CN106849353A - 输变电工程环保监测与敏感区域预测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统及方法，根据输变电工程相对应的地理信息，根据环境敏感对象的空间实体，确定生成的缓冲区形状，并利用矢量算法和空间叠加，确定环境敏感区域范围与大小，与监控中心进行数据交互与通信；对确定的环境敏感区域中设定的测点进行环境参数数据的采集，将采集的环境参数数据传输给监控中心；接收环境影响评价报告，提取相关的环评影响因素参数值，将获取的各类影响因素指标与输变电工程规划各个阶段对应匹配，采集输变电工程施工各个阶段的环保措施落实情况照片与视频，同时接收输变电工程验收报告，提取相关环保措施验收结果，将各个阶段的相关数据传输给监控中心，对智能电网的建设意义重大。

Description

输变电工程环保监测与敏感区域预测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统及方法。

背景技术

随着我国电力工业的发展，电网的容量越来越大，输送的距离越来越远，输电线路的电压等级也在不断提高，高压架空输电线路和变电站(所)建设规模不断扩大。再加上经济开发及人口增长等社会因素的影响，新建的输变电工程逐渐向人口稠密区逼近已经成为大势所趋。近年来许多城市进行供电电力网的改扩建，变电站由城市郊区逐渐建到市区，高压架空输电线路在城市公众活动场所和居民区星罗棋布，变电站和输电线路可能产生的危害逐渐受到人们的关注。

目前，国家电网公司电网环境保护工作存在部分问题，一定程度上制约了输变电工程的可研、环评、核准、竣工验收的快速推进，并对工程建成后的环保、水保验收等方面产生了较大影响，主要包括：电磁环境参数监测的气候局限性、测量仪器种类繁多、测量任务复杂性及数据信息零散、报告生成困难、数据录入环境保护管理子系统困难；工程施工过程中的环境保护措施落实情况及监控方法繁琐与信息缺失，信息管理模式落后；同时由于缺乏环境敏感区域分布有关数据，在输变电工程选址选线和建设阶段，部分工程在环境敏感区域避让方面采取的措施和管理支撑手段不足；输变电工程环境影响预测技术在自动化、信息化程度方面不高，在选址选线阶段和路径调整时无法快速、及时和准确评估输变电工程对环境敏感点的影响。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统及方法，本发明通过深入研究广域全态电磁环境智能监测系统、输变电工程建设过程环保措施监控方法和环境敏感区域智能识别与预测技术，解决电磁环境参数广域全态监测技术及输变电工程施工过程中环境保护信息集成问题；完善环境敏感区地理信息系统，为国网环保管理子系统提供数据、信息和管理支持，使电网环境保护工作朝智能化方向发展，提高输变电工程电网环境保护监管工作水平，实现输变电工程建设环境友好的建设目标。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，包括环境在线监测子系统、环保措施协同监控子系统、环境敏感区域预测子系统和监控中心，其中：

所述环境敏感区域预测子系统，被配置为根据输变电工程相对应的地理信息，根据环境敏感对象的空间实体，确定生成的缓冲区形状，并利用矢量算法和空间叠加，确定环境敏感区域范围与大小，与监控中心进行数据交互与通信；

所述环境在线监测子系统，被配置为对确定的环境敏感区域中设定的测点进行环境参数数据的采集，将采集的环境参数数据传输给监控中心；

所述环保措施协同监控子系统，被配置为接收环境影响评价报告，提取相关的环评影响因素参数值，将获取的各类影响因素指标与输变电工程规划各个阶段对应匹配，采集输变电工程施工各个阶段的环保措施落实情况照片与视频，同时接收输变电工程验收报告，提取相关环保措施验收结果，将各个阶段的相关数据传输给监控中心；

所述监控中心，被配置为对输变电工程内的所有敏感区进行管理，记录并更新输变电工程数据、图层数据、环境监测数据和环保纠纷数据，对获取的输变电工程数据、图层数据、环境监测数据、环保纠纷数据和地理信息数据进行融合，使其对应显示在同一图层上。

进一步的，所述环境在线监测子系统，为多级分布式网络结构，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；

所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；

所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；

所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。

所述采集站包括电磁环境在线监测装置，所述电磁环境在线监测装置包括金属固定支架，所述金属固定支架一端接地，另一端连接有三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器和驻极体电容传声器；

所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述微控制器与数据发送与接收模块相连；该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统还包括电源模块，所述电源模块为市电或蓄电池。

该电磁环境在线监测装置实现了工频电场、工频磁场、可听噪声、环境温度、环境湿度、气压等参数的集成监测，为电磁环境信息影响因素的关联分析、设计验证提供数据依据，能够进行全天候24小时持续监测。

进一步地，所述三维地参考型电场传感器探头，其由三对平行板和一个接地电极组成，每对平行板与一个接地电极之间均由绝缘层填充连接，每对平行板中间也由绝缘层隔开。因为探头是由平板组成的，它使用局限于平坦的地面，对界面上电荷分布的畸变通常是不大的。

该系统还包括外置的数字式温湿度集成传感器，所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连。为提高全天候监测过程中温湿度数据的监测精度，特别配置了外置的数字式温湿度集成传感器。数字式温湿度集成传感器外置的好处，一是可以避免元器件长期工作发热使温度数据偏高，二是可以避免内置式使湿度监测不准确。

进一步地，该系统还包括数字式气压传感器，所述数字式气压传感器与微控制器相连。本发明还利用数字式气压传感器检测输电线路周围的气压信息并传送至微控制器进行存储。

进一步地，所述驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩。为了保证噪声探头测量的稳定，在驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩后进行噪声测量。

进一步地，采集站与二级子工作站、二级子工作站与一级子工作站、一级子工作站与中央工作站之间均采用光纤进行通信。为了适应现场多变的环境，一己有些无法布线的场所，有线传输往往无法开展的场所，本发明通过光纤通信能够保证数据传送的高效性、快速性、可靠性。

所述环保措施协同监控子系统，包括：

移动智能协同终端，其用于将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件；

向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据；

服务器端，其用于对接收到的协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端；

所述移动智能协同终端，还用于根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端；

所述服务器端，还用于接收相应文件并实时监测及存储。

所述服务器端还用于根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小；

或移动智能协同终端还用于：若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息；

或服务器端还用于：首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。

所述环境敏感区域预测子系统，包括数据层、逻辑层、服务交互层和展现层，其中：

所述数据层包括关系数据库和数据更新接口，所述关系数据库存储通过数据更新接口交互的输变电工程环境敏感区域数据与其他子系统信息；

所述逻辑层为web服务器，被配置为存储环境敏感区识别与预测模型以识别环境敏感区，并融合数据层交互的地理信息和环境监测数据、环保纠纷数据，形成每个环境敏感区模型；

所述服务交互层，被配置为读取每个环境敏感区模型，利用展现控件将环境敏感区模型中具备的多重数据进行叠加展示，并将每层信息配置展示标签；

所述展现层，被配置为通过展现页面展示所有环境敏感区模型的图层与展示标签。

基于上述系统的环境敏感区域预测方法，包括：

(1)读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状；

(2)利用矢量算法，进行直线性判断、折点凹凸性判断，并嵌入圆弧，生成缓冲区，划分缓冲区边界的自相交边界；

(3)对生成的缓冲区进行多边形裁剪，对空间数据的区域重新划分，将区域内的不同的数据模型进行空间叠加，根据叠加结果，确定环境敏感区。

在给定空间实体周围建立缓冲半径距离的缓冲区多边形，以确定这些物体对周围环境的影响范围或服务范围即邻近度。

所述步骤(1)中，对不同类型的目标实体，所产生的缓冲区也不同，点的缓冲区为以点为圆心，一定距离为半径的圆；线的缓冲区是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；面缓冲区是由面的边界多边形向外或向内扩展一定距离所生成的新的多边形。

