基于三维GIS技术在电网数据资产可视化应用研究

王猛

太原龙为电子科技有限公司 030006

摘要：电网具有极为丰富的数据资源，同时电网本身具有天然的地理空间分布特性，电网空间信息的表达，及其与业务数据资产的深度融合及可视化展现，是电网大数据及智能电网建设的一项重要课题。电力三维GIS技术，以空间信息表达和多源数据异构融合为特点，能有效的辅助电网建设管理及宏观决策。文章以电网数据资产的梳理及可视化展示应用为研究目标，论述了基于三维GIS平台下电网数据资产可视化系统的设计及实现过程，并在此基础上，分析探讨了电网数据资产三维可视化系统，在工程数字化、规划建设、运行检修、应急调配等领域的应用场景。

关键字：电力数据资产；三维 GIS ；可视化平台；数据共享；

0引言

伴随着大数据时代的悄然来临，对数据资源的重视提到了前所未有的高度，数据资产已成为企业和社会关注的重要战略资源。电网具有极为丰富的数据资源，数据产生于电网规划、建设、运行等各阶段生产运营过程中，而数据资产的可视化是电力大数据价值直观展现的有效方式，当电力大数据通过分析挖掘手段进行可视化后能快速发现数据隐藏的信息并转化知识，便于数据价值的传递与知识的分享。随着电力大数据可视化研究的深入及数据在电网决策中的重要性的提高，对电力大数据可视化也提出了更高的要求，电力大数据随智能电网系统运行实时产生，是智能电网运行状态的数据体现，同时，由于电网天然的地理空间分布特性，电网空间信息的表达及其与业务数据资产信息的深度融合，也是智能电网建设的一项重要课题。GIS具有直观展示及可视化表达的特点，结合基础地理数据、电网三维模型对电网数据资产进行可视化表达与展现，能更好的辅助电网可视化管理及宏观决策。本文根据电网统一调度管理及数据资产管理的要求，从数据资产可视化角度出发，研究了基于电力三维GIS 技术构建电网数据资产可视化架构的设计实现方式及其在工程数字化、电网规划、运行检修、应急调配等领域的应用。

1 电力数据资产

“资产”是指由企业过去经营交易或各项事项形成的，由企业拥有或控制的，预期会给企业带来经济利益的资源。因而将数据转化为一种“资产”，就需要企业将来源多样、形式不同、结构多元的数据资源，依据统一的数据标准化规范和流程有序整合到一起，并进行有效的关联、清洗、处理、细分，并最终能通过挖掘数据的价值，把数据再次应用到新场景中去，为企业发掘使用价值或带来经济效益。因而，做好企业数据资产的管控及应用，首先必须对企业数据资产的来源及范围有一个清晰全面的分析。对于国家电网西南分部输变电运营管理企业而言，电网数据资源产生于电网基建、运行、营销等各个生产及运营环节中，目前按照业务划分，大致可分为电网基建数据、运行数据、电力营销数据、及电网企业管理数据四大类，电网基建数据主要包括工程项目管控、施工进度管控等数据; 运行数据主要包括电网运行关键指标( 电力电量、负荷等) 、电网潮流数据、设备生成管理数据、设备状态监测遥信( 测) 数据、变电场所视频监测数据等; 电力营销数据主要包括交易电价、用售电量、用电客户等方面的数据; 电网企业管理数据主要包括企业资源计划管理、财务管控、档案管理等方面的数据。从使用分布特点来看，这些数据资源又分散于各个业务子系统中，具体包括基建管控系统、PMS（生成管理系统）、状态监测系统、调度管理系统、ERP（企业资源规划系统）等等。

本研究课题正是从数据资产管理应用的角度出发，探索将这些业务系统的相关指标项数据按照标准的管控体系，进行有序的整合、关联，并利用数据仓库等技术手段，建成数据资产库，并通过可视化平台进行资产表现，为西南分部电网企业提供数据服务和业务支撑。

