CN104574835A - 一种基于gis的电网灾害监测及预警系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统和方法，包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警，所述数据库模块和所述GIS系统模块连接。发明利用电网线路的定点监测器和卫星拍摄照片对电网运行状况和环境进行监测，将监测信息导入GIS系统，实现对电网的可视化、实时化监测，并导入历史自然灾害事故信息以及事故发生前的环境信息变化，通过监测到的数据进行预测可以提前为电网灾害进行准备，减少灾害的损失。

Description

一种基于 GIS 的电网灾害监测及预警系统和方法

技术领域

本发明涉及电力系统远程监测技术领域，具体涉及一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统和方法。

背景技术

电力是国家的支柱能源和命脉，同时由于电网系统多数直接暴露于自然条件下，受环境因素和自然灾害影响较大。各类自然灾害的发生往往直接威胁着电网系统的安全运行，甚至造成严重的电网破坏和大面积停电事故，进而影响到人们的正常生产、生活和社会的稳定。随着国家电网智能化发展的不断深入，特高压输电网络的大规模建设，以大联网、大容量为标志的规模化、高效率的电网遭遇灾害时，其影响速度快、范围广，且有社会化趋势。

地震、洪水、冻雨、山火等自然灾害往往会对电网造成大面积破坏，快速有效地监测电网设备损坏状况和已损坏电网设备所在位置，对尽快恢复灾区的电力供应意义重大。但自然灾害发生后，由于供电中断以及灾害对有线网或无线网等通信设施的严重破坏，电力载波通信、基于Internet 的有线网络通信、通用分组无线业务(GPRS) 无线网络通信、全球移动通讯系统(GSM) 短消息等传统的电网远程监控通信方式无法正常工作。目前主要还是依靠人工巡查方式对灾区电网进行监测，效率低下。由此可见，如何在自然灾害发生后快速有效地监测灾区电网状态成为迫切需要解决的技术问题。

近年来，随着电网各类自然灾害监控系统不断出现，积累了大量现场历史数据，但如何挖掘和分析这些监控数据为电网安全运行提供支撑显得十分重要。因此，基于GIS 电网自然灾害数据信息挖掘与预警响应分析，能准确有效提取各类灾害信息对电网影响，同时采用范例数据挖掘技术匹配相应处置措施，对于降低和防止自然灾害对电网系统的灾变影响，以及保证其安全、稳定运行有重要的意义。

公开号为202662054U的实用新型公开了一种基于电网GIS 的山火灾害监测与预警分析系统，包括数据采集装置、单向安全隔离装置和基于电网GIS 的数据处理装置，所述数据采集装置通过所述安全隔离装置和所述基于电网GIS 的数据处理装置连接；所述数据采集装置采集公网数据和微气象数据并集成数据采集平台；所述数据采集平台的数据通过安全隔离装置接入电网GIS 平台；所述基于电网GIS 的数据处理装置对所述数据采集平台的数据进行分析。该实用新型通过基于电网GIS系统可以做到对山火灾害的监测和预警，其监测预警的范围较窄，无法对多种灾害进行监测。

公开号为103914951A的发明公开了一种基于GIS 电网自然灾害数据信息挖掘与预警分析方法，首先，接入政府预先给出可能发生的地震、洪水、雪灾、雷击、大风、山火、滑坡泥石流等灾害信息，采用层次分析、人工神经网络、logistic 回归、统计量等方法建立多关联复合灾害评价模型对以往各类灾害信息评估分析，综合对比分析评估结果应用范例数据挖掘技术对出现各类灾害提供应急决策，最后将灾害后果及应急决策在电网重点管控线路及设备信息上进行可视化。该发明仅仅提供了一种预警方法，未对环境信息监测提供方法，尚有不足。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统和方法，利用电网线路的定点监测器和卫星拍摄照片对电网运行状况和环境进行监测，将监测信息导入GIS系统，实现对电网的可视化、实时化监测，并导入历史自然灾害事故信息以及事故发生前的环境信息变化，通过监测到的数据进行预测可以提前为电网灾害进行准备，减少灾害的损失。

一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统，包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心依次连接；

所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，所述监测器监测模块包括在电网线路杆塔上设置的传感器，用于对电网运行情况和周围环境信息进行采集，所述卫星监测模块包括遥感卫星，用于对大范围环境信息和地理信息变化进行监测；

所述控制单元包括监测器单片机，用于对所述数据采集单元采集到的数据信息进行整理并通过信息传递单元发送出去；

所述信息传递单元包括监测器GSP1620、通信卫星、地面GSP1620和通信单片机，用于对所述无人机单片机和机器人单片机收集整理的数据信息通过所述通信卫星进行传递，发送至集控中心；