所述步骤(2)中，生成缓冲区的方法可以替换为栅格法，将点、线和面矢量数据转化为栅格数据，进行像元加粗，然后作边缘提取，以生成缓冲区。

所述步骤(2)中，利用角平分线算法生成缓冲区，以线目标为轴线，并分别在其两侧作距轴线一定距离，即设定的缓冲半径的平行线来生成缓冲区边界，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点，在轴线的其它各个拐点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成两平行边界的对应顶点。

所述步骤(2)中，利用凸角圆弧算法生成缓冲区，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，首先判断该点的凹凸特性，在凸侧用圆弧弥合，而在凹侧用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成对应顶点。

所述步骤(2)中，将轴线顶点处的凹凸特性的判断转化为两个矢量的叉积，即把相邻两个线段看成两个矢量，中间点为所需判定凹凸的顶点，其方向取为坐标点顺序方向，若前一个矢量以最小的角度扫向第二个矢量时呈逆时针，则为凸顶点，反之，为凹顶点。

所述步骤(2)中，取缓冲区的曲线坐标串的方向为曲线前进方向，当缓冲区边界的生成轴线被取定方向后，其两侧的平行曲线根据轴线获得其左右属性，根据边界与轴线的关系，为各条边界的两侧赋以内侧与外侧属性，朝向轴线的一侧取为内侧，背向轴线的一侧取为外侧。

所述步骤(2)中，当轴线的弯曲空间不能容许缓冲区边界通过时，产生边界的自相交问题，形成若干个自相交多边形，自相交多边形分为岛屿多边形与重叠区多边形两种类型，当轴线方向为顺时针方向时，对于左边界，岛屿多边形呈逆时针方向，重叠多边形呈顺时针方向；对于右边界，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠区多边形呈逆时针方向；岛屿多边形是缓冲区边界的有效组成部分，而重叠多边形不是缓冲区边界的有效组成部分，不参与缓冲区有效边界的最终重构。

所述步骤(3)中，叠加分析是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的专题图层进行叠加，建立具有多重地理属性的空间分布区域，进行叠加产生一个新的数据层的操作，其结果综合原来两层或多层地图要素所具有的属性。

基于上述系统的环保措施监控方法，包括：

(1)调阅环境影响评价报告，提取相关的环评影响因素参数值，将获取的各类影响因素指标与输变电工程规划各个阶段对应匹配，逐一分解；

(2)在输变电工程施工各个阶段采集环保措施落实情况照片与视频，经过加密后上传；

(3)调阅输变电工程验收报告，提取相关环保措施验收结果，并将其进行打包上传；

(4)根据环境影响评价报告和验收报告，结合环保措施落实情况的实际照片和视频，对环保措施落实情况进行各阶段的实时监控，通过流媒体技术把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器，由应用服务器向终端顺序或实时地传送各个压缩包，供现场人员调阅。

所述步骤(4)中，利用线程池技术，在各个阶段接收到多个调阅任务时，多个聚合任务同时加入任务队列，并通过线程池接口依次进入线程池管理器，由线程池根据任务的聚合周期，定时自动调配空闲的线程来处理任务。

所述步骤(4)中，利用实时监控，环保审批和竣工验收之间的建设过程中环保监控薄弱环节，并根据输变电工程项目的实际情况，指导环保措施的改善。

基于上述系统的在线监测系统的数据存储方法，包括：

首先，中央工作站对每个采集站分配一个唯一的ID；

然后，将同一采集站传送来的电磁环境监测数据标记为同一ID，并存储至同一存储空间内；其中，每一个ID对应一个存储空间；

最后，按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区存储。

进一步地，中央工作站将同一采集站传送来的电磁环境监测数据存储至一个表格内。

进一步地，中央工作站将按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区，进而对表格按照时间划分区域。数据分区设计方便后台系统应用模块对监测数据库使用并行操作，以充分调数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。此外，数据分区设计也减轻了数据库表的访问压力，通过按照时间与季度存取数据，可把单表记录数限制在百十万级以内，防止因监测数据膨胀导致的数据库存取性能急剧下降的问题出现。

本发明的有益效果为：

本发明通过固定支架对场强测试仪进行固定支撑；另一方面，通过固定支架(优选为金属)，将场强仪的地电位与大地相连，保证场强测试仪所监测的电场环境趋近于稳定状态，从而不受环境湿度的影响，实现工频电场在全湿度范围下的稳定监测，面向不同对象的系统层次划分，对电磁环境信息展示方法进行研究，设计可以涵盖全网范围的电磁环境数据集成化方法，制定满足全网范围的海量数据存储规约与数据接口规范、标准及模式，支持大规模的数据应用，设置集成化的数据管理模式，实现对监测数据的远程控制、存储、信息预警等。

本发明的电磁环境监测系统实现了工频电场、工频磁场、可听噪声、环境温度、环境湿度、气压等参数的集成监测，为电磁环境信息影响因素的关联分析、设计验证提供数据依据；通过研究监测装置持续供电技术保证装置能够进行全天候24小时持续监测。

本发明易于与其他网络连接，在组网灵活、方便的同时，增加了现场设备的灵活性、可移动性、适应性和抗干扰性。同时，对于不便于布线的现场环境，也可以直接使用蓝牙通讯模块作为主通讯设备；

本发明的实时电磁环境在线监测系统基于多级分布式网络结构而构建的，该监测系统改善了信息获取渠道窄、信息时效性的问题，结合用户任务角色的多级制特点和分布式采集控制结构，研究的网络结构具有分散控制、集中采集的特点，优化了各级用户之间的信息共享和信息安全机制，使任意测点的信息能快速、及时被上级管理人员获取。

本发明通过对工程设计、施工、验收和运行等各个环节环境保护数据的收集、处理、信息集成，综合考虑输变电工程项目的实际特点，提出能够弥补在环保审批和竣工验收之间的建设过程中环保监控薄弱的措施，形成具有实际指导意义的环保措施落实监控方法，本发明有助于确定最优环保措施监控可行性实施方案，将输变电工程环境保护监管业务流程梳理完整并形成体系，关注建设过程中各个业务流程的细节，为构建环境保护措施数据库提供依据。

本发明通过分析已有输变电工程环评与竣工验收环保措施落实情况，构建环保措施分析与建设过程中环保措施落实方法，实现对电网环境保护的日常监管；有助于优化输变电工程环境保护措施监控流程，将输变电工程环境保护措施的任务制定、下发、执行，数据上传、分析、审核整个工作流程贯穿在一起，实现任务的全过程管控和智能流转，解决建设过程各环节环境保护数据的智能化收集。

