CN108280138A - 城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，包括：数据挖掘与分析应用层包括四个子系统：资产设施抢修、维护热点子系统、绿色照明节能模拟及预案子系统、绿色照明能耗数据分析子系统，以及绿色照明损耗分析子系统，分别从绿色照明系统中获取所需数据并进行挖掘分析；地图渲染展示层通过GIS地图对四个子系统的挖掘分析结果进行图形化展示。本发明对城市照明管理中所产生的多种数据，包括抢修维护、节能改造、照明能耗、损耗等进行进一步的统计分析，并对其进行深层次的挖掘，同时对部分分析结果在地图上通过“热点图”“分布图”等地图渲染方式进行展示，让管理者更直观的了解到当前城市照明建设的现状。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体地，涉及一种城市绿色照明空间数据建模 分析及可视化渲染系统。
背景技术
绿色照明是20世纪90年代初提出的概念,完整的绿色照明内涵包含高效节能、 环保、安全、舒适等四项指标，不可或缺。高效节能意味着以消耗较少的电能获得 足够的照明，从而明显减少电厂大气污染物的排放，达到环保的目的。安全、舒适 指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。
各政府均将节能减排工作列为重点，其中，对照明领域明确提出了绿色照明的 要求。大力倡导绿色照明消费方式：以构建绿色生态与健康文明的城市照明光环境 为目标，以保障和改善民生作为加快转变城市照明发展方式的基本出发点，在满足 城市照明基本功能的前提下降低照明的单位能耗，提高城市照明的质量和节能水平， 实现城市照明发展方式的转变。同时要求推进节能监测平台建设，建立能源消耗数 据库和数据交换系统，强化数据收集、数据分类汇总、预测预警和信息交流能力。 开展重点用能单位能源消耗在线监测体系建设试点和城市能源计量示范建设。
目前大多数城市已有绿色照明相关的建设，但在对照明数据分析与挖掘方面仍然薄弱，更不能对这些数据进行可视化处理。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统。
根据本发明提供的一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，包括：
数据挖掘与分析应用层，包括四个子系统：资产设施抢修、维护热点子系统、绿色照明节能模拟及预案子系统、绿色照明能耗数据分析子系统，以及绿色照明损耗分析子 系统，分别从绿色照明系统中获取所需数据并进行挖掘分析；
地图渲染展示层，通过GIS地图对四个子系统的挖掘分析结果进行图形化展示。
较佳的，所述资产设施抢修、维护热点子系统包括：
抢修、维护频度数据分析模块：对绿色照明系统的设施抢修、维护记录进行汇总统计，形成抢修维护记录表，并按区域、街道进行进一步分析，找出故障频发区域；
外业人员轨迹分析模块：对通过外业车辆车载GPS、人员手持定位设备获取到的外业人员的位置信息进行统计分析，分析所有外业人员在各个区域的停留时间；
资产故障统计分析模块：对所有出现故障的资产设施进行统计，并结合型号、供应商在内的多种条件进行数据分析与处理；
耗材寿命分析及预警模块：对所有耗材的更换频率、时间进行统计分析，得出所有耗材的寿命分布情况，同时在耗材将达到寿命期限时提前做出提醒。
较佳的，所述绿色照明节能模拟及预案子系统包括：
节能方案选择模块：通过监控绿色照明系统得到的能耗数据，对采用节能措施所产 生的实际节能减排效益进行计算与评估，并通过模拟手动调节灯具亮度、设置半夜灯，计算能耗前后变化情况，分析出最优的节能措施；
节能效果模拟分析模块：对采用节能措施所产生的实际节能减排效益进行计算与评 估，直接计算节电后的能耗值，与当前的能耗值形成对比，直接模拟出不同节电方式带来的节电效益；
综合评价分析模块：通过比对改造前后设施的基本信息和能耗信息，综合考虑设施 的购买成本、维护成本和能耗成本，根据设施的使用寿命在内的因素对改造后的设施运行状况和节能效果进行对比分析。
较佳的，所述绿色照明能耗数据分析子系统包括：
能耗排名模块：对不同时间范围内的能耗值排序，以升序或降序显示；
能耗比较模块：比较相同时间范围内不同路段的能耗值，或比较同一路段在不同时 间范围内的能耗值；
能耗偏差分析模块：计算任何一天不同时段能耗值与目标值的偏差；
区域能耗统计分析模块：以日为单位，计算各表箱、区域每日的总能耗值，对所有能耗情况进行汇总分析，形成能耗过低/过高的表箱、区域信息列表。
较佳的，所述绿色照明损耗分析子系统包括：
