CN101976424A - 利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，它将智能规则库分成污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库，运行经验规则库四类，对每一个规则属性进行量化处理，并指定每个规则的地域特征、气象特征等属性信息，输入各种数据，借助GIS缓冲区算法与GIS建模技术，搭建一个自动成图的智能规则库引擎，运用GIS缓冲区算法并结合气象数据生成各个规则库类别的专题图，对各个专题图根据GIS建模技术进行叠加处理，并用GIS融合算法，对相应的图层融合处理，然后对各个污秽等级图层进行拼接最后生成污区分布图。该方法具有绘制效率高、污区图信息可以随时更新和共享、运行经验和绘制规则能够量化、智能化程度高的优点。

Description

利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法

技术领域

本发明涉及一种利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法。

背景技术

电力系统污区分布图是高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘因自然污秽对其外绝缘强度影响程度的区划图，它是指导输变电设备外绝缘设计与配置的基本依据，是电力生产、运行维护的依据，也是沟通设计、建设和生产部门的桥梁，并在指导电网输变电设备调爬和不断提高电网抗污闪能力、在规范新建输变电工程的外绝缘配置等方面都发挥了重要作用。电力系统污区分布图是否准确、有效、实用将直接关系到电力系统的供电安全。

我国广泛使用的传统电力系统污区分布图是一张手工绘制的图纸，它在收集3～5年的气象数据、环境数据和人工实测绝缘子污秽度的基础上，结合高压电网的运行状态绘制的。目前，国内各电网都绘制了传统的区域性电力系统污区分布图，少数电力公司尝试进行了小范围的污区图的电子化工作，它仅仅是将图纸形式的污区图通过扫描转为电子格式或在电子地图的基础上使用绘图软件手工完成电子格式的污区图。

目前通过手工的方法、根据运行经验、采用人工绘制电力系统污区分布图的具体方法和流程如下：

1)、调查本地区的污源分布状况，绘制污源分布图；

2)、调查收集本地区的相关气象参数，绘制气象分布图；

3)、绘制现场污秽度分布图，根据人工测量的绝缘子现场污秽度测量数据绘制现场污秽度分布图，标绘现场污秽度测量点和现场污秽等级，提供测量值，标绘3--5年来污闪故障点位置、次数，并附相关资料。

4)、结合绘制的污源分布图、气象分布图以及现场污秽度分布图，并结合运行经验，最后绘制所辖区域的污区分布图。

这种污区分布图绘制方法存在如下问题：

1)、绘制这样一张污区分布图需要花费大量的人力、物力和相当长的时间。

2)、这类污区图的信息无法更新，小电网污区图与上级电网污区之间、同级电网之间的绘制相互独立，无法实现数据共享。而且修订工作困难，只能隔几年再统一修订，因此依然不能及时反映区域的实时污染情况。

3)、绘制规则不能量化和智能化，很难对各个规则进行地域、气象等综合因素进行分析，绘制的污区图往往依赖绘制人员的经验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于用计算机网络及通信技术和GIS技术来构建智能规则库引擎、从而生成电力系统污区分布图的方法，该方法具有绘制效率高、污区图信息可以随时更新和共享、运行经验和绘制规则能够量化、智能化程度高的优点，它改变了传统污区图绘制方法中绘制效率低、污区图信息无法更新和共享、绘制规则依靠绘制人员素质及运行经验和绘制规则不能量化和智能化等缺陷。

本发明的目的是这样实现的：

一种利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，特征是：

一、智能规则库引擎的生成：

(1)、智能规则库由污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库四种数据库组成，用计算机数据库语言(如C#)建立智能规则库的结构框架以及污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库四种数据库的结构框架；

(2)、数字化往年的污区分布图，并将污区分布图作为成图的参考历史污区；

(3)、向污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库中分别输入污源数据、在线监测点数据、人工测量点数据、大气数据、气象数据、运行经验数据和典型环境数据(如各种成图的数据：污源、大气、现场污秽度、气象、污闪等历史数据)；

(4)、根据污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库各自的判断条件确定影响范围，并划分各自的污秽等级，最终生成智能规则库引擎；