本发明通过协同环保措施监控子系统，实现任务制定系统化、下达明确化、实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化，实现多媒体信息同步记录和采集，丰富了数据采集的形式，也为数据监测的有效性和可靠性提供有力支撑；通过设计与电网环保管理子系统数据服务接口，实现建设过程中各环节环保数据与环保管理子系统的对接与共享，优化电网环保管理子系统的数据体系，实现对输变电工程环境保护的全过程管理。

本发明能够准确生成缓冲区，为输变电工程环境敏感区域识别提供最基础的图层方案，利用矢量方法生成缓冲区，能够保证精度，进行缓冲区生成时能最大限度地保证平行曲线的等宽性，排除了众多的异常情况，利用左、右侧缓冲区边界的生成与自相交问题处理，能够有效的消除以水源地保护区为代表的敏感区的识别和建立问题，为实现环境敏感区的识别提供了最重要的基础。

附图说明

图1是本发明的基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测子系统结构示意图。

图2是本发明的电磁环境在线监测装置结构示意图。

图3是三维地参考型电场传感器探头结构示意图。

图4是驻极体电容传声器电转换原理图。

图5是场复位置位电路图。

图6是温湿度测量电路图。

图7是气压测量电路图。

图8是基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测子系统的数据存储方法流程图；

图9(a)为本发明的点的缓冲区生成结果示意图；

图9(b)为本发明的线的缓冲区生成结果示意图；

图9(c)为本发明的面的缓冲区生成结果示意图；

图10为本发明的角平分线算法的缓冲区生成示意图；

图11为本发明的凸角圆弧算法生成缓冲区时的双线宽度处理示意图；

图12为本发明的缓冲区边界自相交多边形示意图；

图13为本发明的单条线的缓冲区生成过程示意图；

图14为本发明的多条线的缓冲区生成过程示意图；

图15为本发明的多边形的裁剪示意图。

图16为本发明的环保措施协同监控方法实施例一流程图。

图17为本发明的环保措施协同监控方法实施例二流程图。

图18为本发明的环保措施协同监控方法实施例三流程图。

图19为本发明的环保措施协同监控子系统结构图。

图20为本发明的环保措施协同监控移动智能协同终端结构图。

图21为本发明的环保措施协同监控服务器端结构图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

环境敏感区预测子系统，为了实现环境敏感区的自动识别功能，就必须对空间分析中缓冲区分析和叠加分析两个重要的方面进行分析。缓冲区分析是指为了识别某地理实体或空间物体对其周围的邻近性或影响度而在其周围建立的一定宽度的带状区。叠加分析是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素层的操作，其结果是将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。

缓冲区分析是地理信息系统重要和基本的空间操作功能之一。它是在给定空间实体(集合)周围建立一定距离(缓冲半径)的带状区(缓冲区多边形)，以确定这些物体对周围环境的影响范围或服务范围(邻近度问题)。

对不同类型的目标实体，所产生的缓冲区也不同。点的缓冲区通常是以点为圆心，一定距离为半径的圆，见图9(a)；线的缓冲区通常是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形，见图9(b)；面缓冲区是由面的边界多边形向外或向内扩展一定距离所生成的新的多边形，见图9(c)。其中线目标的缓冲区的生成是关键和基础。

生成缓冲区可以采用栅格和矢量两种方法。栅格方法又叫点阵法，它将点、线和面矢量数据转化为栅格数据，进行像元加粗，然后作边缘提取，这种操作在原理上较简单，容易实现，但受精度的限制。并且内存开销大，所能处理的数据量受到机器硬件设备的限制。而矢量方法原理复杂，不易实现，但在机器精度范围内不降低原始精度。在缓冲区生成的矢量算法中，常用的是角平分线算法和凸角圆弧算法。

(1)角平分线算法

角平分线算法是一种以线目标为轴线，并分别在其两侧作距轴线一定距离(缓冲半径)的平行线来生成缓冲区边界的简便方法，即在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径E截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为E的两平行线的交点来生成两平行边界的对应顶点，因此，本方法也称“简单平行线法”。如图10所示。

在用该方法进行缓冲区生成时，难以最大限度地保证缓冲区边界线的等宽性。尤其在尖锐转角处，凸侧生成的缓冲点将随着角度的进一步变锐而沿角平分线远离轴线顶点，因而在尖角处平行线之间的宽度遭到破坏。为了克服此缺点，需要对其缓冲区生成边界进行校正，而校正时模型算法欠结构化，由于输变电工程环境敏感区边界形状基本属于不规则几何图形，因此由于此类异常情况导致的缓冲区异常不胜枚举，从而导致模型的逻辑构思不易做到条理清楚。因此，此方法在输变电工程环境敏感区聚集或较为密集的地方不适用，这时，可以选择用以下方法。

凸角圆弧算法

在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半宽E截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，首先判断该点的凹凸特性，在凸侧用圆弧弥合，而在凹侧用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为E的两平行线的交点来生成对应顶点。在凸侧用圆弧弥合，使凸侧平行边界与轴线等宽；平行边界相交在角平分线上，如图11所示，交点距轴对应顶点的距离d＝E/cos(A/2)或d＝E/sin(B/2)。用该算法进行缓冲区生成时能最大限度地保证平行曲线的等宽性，排除了角平分线算法所带来的众多的异常情况。

在采用凸角圆弧算法生成缓冲区时，根据输变电工程环境敏感区的特点，生成缓冲区的主要步骤是：

(1)直线性判断。对于相邻三点作直线性判断。用以简化计算过程，特别是当出现相邻三点处于近似共线状态时，可用简化计算过程来代替平行线的求交运算和圆弧连接等。

(2)折点凹凸性的判断。轴线顶点处的凹凸特性的判断是非常重要的一环，因为它能确保何处需要用圆弧连接和何处需要用直线求交。这个问题可转化为两个矢量的叉积，即把相邻两个线段看成两个矢量，中间点为所需判定凹凸的顶点，其方向取为坐标点顺序方向。若前一个矢量以最小的角度扫向第二个矢量时呈逆时针，则为凸顶点。反之，为凹顶点。

(3)圆弧的嵌入。圆弧上布点的多少，取取决于计算步长(以角度计)。步长γ由近似表示缓冲区的正N边形的边数决定(γ＝2π/N)。

(4)左、右侧缓冲区边界的生成与自相交问题处理。如图12所示，以矢量数据格式表示的曲线是具有方向性的，最自然的方式就是取曲线坐标串的方向为曲线前进方向。当缓冲区边界的生成基线(轴线)被取定方向后，其两侧的平行曲线也就自然地获得其左右属性。根据边界与轴线的关系，可为各条边界的两侧赋以内侧与外侧属性。朝向轴线的一侧取为内侧，背向轴线的一侧取为外侧。当轴线的弯曲空间不能容许缓冲区边界通过时，产生边界的自相交问题，形成若干个自相交多边形，自相交多边形分为岛屿多边形与重叠区多边形两种类型。当轴线方向为顺时针方向时，对于左边界，岛屿多边形呈逆时针方向，重叠多边形呈顺时针方向；对于右边界，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠区多边形呈逆时针方向。岛屿多边形是缓冲区边界的有效组成部分，而重叠多边形不是缓冲区边界的有效组成部分，不参与缓冲区有效边界的最终重构。