所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警。

进一步的，所述监测器GSP1620通过RS 232口与所述监测器单片机连接，所述监测器单片机通过RS 422口或USB口与所述监测器监测模块连接，所述监测器单片机通过所述监测器GSP1620将信息打包发送至卫星，由卫星转发到集控中心。

进一步的，所述工控机通过RS 422口或USB口与所述通信单片机连接，所述通信单片机通过RS 232口与所述地面GSP1620连接。

进一步的，设置中继卫星，通过所述遥感卫星与所述中继卫星配合，做到对电网区域的实时性监测和数据传递。

进一步的，所述数据库模块和所述GIS系统模块连接，具体包括电网运行信息和电网周围环境信息录入所述GIS系统模块，分析以及在所述显示器上展示所述数据采集单元监测到的数据，并通过对以往自然灾害事故分析，与环境变化进行比较，对自然灾害事故进行预警。

一种基于GIS的电网灾害监测及预警方法，包含如下步骤：

1）通过监控器监测模块和卫星监测模块对电网运行和环境信息进行采集，并将数据信息发送至集控中心，完成对日常电网运行的监测；

2）卫星监测模块可实现对大范围环境信息变化进行监测，可以在宏观上监测电网区域的环境信息，并将此信息导入GIS系统模块并在显示器上显示出来，利于工作人员对环境变化进行预测；

3）集控中心的预警模块通过对数据库的历史信息和采集到的实时宏观信息进行比较分析，列出电网运行环境可能发生的变化，对电网可能因为环境变化而发生事故进行预警；

4）在数据库中寻找到历史中与此次预警事故相似的电网灾害事故，并调出其解决方案和事故最终影响，可对有可能发生的事故进行预测，并针对可能发生的事故采取行动来减少损失。

本发明的有益效果是：本发明系统包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心依次连接；所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，用于对电网运行情况和周围环境信息进行采集，所述卫星监测模块包括遥感卫星，用于对大范围环境信息和地理信息变化进行监测；所述控制单元包括监测器单片机，用于对所述数据采集单元采集到的数据信息进行整理并通过信息传递单元发送出去；所述信息传递单元包括监测器GSP1620、通信卫星、地面GSP1620和通信单片机，用于对所述无人机单片机和机器人单片机收集整理的数据信息通过所述通信卫星进行传递，发送至集控中心；所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警。通过监测器监测模块对电网线路进行常规监测，如对环境的风力、地面震动、温度、雷雨天气等信息进行采集，采集电网运行信息和周围环境信息，且通过卫星监测模块实现宏观监测，对大范围环境信息变化进行重点监测，并通过单片机汇总经信息传递单元发送至集控中心供工作人员了解电网运行情况，遥感卫星将宏观环境信息传送至集控中心，通过卫星通信来传递信息，保证了信息传递的可靠性，且卫星传递的距离远，增大了电网监测的范围，在自然灾害发生时仍然可以保证流畅的通信功能，集控中心工控机用于对整个系统进行控制，显示器对数据在基于GIS系统进行显示，数据库对实时采集的数据进行存储，对历史数据进行存储，GIS系统模块通过图像和坐标的方式对采集的数据信息在显示器上进行显示。

所述监测器GSP1620通过RS 232口与所述监测器单片机连接，所述监测器单片机通过RS 422口或USB口与所述监测器监测模块连接，所述监测器单片机通过所述监测器GSP1620将信息打包发送至卫星，由卫星转发到集控中心。监测器单片机启动后，通过RS 232口发送AT命令对监测器GSPl620进行初始化和拨号连接，同时监测RS 422口或USB口，实时获取并存储监测器监测模块发送的通信数据，监测器GSPl620负责接收集控中心发送的控制指令，通过RS 232口传送给监测器单片机，监测器单片机接收到控制指令后再通过RS 422口或USB口转发给监测器监测模块。

所述工控机通过RS 422口或USB口与所述通信单片机连接，所述通信单片机通过RS 232口与所述地面GSP1620连接。

设置中继卫星，通过所述遥感卫星与所述中继卫星配合，做到对电网区域的实时性监测和数据传递。遥感卫星对地面发射数据需要一定的周期，通过设置中继卫星，可以实现实时通讯，对电网区域做到实时监测。

所述数据库模块和所述GIS系统模块连接，具体包括电网运行信息和电网周围环境信息录入所述GIS系统模块，分析以及在所述显示器上展示所述数据采集单元监测到的数据，并通过对以往自然灾害事故分析，与环境变化进行比较，对自然灾害事故进行预警。监测器监测到的数据和卫星传输来的宏观环境数据保存在数据库内，GIS系统模块单元通过调入数据库的信息，可以很直观的在显示器上显示电网运行情况和信息，以及周围环境的宏观变化，可以通过对历史信息的比较分析，对即将发生的自然灾害作出预警，提高了面对自然灾害时的反应速度，减少了电网自然灾害事故的损失。