二、利用智能规则库引擎绘制电力系统污区分布图：

(1)、根据气象数据，绘制风玫瑰风向图；

(2)、根据输入的污源数据和智能规则库引擎生成污源规则库专题图，在行政地图的底图上标明各种典型的污染源，污源类型、图标和代码；

(3)、根据输入的人工测量点数据：绝缘子现场污秽度和污秽在线监测点数据以及智能规则库引擎绘制现场污秽度规则库专题图；

(4)、根据大气环境数据，运用公式计算出大气质量指数与等值盐密的关系，并利用智能规则库引擎，绘制污湿特性规则库专题图；

(5)利用智能规则库引擎，根据运行经验规则库中的线路运行经验和典型地理环境运行智能规则库，对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图进行修正；

(6)利用智能规则库引擎中的GIS缓冲区算法、建模技术及融合算法对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图对相应的图层进行融合和拼接；

(7)结合往年电子污区图，对各个污秽等级图层进行拼接，形成电子污区草图，未能确定污级地区以高亮显示；

(8)人工调整未能确定污级地区的污秽等级；

(9)生成最终的电力系统污区分布图。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)，是由硬件、软件和空间数据组成的计算机系统，能支持地理空间数据的获取、管理、操作、分析、模型化和显示，以解决复杂的规划和管理等问题。GIS的应用领域很广，如：自然资源的清查与管理、区域和城市规划与管理、环境监测、车辆运行与道路选择以及电力系统等。

本发明是利用智能规则库引擎来生成电力系统污区分布图，它具有如下优点：

1).改变了传统手工污区图绘制流程，绘制效率大幅度提高，大大节约了污区图绘制的时间，把防污工作人员从繁杂的污区图手工绘制工作中解放了出来，提高了电网防污工作效率。

2).由于该引擎基于网络数据库来存储数据，借助该引擎生成的污区图信息可以即时更新和共享，改变了过去污区图是不能修改的静态图的现状。

3).形成了污区图绘制的智能规则库，能够量化污区图绘制规则库，并随时调整这些规则，以便生成出不同效果的污区分布图供电网防污专责根据运行经验来挑选。

4).污区图信息可以随时更新和共享，运行经验和绘制规则能够量化，智能化程度非常高。

5).防污工作人员可以利用GIS提供的强大的图形处理功能实现污区分布图的人工辅助自动绘制和分析，为制定各项计划和决策提供科学依据。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为污秽在线监测点的灰密值与盐密值坐标图，图中a、b、c、d和e为五个污秽等级；

图4为人工监测点的灰密值与盐密值坐标图，图中a、b、c、d和e为五个污秽等级。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法：

一、智能规则库引擎的生成：智能规则库由污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库四种数据库组成，并用C#语言建立自智能规则库的结构框架：

1、污源规则库的建立：污源规则库又由自然污源子规则库、交通污源子规则库、工业污源子规则库、城市污源子规则库构成，具体如下：

A、自然污源子规则库的建立：

1).输入数据：将自然污源(如海岸线、沙漠、开阔干地、盐碱地等)的地理位置信息的相关数据输入到自然污源子规则库中；

2).规则逻辑及结果：根据自然污源(如海岸线、沙漠或开阔干地、盐碱地等)的边界线做带状缓冲分析，并根据判断条件确定影响范围和四个污秽等级：a、b、c和d四个等级，具体条件见下表：

B、交通污源子规则库的建立：

1).输入数据：将重要交通干线的地理位置信息的相关数据输入到交通污源子规则库中；

2).规则逻辑及结果：

重要交通干线是指：铁路、国家级公路；一般交通线是指省级和县级公路；将铁路、公路沿线做成带状，沿边界线两边做缓冲分析，并根据判断条件确定影响范围和三个污秽等级：b、c和d三个等级；具体条件见下表：