在输变电工程环境敏感区类型中，以水源地保护区为代表的敏感区由于比较狭长，往往与河道的走向一致，出现此类自相交多边形的情况较多。由缓冲区多边形边界自相交所产生的自相交多边形的个数是难以确定的，同时会随着缓冲半径的不同而发生变化。

经过处理后的缓冲区的生成情况如图13、图14所示。

缓冲区的生成为实现环境敏感区的识别提供了最重要的基础，后续通过叠加分析，就可实现对各类环境敏感区的识别分析。

叠加分析

地理信息系统的叠加分析是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的专题图层进行叠加，建立具有多重地理属性的空间分布区域，进行叠加产生一个新的数据层的操作，其结果综合了原来两层或多层地图要素所具有的属性，从而满足用户需求和协同决策的一种方法。输变电工程环境敏感区的自动识别正是主要基于这一功能来实现。

地理信息系统的叠加分析不同于通常所说的视觉信息复合，这主要是因为叠加分析的结果不仅产生视觉效果，更主要的是形成新的目标，对空间数据的区域进行了重新划分，属性数据中包含了参与叠加的多种数据项。根据不同的数据模型可将空间叠加分为栅格叠加和矢量叠加两种。栅格叠加比较容易实现，但精度往往不能满足用户的要求：而矢量叠加与其相反，它能达到很高的精度，但是需要处理大量的矢量空间数据。由于空间数据量较大，常规的算法难以满足用户对时间的要求，必须进行特殊的处理。

从图形学的角度，多边形与多边形(或线)的叠加算法的核心是多边形对多边形(或线)的裁剪。在图形系统中，二维裁剪是最为基础和常用的操作之一。其典型的应用是在图形的消隐等各种三维图形的处理以及各种排料算法的求交操作之中。对裁剪算法的研究主要集中在裁剪直线和裁剪多边形两方面。在本发明中，多边形裁剪与线剪裁相比具有更高的使用率，是研究环境敏感区自动识别时需要解决的主要课题。

多边形裁剪用于裁剪掉被裁剪多边形(又称为实体多边形)位于窗口(又称为裁剪多边形)之外的部分。多边形愈复杂，其裁剪算法就愈难以实现。现有的解决方案或者局限于某一类多边形，或者结构复杂且时间消耗大。对于特殊情况已有几种有效的算法，如Sutherland-Hodgeman、粱-Barsky、Foley、Maillot、Andereev等算法要求裁剪多边形是矩形。而在本的实际研究中，只有对于一般多边形的裁剪才有普遍意义，且更实用。为此，研究了目前常用的适用于一般多边形的裁剪算法以及近年来出现的一些改进算法，在这类算法中最具有代表性有Weiler算法和近年出现的Vatti算法及Greiner-Hormann算法，Weiler算法使用的是树形数据结构，适用于任意多边形的裁剪。本发明主要采Weiler算法进行多边形的裁剪和处理。下面对有关裁剪方法进行说明。

在Weiler算法中，裁剪窗口和被裁剪多边形可以是凸的、凹的或者是带有内环的任意多边形。裁剪窗口和被裁剪多边形处于完全对等的地位，称被裁剪多边形为主多边形。记为A，称裁剪窗口为裁剪多边形，记为B，A、B分别用实线和虚线表示。约定多边形外部边界的顶点逆时针排列，内环的顶点顺时针排列。因此，多边形区域始终位于有向边的左侧。多边形A和B的边界将整个二维平面划分成A∩B，A－B，B－A，四个区域。如图15所示。

内裁剪的结果(即两多边形的叠加)为A∩B。裁剪结果区域的边界由A的部分边界和B的部分边界两部分组成，并且在交点处边界发生交替，即由A边界转至B的边界，或由B的边界转至A的边界。由于多边形构成一个封闭的区域，所以，如果主多边形和裁剪多边形有交点，则交点必成对出现。这些交点分为两类，一类称为入点，主多边形边界由此交点进入裁剪多边形区域内；另一类称为出点，主多边形边界由此交点离开裁剪多边形区域。为满足本发明研究中敏感区叠加和自动识别的要求，本工程裁剪的主要步骤，一是建立主多边形和裁剪多边形的顶点表；二是求主多边形和裁剪多边形的交点，并将这些交点按顺序插入两多边形的顶点表中，在两多边形顶点表中的相同交点间建立双向指针；三是将裁剪多边形对主多边形进行裁剪操作。

综上，通过缓冲区分析以及叠加分析两种手段，对于输电线路这类线性工程，通过合理设置对自然保护区、水源保护区、文物古迹、森林公园等各类敏感区的报警距离，以此距离进行缓冲区的生成，并在各类缓冲区的基础上，进行叠加分析，从而判断出需要识别的环境敏感区，并进行统计和分析。

图1是本发明的一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统结构示意图。如图1所示的基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；

所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；

所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；

所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。

其中，所述采集站包括电磁环境在线监测装置。如图2所示，电磁环境在线监测装置包括金属固定支架，所述金属固定支架一端接地，另一端连接有三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器和驻极体电容传声器；

所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述微控制器与数据发送与接收模块相连；该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统还包括电源模块，所述电源模块为市电或蓄电池。

其中，为了提高全天候监测过程中电场监测数据的准确度，本发明的金属固定支架，可以保证电磁环境在线监测装置处于一个稳定的工频电场环境中，这样就大大降低环境湿度对电场监测的影响。

金属固定支架全高1.5m，在顶部安装电磁环境在线监测装置，并根据噪声测量规范和经验，在1.2m位置设置45°斜向上安装管，用于安装噪声探头。底部集成设备箱，可将电源通讯服务器埋入式安装，起到防风防雨防晒的作用。

需要特别注意的是，进行现场部署时，需要将金属固定支架可靠接地。

如图3所示，三维地参考型电场传感器探头，其由三对平行板和一个接地电极组成，每对平行板与一个接地电极之间均由绝缘层填充连接，每对平行板中间也由绝缘层隔开。因为探头是由平板组成的，它使用局限于平坦的地面，对界面上电荷分布的畸变通常是不大的。上下极经屏蔽电缆和电流表连接进行测量。假定没有电场的边缘效应，在传感电极中的感应电荷Q由公式1给出：

Q＝Sε₀E(1)

式中：S——传感平板的面积；E是电场强度；Q＝Sε₀E是介电系数。

微分感应电荷得到关系：

I＝Sωε₀E(2)

式中：S——传感平板的面积；E是电场强度；Q＝Sε₀E是介电系数；ω为电流频率。

因为探头是由平板组成的，它使用局限于平坦的地面，对界面上电荷分布的畸变通常是不大的。当探头用于非均匀电场中时，应注意所测场强是在探头表面上的平均场强。地参考型场强仪可以有电池或交流电源来供电，但要求有一参考地点位。