本发明方法首先完成对电网运行的日常监测，再通过遥感卫星对电网运行的宏观环境数据进行监测，并将数据信息导入数据库，并与GIS系统模块进行连接，在地理位置信息中显示出电网运行情况，方便直观的进行观察，利于工作人员对环境变化作出预测；再通过调出历史上自然灾害事故发生前的环境信息变化来评估可能发生的自然灾害，对电网运行起到预警作用，并调出历史事故的详细信息，做好应对自然灾害事故的准备，可在事故发生时快速正确的进行反应，减少事故的损失。

本发明利用电网线路的定点监测器和卫星拍摄照片对电网运行状况和环境进行监测，将监测信息导入GIS系统，实现对电网的可视化、实时化监测，并导入历史自然灾害事故信息以及事故发生前的环境信息变化，通过监测到的数据进行预测可以提前为电网灾害进行准备，减少灾害的损失。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明基于GIS的电网灾害监测及预警系统和方法的系统结构图；

图2是本发明集控中心的系统结构图；

图3是本发明监测器监测的系统结构图；

图4是本发明卫星监测的系统结构图；

图5是本发明方法的系统结构图。

具体实施方式

实施例一

如图1至图4所示：本发明提供了一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统，包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心依次连接；所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，用于对电网运行情况和周围环境信息进行采集，所述卫星监测模块包括遥感卫星，用于对大范围环境信息和地理信息变化进行监测；所述控制单元包括监测器单片机，用于对所述数据采集单元采集到的数据信息进行整理并通过信息传递单元发送出去；所述信息传递单元包括监测器GSP1620、通信卫星、地面GSP1620和通信单片机，用于对所述无人机单片机和机器人单片机收集整理的数据信息通过所述通信卫星进行传递，发送至集控中心；所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警。通过监测器监测模块对电网线路进行常规监测，采集电网运行信息和周围环境信息，通过卫星监测模块实现宏观监测，对环境信息变化进行重点监测，并通过单片机汇总经信息传递单元发送至集控中心供工作人员了解电网运行情况，遥感卫星将宏观环境信息传送至集控中心，通过卫星通信来传递信息，保证了信息传递的可靠性，且卫星传递的距离远，增大了电网监测的范围，在自然灾害发生时仍然可以保证流畅的通信功能，集控中心工控机用于对整个系统进行控制，显示器对数据在基于GIS系统进行显示，数据库对实时采集的数据进行存储，对历史数据进行存储，GIS系统模块通过图像和坐标的方式对采集的数据信息在显示器上进行显示。

所述监测器GSP1620通过RS 232口与所述监测器单片机连接，所述监测器单片机通过RS 422口或USB口与所述监测器监测模块连接，所述监测器单片机通过所述监测器GSP1620将信息打包发送至卫星，由卫星转发到集控中心。监测器单片机启动后，通过RS 232口发送AT命令对监测器GSPl620进行初始化和拨号连接，同时监测RS 422口或USB口，实时获取并存储监测器监测模块发送的通信数据，监测器GSPl620负责接收集控中心发送的控制指令，通过RS 232口传送给监测器单片机，监测器单片机接收到控制指令后再通过RS 422口或USB口转发给监测器监测模块。

所述工控机通过RS 422口或USB口与所述通信单片机连接，所述通信单片机通过RS 232口与所述地面GSP1620连接。

设置中继卫星，通过所述遥感卫星与所述中继卫星配合，做到对电网区域的实时性监测和数据传递。遥感卫星对地面发射数据需要一定的周期，通过设置中继卫星，可以实现实时通讯，对电网区域做到实时监测。

实施例二

如图1至图4所示：本发明还提供了一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统，包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心依次连接；所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，用于对电网运行情况和周围环境信息进行采集，所述卫星监测模块包括遥感卫星，用于对大范围环境信息和地理信息变化进行监测；所述控制单元包括监测器单片机，用于对所述数据采集单元采集到的数据信息进行整理并通过信息传递单元发送出去；所述信息传递单元包括监测器GSP1620、通信卫星、地面GSP1620和通信单片机，用于对所述无人机单片机和机器人单片机收集整理的数据信息通过所述通信卫星进行传递，发送至集控中心；所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警。所述数据库模块和所述GIS系统模块连接，具体包括电网运行信息和电网周围环境信息录入所述GIS系统模块，分析以及在所述显示器上展示所述数据采集单元监测到的数据，并通过对以往自然灾害事故分析，与环境变化进行比较，对自然灾害事故进行预警。监测器监测到的数据和卫星传输来的宏观环境数据保存在数据库内，GIS系统模块单元通过调入数据库的信息，可以很直观的在显示器上显示电网运行情况和信息，以及周围环境的宏观变化，可以通过对历史信息的比较分析，对即将发生的自然灾害作出预警，提高了面对自然灾害时的反应速度，减少了电网自然灾害事故的损失。