C、工业污源子规则库的建立：

1).输入数据：将工业污源点的废气数据和地理位置信息的相关数据输入到工业污源子规则库中；

2).规则逻辑及结果：

区域的工业废气排放强度数据从环保局获取，工业污源的影响范围是指以污源点(化工、金属冶炼、水泥厂、炼焦厂)为中心，做圆形(半径分别为0.5km和2km的同心圆)的缓冲分析，并根据判断条件确定影响范围和五个污秽等级：a、b、c、d和e五个等级，然后根据风向玫瑰图(一种气象领域的专业图，专门用于分析一个地区的主导风向)进行修订，以表示其污秽影响的范围是跟风向玫瑰图相关的。具体条件见下表：

D、城市污源子规则库

1).输入数据：将城市的地理位置信息的相关数据输入到城市污源子规则库中；

2).规则逻辑及结果：

城市污源的影响范围首先是生成以大中城市为圆心，半径如下表所规定的圆形区域，并根据判断条件确定影响范围和三个污秽等级：a、b和c三个等级，然后根据风向玫瑰图进行修订，以表示其污秽影响的范围是跟风向玫瑰图相关的。大中城市指直辖市和省会城市。

2、现场污秽度规则库的建立：

A、污秽在线监测点子规则库：

1).输入数据：将污秽在线监测点监测到的盐密值和灰密值，还有这些

监测点所在地理位置信息的相关数据输入到污秽在线监测点子规则库中；

2).规则逻辑及结果：

根据在线监测点测得的灰密值与盐密值共同确定污秽等级，该污秽等级可根据上述坐标图，由盐密值、灰密值来确定。以污秽监测点一年中所获取的最大盐密值和最大灰密值判定监测点的污秽等级，并以该污秽等级表征以该测量点为圆心，半径五公里圆内区域的五个污秽等级：a、b、c、d和e五个等级，然后根据风向玫瑰图进行修订，以表示其污秽影响的范围是跟风向玫瑰图相关的。

C、人工测量点子规则库：

1).输入数据：将人工测量点监测到的盐密值和灰密值，还有这些人工测量点所在地理位置信息的相关数据输入到人工监测点子规则库中；

2).规则逻辑及结果：

以人工测量点所获取的盐密值、灰密值判定监测点的污秽等级，该污秽等级可根据图3，由盐密值、灰密值来确定，并以该污秽等级表征以该测量点为圆心，半径五公里圆内区域的五个污秽等级：a、b、c、d和e五个等级，然后根据风向玫瑰图进行修订，以表示其污秽影响的范围是跟风向玫瑰图相关的。

3、污湿特性规则库的建立：

A、大气环境子规则库的建立：

大气质量指数P的计算公式如下：

大气质量指数P

$P=\sqrt{\frac{U_{{\mathrm{SO}}_2}}{B_{{\mathrm{SO}}_2}}}\×\frac{1}{3}(\frac{U_{{\mathrm{SO}}_2}}{B_{{\mathrm{SO}}_2}}+\frac{U_{N{O}_X}}{B_{{\mathrm{NO}}_X}}+\frac{U_{\mathrm{TSP}}}{B_{\mathrm{TSP}}})$