其中，驻极体电容传声器由两部分组成：声电转换电路和阻抗变换电路。传声器上的振动膜是一种非常薄的塑料薄片，在薄片上使用特殊技术涂上一层金属薄膜，并通过一定的技术使得薄膜上具有一定的电荷量，有金属的那一面称为驻极体面，驻极体面和被电极相对，他们之间有很小的空气气隙，如图4所示，这样驻极体和背极体形成一个平板电容，当有声音通过空气媒介传播引起振动膜发生偏移了原来的位置，电容两极板之间的距离也发生了变化，由于电容大小与极板间距离有关，因此电容大小发生改变，由于在驻极体上的电荷不变，根据U＝Q/C，电压发生变化，这样就实现了声电信号转换，然后进过场效应管电路实现阻抗变换。

其中，驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩。为了保证噪声探头测量的稳定，在驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩后进行噪声测量。

本发明的三维磁场传感器还与场复位置位电路相连。

当传感器处在过强的磁场干扰时，磁阻传感器铁磁薄膜材料中的磁畴会出现随机排列的状态，从而导致其输出受到影响，导致传感器出现非永久性的失效；环境温度的变化也会使输出发生漂移，而置位复位SET/RESET电路可以消除此类影响，使磁阻传感器处于精度高、灵敏度高的工作状态。HONEYWELL公司的HMC1001和HMC1002芯片内部都自带置位/复位电流带，通过单片机STM32的I/O接口产生置位/复位脉冲作用在磁阻传感器的电流带上，大电流产生一个强大磁场，将随机排列的磁畴重新排列，校正到同一个方向上。具体实现电路如图5所示，三路并行置位复位电路，CPU芯片STM32通过控制IO口产生置位复位信号S/R，实现同步产生置位/复位脉冲。

在图2中，该系统还包括外置的数字式温湿度集成传感器，所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连。为提高全天候监测过程中温湿度数据的监测精度，特别配置了外置的数字式温湿度集成传感器。数字式温湿度集成传感器外置的好处，一是可以避免元器件长期工作发热使温度数据偏高，二是可以避免内置式使湿度监测不准确。

例如：温湿度集成传感器可以采用瑞士Sensirion公司的SHT15，该芯片为数字量输出，功耗低、具有卓越的长期稳定性，采用IIC通讯接口，SMD封装，体积小，相对湿度测量范围为0～100％，分辨率达0.03％，温度测量范围-40～123℃，分辨率为0.1℃，工作电压：2.2V～3.6V，能够测量相对湿度、温度数据。根据其数据手册，DATA引脚需要接10kΩ上拉电阻接至电源DV33，其连接电路如图6所示。

温湿度集成传感器也可以采用其他型号的温湿度传感器。

在图2中，该系统还包括数字式气压传感器，所述数字式气压传感器与微控制器相连。本发明还利用数字式气压传感器检测输电线路周围的气压信息并传送至微控制器进行存储。

在具体实施例中，气压采集采用德国BOSCH公司的BMP085气压传感器，数字量输出，采用IIC总线接口串行通信，BMP085是一款高精度超低功耗气压传感器，采用SMD500封装，具有尺寸小、精度高及稳定性精良等优点，广泛应用于气压测量设备，压力测量范围为300-1100mbar,工作电压：1.8V～3.6V，根据其公司对BMP085的相关文献，对SDA引脚、SCL引脚都需要接2.2kΩ～10kΩ上拉电阻，建议上拉电阻取4.7kΩ，其连接电路如图7所示。

数字式气压传感器也可以采用其他型号的气压传感器来实现。

本发明中的微控制器可以采用多种系列的单片机来实现。经过综合考虑对比，与其他系列单片机相比，可以选用STM32处理器。

在地参考型监测方法的基础上，供电方式选择就可以灵活多变。电磁环境在线监测装置有全天候长时间连续工作的性能要求，因此不考虑太阳能供电(由天气左右，不稳定)、激光供电(技术不成熟)，而选择最可靠的蓄电池供电和市电电源供电。

其中，本发明的电磁环境在线监测装置还包括外壳，外壳选用高强度工程塑料，采用倒扣方式拼装，并使用橡胶螺丝固定，所有接口均处于下端，满足全天候户外使用要求。

在具体实施过程中，采集站与二级子工作站、二级子工作站与一级子工作站、一级子工作站与中央工作站之间均采用光纤进行通信。为了适应现场多变的环境，一己有些无法布线的场所，有线传输往往无法开展的场所，本发明通过光纤通信能够保证数据传送的高效性、快速性、可靠性。

图8是基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统的数据存储方法流程图。如图所示的本发明的基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统的数据存储方法，包括：

中央工作站首先，将每个采集站分配一个唯一的ID；

然后，将同一采集站传送来的电磁环境监测数据标记为同一ID，并存储至同一存储空间内；其中，每一个ID对应一个存储空间；

最后，按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区存储。

进一步地，中央工作站将同一采集站传送来的电磁环境监测数据存储至一个表格内。

进一步地，中央工作站将按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区，进而对表格按照时间划分区域。

数据分区设计方便后台系统应用模块对监测数据库使用并行操作，以充分调数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。此外，数据分区设计也减轻了数据库表的访问压力，通过按照时间与季度存取数据，可把单表记录数限制在百十万级以内，防止因监测数据膨胀导致的数据库存取性能急剧下降的问题出现。

进一步地，该方法还包括采用数据字典的方式对电磁环境监测数据进行缓存。这样能够提高实时数据交互的效率。

在进行监测数据历史查询时，会向监测数据查询服务的查询算法传递六个参数，包括层次类型，层次ID、查询起始和结束时间、页码和页数。

监测数据查询服务接收到输入参数后，根据层次的类型去确定目标层次，然后根据层次ID确定目标层次中的具体节点。根据确定的节点，通过无限递归的方式在数据库中取得所有归属于此节点的全天候电磁环境监测系统。

同时，监测数据查询服务会对查询的起始和结束时间所表示的时间区间进行季度化处理，将时间区间划分为由多个季度表示的季度集合。

在得到全天候电磁环境监测子系统集合和季度集合后，监测数据查询服务将两者综合为全天候电磁环境监测系统-季度集合，此集合将被作为算法的最终输入参数使用。

为了实现监测历史数据查询的分页功能，监测数据查询服务需要确定目标数据库表的数据条数，用以确定分页时需要抽取的数据库表。

为了节省与数据库频繁连接造成的资源浪费，降低请求-响应时间，采用在数据库端进行编程来实现获取数据条数的功能。通过编写相应的存储过程，只需传入全天候电磁环境监测系统数据-季度集合，数据库就会根据存储过程的算法，通过对全天候电磁环境监测系统数据-季度集合的各个参数对应的表的数据条数进行统计，对统计结果进行汇总后，即可返回所需各数据表的数据条数的集合。

本发明的移动智能协同终端，为客户端，比如PC机或智能手机。移动智能协同终端的安全管理技术框架分成五个层次：硬件层安全管理、操作系统层安全管理、接口层安全管理、应用软件层安全管理、用户数据层安全管理。

(1)硬件设备层安全管理：对设备资产进行集中统计和管理，通过设备的准入策略，确保访问企业内部资源的设备是合规的；通过对遗失的设备进行自动擦除企业数据，防止企业数据泄露。

