳送檔案的類型,該步驟主要是為了判斷該次傳送是否為斷點續傳,或者是否需要控制檔案的大小。
步驟3:移動智慧型協同終端接收伺服器端對協定數據的解析結果。
解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
步驟4:移動智慧型協同終端根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端後進行實時監測及存儲。
若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》還提供另一種全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控方法,該方法在伺服器端完成,具體包括:
步驟1:接收移動智慧型協同終端傳送的連線請求來連線移動智慧型協同終端。
步驟2:成功連線移動智慧型協同終端後,接收協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端。
為了判斷該次傳送是否為斷點續傳,或者是否需要控制檔案的大小。具體實施過程中,伺服器端根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
步驟3:接收移動智慧型協同終端根據解析結果傳送來的檔案並進行實時監測及存儲。
若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
伺服器端首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。因為移動智慧型協同終端在進行檔案傳送時將五種信息以相同的方式封裝起來傳送,伺服器端在解析數據時按照上述方法能夠進行分類存儲,便於後續查詢。
圖18是一種全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控子系統結構圖。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
如圖19所示的該全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控子系統,包括:
移動智慧型協同終端,其用於將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案;
向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據;
伺服器端,其用於對接收到的協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端;
所述移動智慧型協同終端,還用於根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端;
所述伺服器端,還用於接收相應檔案並實時監測及存儲。
在具體實施中,協定數據包括移動智慧型協同終端向伺服器端當前檔案的唯一標識符以及當前檔案的類型。該步驟主要是為了判斷該次傳送是否為斷點續傳,或者是否需要控制檔案的大小。
伺服器端根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
伺服器端首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。因為移動智慧型協同終端在進行檔案傳送時將五種信息以相同的方式封裝起來傳送,伺服器端在解析數據時按照上述方法能夠進行分類存儲,便於後續查詢。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
如圖20所示,該全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控移動智慧型協同終端,包括:
數據打包模組,其用於將實時採集的現場輸變電工程實施情況進行打包成檔案。
在該模組中,當信息收集完成時需要及時地返回給伺服器端。但是移動智慧型協同終端GPRS無線通信的不穩定性,以及施工過程中野外作業環境帶來信號的缺失性,給檔案完整、及時、快速的傳送帶來了一定的挑戰,有可能因為信號的短暫缺失導致數據傳送到一半就停止傳送了,當伺服器同時連線太多,而巡道終端的數據量太大時導致數據堵塞、無法快速傳送等。針對這些情況,系統在檔案打包傳送時需要進行適合該系統的一些特殊操作。例如,移動智慧型協同終端傳送用戶數據之前先讀取伺服器端返回的協定數據,以支持檔案斷點續傳。當數據量太大時,移動智慧型協同終端先傳送重要且數據量小的數據,數據量太大且不是必須的數據稍後傳送,這樣系統可以做到及時與快速的操作。
連線請求模組,其用於向伺服器端傳送連線請求,當成功連線伺服器端後,向伺服器開始傳送協定數據。
在傳送用戶數據之前必須先向伺服器端傳送此次檔案傳送的協定數據,協定數據主要包括此次檔案傳送的唯一標識符、該次傳送檔案的類型,該步驟主要是為了判斷該次傳送是否為斷點續傳,或者是否需要控制檔案的大小。
解析結果接收模組,其用於接收伺服器端對協定數據的解析結果。
其中,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
檔案傳送模組,其用於根據解析結果來判斷當前檔案傳輸過程是否為斷點續傳並將當前檔案相應傳送至伺服器端後進行實時監測及存儲。
若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則檔案傳送模組獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
如圖21所示,該全過程管控輸變電工程建設環保措施協同監控伺服器端,包括:
連線模組,其用於接收移動智慧型協同終端傳送的連線請求來連線移動智慧型協同終端。
協定數據解析模組,其用於成功連線移動智慧型協同終端後,接收協定數據進行解析並將解析結果反饋至移動智慧型協同終端。