SO₂、NO_X、TSP分别是指二氧化硫、x氧化氮、总悬浮颗粒物的简称。

B_TSP是指SO₂、NO_X、TSP评价标准值。

U_TSP分别是指SO₂、NO_X、TSP的月均浓度，他们的排放量数据可从环保局获取，其边界以行政地图边界为准。

1).输入数据：将从环保局获取的排放量数据输入到大气环境子规则库中；

2).规则逻辑及结果：以大气质量指数P的数值大小作为判断条件，根据判断条件确定影响范围和五个污秽等级：a、b、c、d和e五个等级。具体条件见下表：

B.气象子规则库的建立：

1).输入数据：将从气象局获取的气象数据输入到气象子规则库中；

2).规则逻辑及结果：以积污期、干旱无雨、雾、毛毛雨等条件确定影响范围和三个污秽等级：b、c和d三个等级。详细判断条件见下表：

4、运行经验规则库的建立：

A、线路运行经验子规则库的建立：

1).输入数据：将从省电力公司获取的污闪事故数据和线路可接受的污闪跳闸率数据输入到线路运行经验子规则库中；

2).规则逻辑及结果：根据是否发生污闪事故和线路可接受的污闪跳闸率两个指标来决定影响范围及污秽等级，具体条件见下表：

110kV～750kV线路可接受的污闪跳闸率

B、典型环境运行子规则库的建立：

1).输入数据：将气象局获取的气象数据输入到典型环境运行子规则库中；

2).规则逻辑及结果：根据积污期中的大雾、毛毛雨，融冰雪和丘陵地带等因素来决定影响范围和污秽等级，详细判断条件见下表：

上述智能规则库构建完毕后，生成了智能规则库引擎；

二、利用智能规则库引擎绘制电力系统污区分布图：

(1)、根据气象数据，绘制风玫瑰风向图；

(2)、根据输入的污源数据和智能规则库引擎生成污源规则库专题图，在行政地图的底图上标明各种典型的污染源，污源类型、图标和代码；例如工业污源的代码是52，图标为：

(3)、根据输入的人工测量点数据和污秽在线监测点数据，由智能规则库引擎调用现场污秽度绘制模块绘制现场污秽度规则库专题图；

(4)、根据大气环境数据，运用公式计算出大气质量指数与等值盐密的关系，由智能规则库引擎调用污湿特性规则库引擎，绘制污湿特性规则库专题图；

(5)利用智能规则库引擎，根据运行经验规则库中的线路运行经验和典型地理环境运行智能规则库，对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图进行修正；

(6)利用智能规则库引擎中的GIS缓冲区算法、建模技术及融合算法对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图对相应的图层进行融合和拼接；

(7)结合往年电子污区图，对各个污秽等级图层进行拼接，形成电子污区草图，未能确定污级地区以高亮显示；

(8)人工调整未能确定污级地区的污秽等级；

(9)生成最终的电力系统污区分布图。

Claims (5)

1.一种利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，其特征在于：

一、智能规则库引擎的生成：

(1)、智能规则库由污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库四种数据库组成，用计算机数据库语言建立智能规则库的结构框架以及污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库四种数据库的结构框架；

(2)、数字化往年的污区分布图，并将污区分布图作为成图的参考历史污区；

(3)、向污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库中分别输入污源数据、在线监测点数据、人工测量点数据、大气数据、气象数据、运行经验数据和典型环境数据；

(4)、根据污源规则库、污秽度规则库、污湿特性规则库和运行经验规则库各自的判断条件确定影响范围，并划分各自的污秽等级，最终生成智能规则库引擎；

二、利用智能规则库引擎绘制电力系统污区分布图：

(1)、根据气象数据，绘制风玫瑰风向图；

(2)、根据输入的污源数据和智能规则库引擎生成污源规则库专题图，在行政地图的底图上标明各种典型的污染源，污源类型、图标和代码；

(3)、根据输入的人工测量点数据：绝缘子现场污秽度和污秽在线监测点数据以及智能规则库引擎绘制现场污秽度规则库专题图；

(4)、根据大气环境数据，运用公式计算出大气质量指数与等值盐密的关系，并利用智能规则库引擎，绘制污湿特性规则库专题图；

(5)利用智能规则库引擎，根据运行经验规则库中的线路运行经验和典型地理环境运行智能规则库，对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图进行修正；

(6)利用智能规则库引擎中的GIS缓冲区算法、建模技术及融合算法对污源规则库专题图、现场污秽度规则库专题图、污湿特性规则库专题图对相应的图层进行融合和拼接；

(7)结合往年电子污区图，对各个污秽等级图层进行拼接，形成电子污区草图，未能确定污级地区以高亮显示；

(8)人工调整未能确定污级地区的污秽等级；

(9)生成最终的电力系统污区分布图。

2.根据权利要求1所述的利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，其特征在于：污源规则库由自然污源子规则库、交通污源子规则库、工业污源子规则库和城市污源子规则库构成。

3.根据权利要求1所述的利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，其特征在于：污秽度规则库由污秽在线监测点子规则库和人工监测点子规则库构成。

4.根据权利要求1所述的利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，其特征在于：污湿特性规则库由大气环境子规则库和气象子规则库构成。

5.根据权利要求1所述的利用智能规则库引擎生成电力系统污区分布图的方法，其特征在于：运行经验规则库由线路运行经验子规则库和典型环境运行子规则库构成。

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