(2)操作系统层安全管理：对操作系统进行安全加固，对用户使用权限进行控制，避免系统遭受恶意攻击；对终端违规的事件进行监控和审计。

(3)接口层安全管理：限制终端设备对设备外围接口、公司应用访问接口、互联网应用访问接口的使用，防止设备遭受恶意攻击，防止数据泄露。

(4)应用层安全管理：应用程序采用沙箱的运行方式，应用程序与服务器采用加密通信方式，数据保存加密，确保应用程序运行环境的安全，数据通信安全。

(5)用户数据层安全管理：用户数据加密，定期对终端数据进行备份，确保终端数据安全。

其中，企业可使用移动设备管理系统，对移动智能协同终端设备的功能进行集中设置和控制，例如电话、短信、3G、Wi-Fi、蓝牙、麦克风、摄像头、U盘等功能，只开启与工作相关的功能，关闭不必要的功能，减少恶意软件的传播和激活途径，降低终端用户滥用带来的安全风险。

企业可通过移动内容管理系统对下载到移动智能协同终端的文档、邮件等企业数据进行加密。通过移动设备管理系统的设备数据擦除功能，可对丢失的移动智能协同终端进行远程数据擦除。

移动智能协同终端采集到现场输变电工程实施情况，可以立即将图像及其信息传输到服务端，当采集地区没有3G或Wifi时，或为了节省3G网络流量，也可以在信息采集后，在移动智能协同终端移动到Wifi覆盖区域时，再发送这些数据，在本实施例中可采用Androidsocket通信实现现场图像传输。

如图16所示，全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控方法，包括：

步骤1：移动智能协同终端将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件。

当信息收集完成时需要及时地返回给服务器端。但是移动智能协同终端GPRS无线通信的不稳定性，以及施工过程中野外作业环境带来信号的缺失性，给文件完整、及时、快速的发送带来了一定的挑战，有可能因为信号的短暂缺失导致数据发送到一半就停止发送了，当服务器同时连接太多，而巡道终端的数据量太大时导致数据堵塞、无法快速发送等。针对这些情况，系统在文件打包发送时需要进行适合本系统的一些特殊操作。例如，移动智能协同终端发送用户数据之前先读取服务器端返回的协议数据，以支持文件断点续传。当数据量太大时，移动智能协同终端先发送重要且数据量小的数据，数据量太大且不是必须的数据稍后发送，这样系统可以做到及时与快速的操作。

步骤2：移动智能协同终端向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据。

移动智能协同终端在发送用户数据之前必须先向服务器端发送此次文件发送的协议数据，协议数据主要包括此次文件发送的唯一标识符、该次发送文件的类型，该步骤主要是为了判断该次发送是否为断点续传，或者是否需要控制文件的大小。

步骤3：服务器端对接收到的协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端。

具体实施过程中，服务器端根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

步骤4：移动智能协同终端根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端。

若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

步骤5：服务器端接收相应文件并实时监测及存储。

服务器端首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。因为移动智能协同终端在进行文件发送时将五种信息以相同的方式封装起来发送，服务器端在解析数据时按照上述方法能够进行分类存储，便于后续查询。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

如图17所示的全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控方法，该方法在移动智能协同终端完成，具体包括：

步骤1：移动智能协同终端将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件。

当信息收集完成时需要及时地返回给服务器端。但是移动智能协同终端GPRS无线通信的不稳定性，以及施工过程中野外作业环境带来信号的缺失性，给文件完整、及时、快速的发送带来了一定的挑战，有可能因为信号的短暂缺失导致数据发送到一半就停止发送了，当服务器同时连接太多，而巡道终端的数据量太大时导致数据堵塞、无法快速发送等。针对这些情况，系统在文件打包发送时需要进行适合本系统的一些特殊操作。例如，移动智能协同终端发送用户数据之前先读取服务器端返回的协议数据，以支持文件断点续传。当数据量太大时，移动智能协同终端先发送重要且数据量小的数据，数据量太大且不是必须的数据稍后发送，这样系统可以做到及时与快速的操作。

步骤2：移动智能协同终端向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据。

移动智能协同终端在发送用户数据之前必须先向服务器端发送此次文件发送的协议数据，协议数据主要包括此次文件发送的唯一标识符、该次发送文件的类型，该步骤主要是为了判断该次发送是否为断点续传，或者是否需要控制文件的大小。

步骤3：移动智能协同终端接收服务器端对协议数据的解析结果。

解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

步骤4：移动智能协同终端根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端后进行实时监测及存储。

若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

本发明还提供另一种全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控方法，该方法在服务器端完成，具体包括：

步骤1：接收移动智能协同终端发送的连接请求来连接移动智能协同终端。

步骤2：成功连接移动智能协同终端后，接收协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端。

为了判断该次发送是否为断点续传，或者是否需要控制文件的大小。具体实施过程中，服务器端根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

步骤3：接收移动智能协同终端根据解析结果传送来的文件并进行实时监测及存储。

若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

服务器端首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。因为移动智能协同终端在进行文件发送时将五种信息以相同的方式封装起来发送，服务器端在解析数据时按照上述方法能够进行分类存储，便于后续查询。

图18是一种全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控子系统结构图。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

如图19所示的该全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控子系统，包括：

移动智能协同终端，其用于将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件；

向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据；

服务器端，其用于对接收到的协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端；

所述移动智能协同终端，还用于根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端；

所述服务器端，还用于接收相应文件并实时监测及存储。

在具体实施中，协议数据包括移动智能协同终端向服务器端当前文件的唯一标识符以及当前文件的类型。该步骤主要是为了判断该次发送是否为断点续传，或者是否需要控制文件的大小。

服务器端根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

服务器端首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。因为移动智能协同终端在进行文件发送时将五种信息以相同的方式封装起来发送，服务器端在解析数据时按照上述方法能够进行分类存储，便于后续查询。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

如图20所示，该全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控移动智能协同终端，包括：

数据打包模块，其用于将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件。

在该模块中，当信息收集完成时需要及时地返回给服务器端。但是移动智能协同终端GPRS无线通信的不稳定性，以及施工过程中野外作业环境带来信号的缺失性，给文件完整、及时、快速的发送带来了一定的挑战，有可能因为信号的短暂缺失导致数据发送到一半就停止发送了，当服务器同时连接太多，而巡道终端的数据量太大时导致数据堵塞、无法快速发送等。针对这些情况，系统在文件打包发送时需要进行适合本系统的一些特殊操作。例如，移动智能协同终端发送用户数据之前先读取服务器端返回的协议数据，以支持文件断点续传。当数据量太大时，移动智能协同终端先发送重要且数据量小的数据，数据量太大且不是必须的数据稍后发送，这样系统可以做到及时与快速的操作。

连接请求模块，其用于向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据。

在发送用户数据之前必须先向服务器端发送此次文件发送的协议数据，协议数据主要包括此次文件发送的唯一标识符、该次发送文件的类型，该步骤主要是为了判断该次发送是否为断点续传，或者是否需要控制文件的大小。

解析结果接收模块，其用于接收服务器端对协议数据的解析结果。

其中，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

文件发送模块，其用于根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端后进行实时监测及存储。

若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则文件发送模块获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