2电力三维 GIS 技术历史

电力三维 GIS 是利用三维虚拟现实技术，以电力系统的网络规划、生产运维和经营管理等过程为基础，利用 GIS 技术描述电力企业的电网规划、生产运维和经营管理的一门综合交叉技术。在国外 20 世纪90 年代初就已出现，自 20 世纪 90 年代中期开始逐步引入国内。电力三维 GIS 的发展经历了“CAD + 数据库”、“传统 GIS 应用”、“AM /FM /GIS 应用”等三个阶段。目前，三维 GIS 已广泛应用于发达国家电力企业日常生产、维护、管理工作中，并逐渐走向辅助决策支持与智能化应用。在电力三维 GIS 领域，国内也已开展了一些研究工作，并取得了一定的成果: 一些单位提出了诸如电力平台( 或系统) 中三维 GIS 数据可视化技术研究，包括海量三维 GIS 数据可视化系统研发; 涉及数据组织和空间索引、多源数据的集成与管理、海量三维数据处理技术、组件技术、GIS与MIS 的集成开发等技术，也在一些项目进行了应用。由国内某公司提出的三维全景智能电网支撑技术作为一种直观反映空间对象位置、关系及业务信息的技术手段，依托信息化服务平台，整合多源数据（包括电力电网数据、各专业专题数据、基础地理信息数据等） ，根据信息化、智能化电网的要求，以海量数据调度平台为基础，以智能控制为手段，为实现电网的信息化、自动化、互动化提供全方位的技术支撑。该技术以分布式管理技术以及网络环境下异构 GIS 数据集成与互操作技术，创建了基于网络渐进传输的三维调度与渲染引擎，结合现阶段智能化电网相关需 求，实现了信息模式的共享和系统数据的整合。

3 基于三维 GIS 平台的数据资产可视化系统设计

基于电网数据资产应用及三维 GIS 可视化表达为指导思想，本文研究并设计了一套基于三维GIS平台的数据资产可视化系统。系统利用三维全景智能电网支撑技术对数据资产进行可视化展示及仿真模拟，包括电网资产空间信息与周边地形地貌的三维可视化、电网模型与电网业务信息( 如参数信息与接入的实时信息) 高度融合等，实现数据资产的三维可视化管理及应用，包括电网多源数据的分类管理、业务场景应用、数据统计分析、数据更新与维护等内容。

（1）总体架构设计

面向电网数据资产多源及复杂性的特点，充分考虑系统功能建设的可扩充性和可移植性，本系统采用C/S架构进行系统设计，总体架构主要包括基础设施层、数据服务层、应用服务层和业务逻辑层。

（2）多源数据集成设计

由于电网数据资产的多样性和复杂性，系统集中了不同来源多种类型的数据，既包括结构化和非结构化数据，也包括空间数据和属性数据。其中基础地理数据库用于存储和发布影像数据、DEM( 数字高程模型) 数据、基础地理矢量数据; 电网专题数据库用于存储和发布地质、气象、能源专题矢量数据，以及覆冰、鸟害、舞动、污区等电网规划和运检专题矢量数据; 三维模型数据库用于存储变电站、杆塔、绝缘子、基础等三维模型数据，以及用于构建模型地理位置空间关系的坐标及相对位置关系数据; 电网业务数据库用于存储用于业务数据资产可视化的各类接口数据以及统计分析和二次挖掘数据。

4系统功能设计

根据数据资产建设及应用的要求，基于三维GIS平台的电网数据资产可视化系统设计功能。

（1）三维基本功能。主要指三维地图场景中的地图浏览、元素查询定位、地图量测、空间分析及图层管理等基本 GIS 功能;

（2）工程三维可视化。对电网工程的空间位置或局部细节以二维图元及三维模型的形式在三维GIS 平台中进行可视化展示及定位，可以对电网工程信息进行查询，查询结果可以在三维场景中直观展 现，同时可以对电网资源在三维场景中进行飞行漫游浏览及关联查询（如关联属性信息及相关电子档案）等;

（3）业务数据可视化。通过建立电网三维模型 与业务信息( 包括接入的已有系统，如在线监测信息) 的关联关系，实现业务数据的可视化展现，如在三维场景中可以看到各个监测点的虚拟模型，通过 点击监测点模型，可以调出现场的实时视频信息;

（4）数据统计分析与挖掘。本研究不单单实现了简单的数据整合，为了方便用户进一步挖掘“大数据”的价值，平台提供数据的统计及分析功能，对数据进行二次挖掘和加工，并可将结果在三维场景中进行直观展现;

（5）工程形象展示。基于制定好的展示脚本，结合三维 GIS 平台仿真可视化渲染漫游场景，以自动播放的方式，通过直观的界面动画，配合语音、文字、图片等多媒体展示某一工程的建设成就;

（6）数据维护管理。为保证数据的实时性和可用性，平台可以便捷地对各类地理数据、影像数据、网架数据、电网业务数据进行维护和更新;

（7）数据共享服务应用。对已整合的数据，平台可以试点通过服务的形式对外发布各类数据服务，其他业务系统可以通过调用服务的形式获取所需的数据资源，充分发挥平台的价值。

5总结

本文的研究具有良好的应用前景，其研究的基于三维 GIS 平台的电网数据资产可视化系统通过数据资产的可视化应用、工程三维可视化、业务数据可视化、数据统计分析等为形成资产全生命周期新生态系统提出了可行的解决思路，，针对电网大数据大规模、多维度、关系复杂的数在的挖掘及展现，如采用回归分析、关联规则、聚类分析、深度学习等挖掘手段，进行用资产分析、综合预测、智能控制等，将是数据资产后续研究的一个重要方向。

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