功率因数统计与分析模块：对所有的功率因数进行汇总，统计分析出需要提高的功率因数，并且对提高功率因数所需费用以及改造后节能费用、成本回收年限进行 权衡考虑，得出提升功率因数最佳办法；
三相不平衡分布模块：对三相不平衡出现的异常位置、异常时间进行统计分析，找到所有出现三相不平衡的位置及时间，形成三相不平衡汇总表，再进行深度挖掘分析， 判断是否具有共同性；
城市亮灯率分布表模块：对监测到的亮灯率进行统计分析，形成城市亮灯率汇总表。
较佳的，所述地图渲染展示层包括：
抢修、维护频度热点图模块：根据绿色照明系统的抢修、维护数据制作热点图来展示设施维修频度的空间分分布情况，展示抢修、维护次数在各个区域的分布；
外业人员热点图模块：根据车载GPS、手持定位设备所获得的外业人员位置信息，以预定的时间范围进行汇总处理，以热点图的形式展示在所述GIS地图上；
能耗梯度分布图模块：以日为单位对各个表箱、区域能耗进行统计分析，以梯度变化式将能耗统计展示在所述GIS地图上；
功率因数分布图模块：将所有功率因数的统计分析结果在所述GIS地图上进行展示， 形成功率因数分布图；
三相不平衡分布图模块：将所有三相不平衡结果进行处理，在所述GIS地图上进行可视化展示；
亮灯率分布图模块：将各个区域亮灯率通过处理后展示在所述GIS地图上，将亮化情况以地图方式展示。
较佳的，还包括数据层，所述数据层包括：城市全要素地形图、资产设施数据、运维数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗数据、仓储数据以及终端监控 数据。
较佳的，还包括数据接口层，所述数据接口层包括：资产设施接口、运维接口、GPS接口、照明监控接口、照明能耗接口、仓储接口以及终端监控接口，分别对应获取所述 数据层中的资产设施数据、运维数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗 数据、仓储数据以及终端监控数据。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明在目前已有城市绿色照明建设的基础上，引入“大数据分析”、“热力 图”等概念，对城市照明管理中所产生的多种数据，包括抢修维护、节能改造、照 明能耗、损耗等进行进一步的统计分析，并对其进行深层次的挖掘，同时对部分分 析结果在地图上通过“热点图”“分布图”等地图渲染方式进行展示，让管理者更 直观的了解到当前城市照明建设的现状。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染 系统，主要包括两个层次：数据挖掘与分析应用层、地图渲染展示层。
数据挖掘与分析应用层分别对照明系统中所产生的各种类型数据进行深度挖掘与 分析，为城市绿色照明建设与管理提供数据支持，包括四个子系统：资产设施抢修、维护热点子系统、绿色照明节能模拟及预案子系统、绿色照明能耗数据分析子系统，以及 绿色照明损耗分析子系统，分别从绿色照明系统中获取所需数据并进行挖掘分析。
地图渲染展示层，通过GIS地图对四个子系统的挖掘分析结果进行图形化展示，展示出各关键要素的数据分析结果，为管理部门决策提供有力依据及支持。
资产设施抢修、维护热点子系统：
对全市照明系统中所有资产设施的运行状况、设施抢修维护数据及耗材更换数据等 进行深度挖掘分析，针对不同指标、不同视角的统计分析结果进行分析。其功能模块可以分为：抢修、维护频度数据分析、外业人员轨迹分析、资产故障统计分析、耗材寿命 分析及预警。
抢修、维护频度数据分析模块：对绿色照明系统的设施抢修、维护记录进行汇总统计，形成抢修维护记录表，并按区域、街道进行进一步分析，找出故障频发区域，管理 部门可据此对频发区域进行调查。同时可根据维修频度的分布合理分派维修人员，避免 资源浪费情况出现，同时可提高事件处理效率。
外业人员轨迹分析模块：对通过外业车辆车载GPS、人员手持定位设备获取到的外业人员的位置信息进行统计分析，分析所有外业人员在各个区域的停留时间。一方面可 据此获得各个区域的总停留时间，对总停留时间过长区域需找出根本原因。另一方面可 以分析不同人员在不同区域的平均停留时间，为工作效率的评价提供数据支持。
资产故障统计分析模块：对所有出现故障的资产设施进行统计，并结合型号、供应商在内的多种条件进行数据分析与处理。据此对于故障频度较高的资产设施可分析其关键原因，例如供应商供货质量问题、型号自身缺陷、现场环境导致等，找出故障本质原 因的同时也为管理者选择最佳供应商、最佳型号提供数据支持。
耗材寿命分析及预警模块：对所有耗材的更换频率、时间进行统计分析，得出所有耗材的寿命分布情况，同时在耗材将达到寿命期限时提前做出提醒，管理者可提前做好 更换准备，提前安排相应人员并准备好相应的耗材。另一方面根据耗材寿命及全市设施 量可合理安排耗材仓储，避免资源浪费。