如图21所示，该全过程管控输变电工程建设环保措施协同监控服务器端，包括：

连接模块，其用于接收移动智能协同终端发送的连接请求来连接移动智能协同终端。

协议数据解析模块，其用于成功连接移动智能协同终端后，接收协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端。

具体实施过程中，根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小。其中根据key值以及服务器当前的网络情况来判定，当有视频数据发送且当前网络不是很通畅时才需要控制该次文件发送。

文件接收存储模块，其用于接收移动智能协同终端根据解析结果传送来的文件并进行实时监测及存储。若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息。前四种信息一般而言不是很大，最大不会超过2MB，所以控制其发送没有很大的作用，打包文件的大小主要取决于视频的大小。

文件接收存储模块首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。因为移动智能协同终端在进行文件发送时将五种信息以相同的方式封装起来发送，文件接收存储模块在解析数据时按照上述方法能够进行分类存储，便于后续查询。

本实施例解决了建设过程各环节环境保护数据的智能化收集；通过移动智能终端与服务器网站端的协同工作，实现任务制定系统化，任务下达明确化，现场记录规范化，任务实施精确化，数据审核流程化，报告生成自动化；通过标准的、开发的数据库接口设计，为国网环保管理子系统提供有效的数据支撑，使环保管理工作融入到整个工程实施过程中。

为提高子系统的信息聚合效率，系统采用了线程池(Thread P001)技术，实现多个聚合任务同时加入任务队列，并通过线程池接口依次进入线程池管理器，由线程池根据任务的聚合周期，定时自动调配空闲的线程来处理任务。当任务大量启动时，自动增加工作线程来处理聚合任务，同时后续的任务进入任务列表中等待工作线程处理。该技术的应用可有效节约系统资源，切实提高系统实时性和平台运行的整体性能，如图6所示。

由于目标资源web页面里的信息纷繁复杂，子系统提供了web清洗技术功能，采用自然语言处理和信息提取算法，通过预处理操作，自动清洗掉包括广告、无关链接、多余图片等冗余信息，自动抽取实际目标中正文结构，使web信息提取效率提高，增加web页面可读性。

子系统在对互联网目标资源中所含的大图片、附件等较大文件的聚合过程中，时常会遇到未对文件聚合完成便发生系统故障或网络中断情况，从而导致资源聚合缺少完整性。为避免该现象的发生，聚合服务功能采用了断点续传技术，针对每次的聚合，先写入缓存，并实时记录其聚合状态，待聚合完成后，再一并存入数据库内。在此过程中若发现系统故障原因而导致聚合终止，则系统在下一次重启后，将自动调取聚合记录，无缝对接前次聚合的断点，进行续聚合，有效保障信息聚合的完整性。

监控中心对上述三个子系统进行管理，记录并更新输变电工程数据、图层数据、环境监测数据和环保纠纷数据，所述监控子系统通过接口与电网环境保护管理子系统进行数据的同步与交互，更新电网环境保护数据；所述监控子系统通过接口与国网GIS平台连接，将国网GIS平台的数据进行三维空间直角坐标系转换，实时调用其输变电工程图层与地理位置信息；

对获取的输变电工程数据、图层数据、环境监测数据、环保纠纷数据和地理信息数据进行融合，使其对应显示在同一图层上。

所述输变电工程环境敏感区域监控子系统，具体包括数据层、逻辑层、服务交互层和展现层，其中：

所述数据层包括关系数据库和数据更新接口，所述关系数据库存储通过数据更新接口交互的输变电工程环境敏感区域数据与其他子系统信息；

所述逻辑层为web服务器，被配置为存储环境敏感区识别与预测模型以识别环境敏感区，并融合数据层交互的地理信息和环境监测数据、环保纠纷数据，形成每个环境敏感区模型；

所述服务交互层，被配置为读取每个环境敏感区模型，利用展现控件将环境敏感区模型中具备的多重数据进行叠加展示，并将每层信息配置展示标签；

所述展现层，被配置为通过展现页面展示所有环境敏感区模型的图层与展示标签。

所述数据层、逻辑层分别通过数据库服务器和web服务器实现，所述数据库服务器和web服务器的容量规划根据电力用户总部、省公司、地市公司三个层面的用户数量确定。

所述逻辑层，被配置有权限管理模块，根据登录的用户等级，设定阈值，划分不同的环境敏感区模型的图层信息或不同的管辖区域的浏览或修改数据的权限。

所述展示层，基于当前页面大小展示输变电工程数字化地图，显示地图中的区域或变电站，显示文物景点、线状古迹、自然保护区或水源地的敏感区域内输变电工程、环境敏感区类型和对应的环境监测和环保纠纷信息。

所述逻辑层，被配置为支持通过直接绘制、节点实时拖曳或输入坐标的编辑方式增加、修改环境敏感区信息，另外具备删除和导入等管理功能，对不同类型环境敏感区设置分析参数，地图上以不同颜色或标识进行区分。

所述逻辑层，被配置为通过接口调度环境监测及影像数据和输变电工程的环境纠纷处置信息，以辅助分析变电站电磁环境，包括输变电工程查询模块、选址辅助分析模块和反馈意见统计模块，所述输变电工程查询模块依托国网GIS平台对输变电工程进行全面查询，所述选址辅助分析模块分析和识别地图上规划的一条线或站周边的敏感区，能够自动计算距离，反馈意见统计模块记录首页在地图上提交的意见。

数据架构包括业务应用数据区、应用服务层、数据访问层和数据资源区和系统内外部接口五部分。业务应用数据区体现的是表现层给用户展现的页面数据，对应基础数据、统计数据、计算数据和非结构数据，实现业务应用数据业务逻辑的是应用服务层和数据访问层，层层递进，最底层的数据资源存储区，即Oracle数据库文件，包括对象关系型空间数据、敏感区属性数据和设备信息数据库、在线文件、多格式文件、纸质扫描文件和网络业务数据等。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：包括环境在线监测子系统、环保措施协同监控子系统、环境敏感区域预测子系统和监控中心，其中：

所述环境敏感区域预测子系统，被配置为根据输变电工程相对应的地理信息，根据环境敏感对象的空间实体，确定生成的缓冲区形状，并利用矢量算法和空间叠加，确定环境敏感区域范围与大小，与监控中心进行数据交互与通信；

所述环境在线监测子系统，被配置为对确定的环境敏感区域中设定的测点进行环境参数数据的采集，将采集的环境参数数据传输给监控中心；

所述环保措施协同监控子系统，被配置为接收环境影响评价报告，提取相关的环评影响因素参数值，将获取的各类影响因素指标与输变电工程规划各个阶段对应匹配，采集输变电工程施工各个阶段的环保措施落实情况照片与视频，同时接收输变电工程验收报告，提取相关环保措施验收结果，将各个阶段的相关数据传输给监控中心；

所述监控中心，被配置为对输变电工程内的所有敏感区进行管理，记录并更新输变电工程数据、图层数据、环境监测数据和环保纠纷数据，对获取的输变电工程数据、图层数据、环境监测数据、环保纠纷数据和地理信息数据进行融合，使其对应显示在同一图层上。