具體實施過程中,根據接收到的欄位查詢當前檔案的信息記錄,得到解析結果,解析結果包括該次傳送是否為斷點續傳,若為斷點續傳則已傳送的檔案大小,是否需要控制該次檔案傳送的大小。其中根據key值以及伺服器當前的網路情況來判定,當有視頻數據傳送且當前網路不是很通暢時才需要控制該次檔案傳送。
檔案接收存儲模組,其用於接收移動智慧型協同終端根據解析結果傳送來的檔案並進行實時監測及存儲。若不是斷點續傳,則直接進行檔案傳送;若是斷點續傳,則移動智慧型協同終端獲取已檔案的大小,根據五種默認信息檔案的大小找到該繼續傳送的檔案進行斷點續傳;這五種默認信息檔案的檔案傳送順序是:控制數據信息---GPS定位信息---文字信息---圖片信息---視頻信息。前四種信息一般而言不是很大,最大不會超過2MB,所以控制其傳送沒有很大的作用,打包檔案的大小主要取決於視頻的大小。
檔案接收存儲模組首先讀取一個類型大小到fileSize,然後再讀取大小為fileSize減去類型大小的數據到緩衝區,這樣就完成了一種檔案類型的讀取,根據它的值進行不同類型檔案的存儲。因為移動智慧型協同終端在進行檔案傳送時將五種信息以相同的方式封裝起來傳送,檔案接收存儲模組在解析數據時按照上述方法能夠進行分類存儲,便於後續查詢。
該實施例解決了建設過程各環節環境保護數據的智慧型化收集;通過移動智慧型終端與伺服器網站端的協同工作,實現任務制定系統化,任務下達明確化,現場記錄規範化,任務實施精確化,數據審核流程化,報告生成自動化;通過標準的、開發的資料庫接口設計,為中國國網環保管理子系統提供有效的數據支撐,使環保管理工作融入到整個工程實施過程中。
為提高子系統的信息聚合效率,系統採用了執行緒池(Thread P001)技術,實現多個聚合任務同時加入任務佇列,並通過執行緒池接口依次進入執行緒池管理器,由執行緒池根據任務的聚合周期,定時自動調配空閒的執行緒來處理任務。當任務大量啟動時,自動增加工作執行緒來處理聚合任務,同時後續的任務進入任務列表中等待工作執行緒處理。該技術的套用可有效節約系統資源,切實提高系統實時性和平台運行的整體性能,如圖6所示。
由於目標資源web頁面里的信息紛繁複雜,子系統提供了web清洗技術功能,採用自然語言處理和信息提取算法,通過預處理操作,自動清洗掉包括廣告、無關連結、多餘圖片等冗餘信息,自動抽取實際目標中正文結構,使web信息提取效率提高,增加web頁面可讀性。
子系統在對網際網路目標資源中所含的大圖片、附屬檔案等較大檔案的聚合過程中,時常會遇到未對檔案聚合完成便發生系統故障或網路中斷情況,從而導致資源聚合缺少完整性。為避免該現象的發生,聚合服務功能採用了斷點續傳技術,針對每次的聚合,先寫入快取,並實時記錄其聚合狀態,待聚合完成後,再一併存入資料庫內。在此過程中若發現系統故障原因而導致聚合終止,則系統在下一次重啟後,將自動調取聚合記錄,無縫對接前次聚合的斷點,進行續聚合,有效保障信息聚合的完整性。
監控中心對上述三個子系統進行管理,記錄並更新輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據和環保糾紛數據,所述監控子系統通過接口與電網環境保護管理子系統進行數據的同步與互動,更新電網環境保護數據;所述監控子系統通過接口與中國國網GIS平台連線,將中國國網GIS平台的數據進行三維空間直角坐標系轉換,實時調用其輸變電工程圖層與地理位置信息;
對獲取的輸變電工程數據、圖層數據、環境監測數據、環保糾紛數據和地理信息數據進行融合,使其對應顯示在同一圖層上。
所述輸變電工程環境敏感區域監控子系統,具體包括數據層、邏輯層、服務互動層和展現層,其中:
所述數據層包括關係資料庫和數據更新接口,所述關係資料庫存儲通過數據更新接口互動的輸變電工程環境敏感區域數據與其他子系統信息;
所述邏輯層為web伺服器,被配置為存儲環境敏感區識別與預測模型以識別環境敏感區,並融合數據層互動的地理信息和環境監測數據、環保糾紛數據,形成每個環境敏感區模型;
所述服務互動層,被配置為讀取每個環境敏感區模型,利用展現控制項將環境敏感區模型中具備的多重數據進行疊加展示,並將每層信息配置展示標籤;
所述展現層,被配置為通過展現頁面展示所有環境敏感區模型的圖層與展示標籤。
所述數據層、邏輯層分別通過資料庫伺服器和web伺服器實現,所述資料庫伺服器和web伺服器的容量規劃根據電力用戶總部、省公司、地市公司三個層面的用戶數量確定。
所述邏輯層,被配置有許可權管理模組,根據登錄的用戶等級,設定閾值,劃分不同的環境敏感區模型的圖層信息或不同的管轄區域的瀏覽或修改數據的許可權。
所述展示層,基於當前頁面大小展示輸變電工程數位化地圖,顯示地圖中的區域或變電站,顯示文物景點、線狀古蹟、自然保護區或水源地的敏感區域內輸變電工程、環境敏感區類型和對應的環境監測和環保糾紛信息。
所述邏輯層,被配置為支持通過直接繪製、節點實時拖曳或輸入坐標的編輯方式增加、修改環境敏感區信息,另外具備刪除和導入等管理功能,對不同類型環境敏感區設定分析參數,地圖上以不同顏色或標識進行區分。
所述邏輯層,被配置為通過接口調度環境監測及影像數據和輸變電工程的環境糾紛處置信息,以輔助分析變電站電磁環境,包括輸變電工程查詢模組、選址輔助分析模組和反饋意見統計模組,所述輸變電工程查詢模組依託中國國網GIS平台對輸變電工程進行全面查詢,所述選址輔助分析模組分析和識別地圖上規劃的一條線或站周邊的敏感區,能夠自動計算距離,反饋意見統計模組記錄首頁在地圖上提交的意見。
數據架構包括業務套用數據區、套用服務層、數據訪問層和數據資源區和系統內外部接口五部分。業務套用數據區體現的是表現層給用戶展現的頁面數據,對應基礎數據、統計數據、計算數據和非結構數據,實現業務套用數據業務邏輯的是套用服務層和數據訪問層,層層遞進,最底層的數據資源存儲區,即Oracle資料庫檔案,包括對象關係型空間數據、敏感區屬性數據和設備信息資料庫、線上檔案、多格式檔案、紙質掃描檔案和網路業務數據等。
專利榮譽
2021年6月24日,《輸變電工程環保監測與敏感區域預測系統及方法》獲得第二十二屆中國專利銀獎。