实施例三

如图1至图5所示：本发明还提供了一种基于GIS的电网灾害监测及预警方法，包含如下步骤：

1）通过监控器监测模块和卫星监测模块对电网运行和环境信息进行采集，并将数据信息发送至集控中心，完成对日常电网运行的监测；

2）卫星监测模块可实现对大范围环境信息变化进行监测，可以在宏观上监测电网区域的环境信息，并将此信息导入GIS系统模块并在显示器上显示出来，利于工作人员对环境变化进行预测；

3）集控中心的预警模块通过对数据库的历史信息和采集到的实时宏观信息进行比较分析，列出电网运行环境可能发生的变化，对电网可能因为环境变化而发生事故进行预警；

4）在数据库中寻找到历史中与此次预警事故相似的电网灾害事故，并调出其解决方案和事故最终影响，可对有可能发生的事故进行预测，并针对可能发生的事故采取行动来减少损失。

本发明方法首先通过电网线路上的传感器完成对电网运行的日常监测，对具体地理环境信息进行监测，再通过遥感卫星对电网运行的宏观地理环境数据进行监测，并将数据信息导入数据库，并与GIS系统模块进行连接，在地理位置信息中显示出电网运行情况，方便直观的进行观察，利于工作人员对环境变化作出预测；再通过调出历史上自然灾害事故发生前的环境信息变化来评估可能发生的自然灾害，对电网运行起到预警作用，并调出历史事故的详细信息，做好应对自然灾害事故的准备，可在事故发生时快速正确的进行反应，减少事故的损失。

Claims (6)

1.一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统，包括数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心，所述数据采集单元、控制单元、信息传递单元和集控中心依次连接，其特征在于：

所述数据采集单元包括监测器监测模块和卫星监测模块，所述监测器监测模块包括在电网线路杆塔上设置的传感器，用于对电网运行情况和周围环境信息进行采集，所述卫星监测模块包括遥感卫星，用于对大范围环境信息和地理信息变化进行监测；

所述控制单元包括监测器单片机，用于对所述数据采集单元采集到的数据信息进行整理并通过信息传递单元发送出去；

所述信息传递单元包括监测器GSP1620、通信卫星、地面GSP1620和通信单片机，用于对所述无人机单片机和机器人单片机收集整理的数据信息通过所述通信卫星进行传递，发送至集控中心；

所述集控中心包括工控机和显示器，所述工控机内设置预警模块、数据库模块和GIS系统模块，用于对监测到的信息进行显示并对环境变化进行预警。

2.如权利要求1所述的基于GIS的电网灾害监测及预警系统，其特征在于：所述监测器GSP1620通过RS 232口与所述监测器单片机连接，所述监测器单片机通过RS 422口或USB口与所述监测器监测模块连接，所述监测器单片机通过所述监测器GSP1620将信息打包发送至卫星，由卫星转发到集控中心。

3.如权利要求1所述的基于GIS的电网灾害监测及预警系统，其特征在于：所述工控机通过RS 422口或USB口与所述通信单片机连接，所述通信单片机通过RS 232口与所述地面GSP1620连接。

4.如权利要求1所述的基于GIS的电网灾害监测及预警系统，其特征在于：设置中继卫星，通过所述遥感卫星与所述中继卫星配合，做到对电网区域的实时性监测和数据传递。

5.如权利要求1所述的基于GIS的电网灾害监测及预警系统，其特征在于：所述数据库模块和所述GIS系统模块连接，具体包括电网运行信息和电网周围环境信息录入所述GIS系统模块，分析以及在所述显示器上展示所述数据采集单元监测到的数据，并通过对以往自然灾害事故分析，与环境变化进行比较，对自然灾害事故进行预警。

6.一种基于权利要求1 至5任意一项所述的基于GIS的电网灾害监测及预警方法，其特征在于：包含如下步骤：

1）通过监控器监测模块和卫星监测模块对电网运行和环境信息进行采集，并将数据信息发送至集控中心，完成对日常电网运行的监测；

2）卫星监测模块可实现对大范围环境信息变化进行监测，可以在宏观上监测电网区域的环境信息，并将此信息导入GIS系统模块并在显示器上显示出来，利于工作人员对环境变化进行预测；

3）集控中心的预警模块通过对数据库的历史信息和采集到的实时宏观信息进行比较分析，列出电网运行环境可能发生的变化，对电网可能因为环境变化而发生事故进行预警；

4）在数据库中寻找到历史中与此次预警事故相似的电网灾害事故，并调出其解决方案和事故最终影响，可对有可能发生的事故进行预测，并针对可能发生的事故采取行动来减少损失。