2.如权利要求1所述的一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：所述环境在线监测子系统，为多级分布式网络结构，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；

所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；

所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；

所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。

3.如权利要求2所述的一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：所述采集站包括电磁环境在线监测装置，所述电磁环境在线监测装置包括金属固定支架，所述金属固定支架一端接地，另一端连接有三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器和驻极体电容传声器；

所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述微控制器与数据发送与接收模块相连；该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统还包括电源模块，所述电源模块为市电或蓄电池。

4.如权利要求1所述的一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：所述环保措施协同监控子系统，包括：

移动智能协同终端，其用于将实时采集的现场输变电工程实施情况进行打包成文件；

向服务器端发送连接请求，当成功连接服务器端后，向服务器开始发送协议数据；

服务器端，其用于对接收到的协议数据进行解析并将解析结果反馈至移动智能协同终端；

所述移动智能协同终端，还用于根据解析结果来判断当前文件传输过程是否为断点续传并将当前文件相应发送至服务器端；

所述服务器端，还用于接收相应文件并实时监测及存储。

5.如权利要求1所述的一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：所述服务器端还用于根据接收到的字段查询当前文件的信息记录，得到解析结果，解析结果包括该次发送是否为断点续传，若为断点续传则已发送的文件大小，是否需要控制该次文件发送的大小；

或移动智能协同终端还用于：若不是断点续传，则直接进行文件发送；若是断点续传，则移动智能协同终端获取已文件的大小，根据五种默认信息文件的大小找到该继续发送的文件进行断点续传；这五种默认信息文件的文件发送顺序是：控制数据信息---GPS定位信息---文字信息---图片信息---视频信息；

或服务器端还用于：首先读取一个类型大小到fileSize，然后再读取大小为fileSize减去类型大小的数据到缓冲区，这样就完成了一种文件类型的读取，根据它的值进行不同类型文件的存储。

6.如权利要求1所述的一种输变电工程环保监测与敏感区域预测系统，其特征是：所述环境敏感区域预测子系统，包括数据层、逻辑层、服务交互层和展现层，其中：

所述数据层包括关系数据库和数据更新接口，所述关系数据库存储通过数据更新接口交互的输变电工程环境敏感区域数据与其他子系统信息；

所述逻辑层为web服务器，被配置为存储环境敏感区识别与预测模型以识别环境敏感区，并融合数据层交互的地理信息和环境监测数据、环保纠纷数据，形成每个环境敏感区模型；

所述服务交互层，被配置为读取每个环境敏感区模型，利用展现控件将环境敏感区模型中具备的多重数据进行叠加展示，并将每层信息配置展示标签；

所述展现层，被配置为通过展现页面展示所有环境敏感区模型的图层与展示标签。

7.基于如权利要求1-6中任一项所述的系统的环境敏感区域预测方法，其特征是：包括：

(1)读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状；

(2)利用矢量算法，进行直线性判断、折点凹凸性判断，并嵌入圆弧，生成缓冲区，划分缓冲区边界的自相交边界；

(3)对生成的缓冲区进行多边形裁剪，对空间数据的区域重新划分，将区域内的不同的数据模型进行空间叠加，根据叠加结果，确定环境敏感区；

或所述步骤(1)中，对不同类型的目标实体，所产生的缓冲区也不同，点的缓冲区为以点为圆心，一定距离为半径的圆；线的缓冲区是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；面缓冲区是由面的边界多边形向外或向内扩展一定距离所生成的新的多边形；

或所述步骤(2)中，利用角平分线算法生成缓冲区，以线目标为轴线，并分别在其两侧作距轴线一定距离，即设定的缓冲半径的平行线来生成缓冲区边界，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点，在轴线的其它各个拐点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成两平行边界的对应顶点；

或所述步骤(2)中，利用凸角圆弧算法生成缓冲区，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，首先判断该点的凹凸特性，在凸侧用圆弧弥合，而在凹侧用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成对应顶点。

8.如权利要求7所述的环境敏感区域预测方法，其特征是：所述步骤(2)中，将轴线顶点处的凹凸特性的判断转化为两个矢量的叉积，即把相邻两个线段看成两个矢量，中间点为所需判定凹凸的顶点，其方向取为坐标点顺序方向，若前一个矢量以最小的角度扫向第二个矢量时呈逆时针，则为凸顶点，反之，为凹顶点；

或所述步骤(2)中，取缓冲区的曲线坐标串的方向为曲线前进方向，当缓冲区边界的生成轴线被取定方向后，其两侧的平行曲线根据轴线获得其左右属性，根据边界与轴线的关系，为各条边界的两侧赋以内侧与外侧属性，朝向轴线的一侧取为内侧，背向轴线的一侧取为外侧；

或所述步骤(2)中，当轴线的弯曲空间不能容许缓冲区边界通过时，产生边界的自相交问题，形成若干个自相交多边形，自相交多边形分为岛屿多边形与重叠区多边形两种类型，当轴线方向为顺时针方向时，对于左边界，岛屿多边形呈逆时针方向，重叠多边形呈顺时针方向；对于右边界，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠区多边形呈逆时针方向；岛屿多边形是缓冲区边界的有效组成部分，而重叠多边形不是缓冲区边界的有效组成部分，不参与缓冲区有效边界的最终重构；

或所述步骤(3)中，叠加分析是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的专题图层进行叠加，建立具有多重地理属性的空间分布区域，进行叠加产生一个新的数据层的操作，其结果综合原来两层或多层地图要素所具有的属性。

9.基于如权利要求1-6中任一项所述的系统的环保措施监控方法，其特征是：包括：

(1)调阅环境影响评价报告，提取相关的环评影响因素参数值，将获取的各类影响因素指标与输变电工程规划各个阶段对应匹配，逐一分解；

(2)在输变电工程施工各个阶段采集环保措施落实情况照片与视频，经过加密后上传；

(3)调阅输变电工程验收报告，提取相关环保措施验收结果，并将其进行打包上传；

(4)根据环境影响评价报告和验收报告，结合环保措施落实情况的实际照片和视频，对环保措施落实情况进行各阶段的实时监控，通过流媒体技术把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网站服务器，由应用服务器向终端顺序或实时地传送各个压缩包，供现场人员调阅；

或所述步骤(4)中，利用线程池技术，在各个阶段接收到多个调阅任务时，多个聚合任务同时加入任务队列，并通过线程池接口依次进入线程池管理器，由线程池根据任务的聚合周期，定时自动调配空闲的线程来处理任务；

或所述步骤(4)中，利用实时监控，环保审批和竣工验收之间的建设过程中环保监控薄弱环节，并根据输变电工程项目的实际情况，指导环保措施的改善。

10.基于如权利要求1-6中任一项所述的系统的在线监测系统的数据存储方法，其特征是：包括：

首先，中央工作站对每个采集站分配一个唯一的ID；

然后，将同一采集站传送来的电磁环境监测数据标记为同一ID，并存储至同一存储空间内；其中，每一个ID对应一个存储空间；

最后，按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区存储；

进一步地，中央工作站将同一采集站传送来的电磁环境监测数据存储至一个表格内；

进一步地，中央工作站将按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区，进而对表格按照时间划分区域。