绿色照明节能模拟及预案子系统：
将通过绿色照明各类应用系统所采集到的节能数据进行挖掘分析，形成绿色照明节 能方案选择、节能效果模拟分析、综合评价分析三个功能模块。
节能方案选择模块：通过监控绿色照明系统得到的能耗数据，对采用节能措施所产 生的实际节能减排效益进行计算与评估，并通过模拟手动调节灯具亮度、设置半夜灯，计算能耗前后变化情况，分析出最优的节能措施，为节能改造制定科学规范的规则制度，为今后的照明规划、设计、施工、运行维护和改造提供实践依据。
节能效果模拟分析模块：对采用节能措施所产生的实际节能减排效益进行计算与评 估，直接计算节电后的能耗值，与当前的能耗值形成对比，直接模拟出不同节电方式带来的节电效益。
综合评价分析模块：通过比对改造前后设施的基本信息和能耗信息，综合考虑设施 的购买成本、维护成本和能耗成本，根据设施的使用寿命在内的因素对改造后的设施运行状况和节能效果进行对比分析，为今后的照明规划、设计、施工、运行维护和改造提 供实践依据。
绿色照明能耗数据分析子系统：
对大数据进行深度挖掘和分析，形成能耗数据趋势动态分析和数据规律静态分析， 最终形成智慧能耗排名、能耗比较、能耗偏差分析、区域能耗统计分析等辅助决策模块。
能耗排名模块：对不同时间范围内的能耗值排序，以升序或降序显示。帮助找出能耗最低和最高的路段和亮化楼宇，为下一步进行节能改造提供依据。
能耗比较模块：比较相同时间范围内不同路段的能耗值，或比较同一路段在不同时 间范围内的能耗值，利用数据生成折线、柱状图等，对辖区范围内路灯整体节能进展情况有个全面的掌握。
能耗偏差分析模块：计算任何一天不同时段能耗值与目标值的偏差。能耗值超过目 标值的时段偏差值用红色表示，表明能源消耗的增加倾向，可以设置超限报警，实现路灯能源动态精细化管理。
区域能耗统计分析模块：以日为单位，计算各表箱、区域每日的总能耗值，对所有能耗情况进行汇总分析，形成能耗过低/过高的表箱、区域信息列表。向管理部门展示 全市照明设施能耗分布情况，为今后的节能改造、维护维修提供依据。
绿色照明损耗分析子系统：
对采集到三相平衡、功率因数、亮灯率等照明资产相关状态进一步的数据挖掘分析， 可分为功率因数统计与分析、三相不平衡分布、城市亮灯率分布表等三个模块。
功率因数统计与分析模块：对所有的功率因数进行汇总，统计分析出需要提高的功率因数，并且对提高功率因数所需费用以及改造后节能费用、成本回收年限进行 权衡考虑，得出提升功率因数最佳办法。
三相不平衡分布模块：对三相不平衡出现的异常位置、异常时间进行统计分析，找到所有出现三相不平衡的位置及时间，形成三相不平衡汇总表，再进行深度挖掘分析， 判断是否具有共同性，比如同一时间，同一区域，同一线路上等，为管理部门解决三相 不平衡提供数据支持。
城市亮灯率分布表模块：对监测到的亮灯率进行统计分析，形成城市亮灯率汇总表， 从而方便管理部门对亮灯率低的道路、区域应进行整改，同时也可以对比同一区域在不 同时间的亮灯率变化，为节能改造提供数据支持。
地图渲染展示层以城市全要素地形图作为基础，包括照明资产设施各个图层，对各 应用子系统数据挖掘分析所产生的重要结果，通过热点图、分布图等方式在GIS地图上展示，以达到地图渲染的效果，直观并且强力的向管理者展示当前城市绿色照明建设现 状及重点问题，为管理者管理与决策提供依据。包括以下功能模块：
抢修、维护频度热点图模块：根据绿色照明系统的抢修、维护数据制作热点图来展示设施维修频度的空间分分布情况，展示抢修、维护次数在各个区域的分布，突出表现 故障高发区与低发区，对故障高发区域需要调查根本原因并且进行处理。
外业人员热点图模块：根据车载GPS、手持定位设备所获得的外业人员位置信息，以预定的时间范围进行汇总处理，以热点图的形式展示在所述GIS地图上，可展示出各 片区或街道人员出现情况，对于密集区域表明停留人次多或停留时间长，为管理者调查 根本原因提供依据。
能耗梯度分布图模块：以日为单位对各个表箱、区域能耗进行统计分析，以梯度变化式将能耗统计展示在所述GIS地图上，向管理部门展示全市照明设施能耗分布情况， 为今后的节能改造、维护维修提供依据。
功率因数分布图模块：将所有功率因数的统计分析结果在所述GIS地图上进行展示， 形成功率因数分布图，尤其是功率因数过低区域重点展示，为管理部门治理、提升城市功率因数提供数据支持。
三相不平衡分布图模块：将所有三相不平衡结果进行处理，在所述GIS地图上进行可视化展示，可通过分布图找出三相不平衡出现密集区域，为管理部门找出根本原因及 处理提供支持。
亮灯率分布图模块：将各个区域亮灯率通过处理后展示在所述GIS地图上，将亮化情况以地图方式展示，使管理者能够直观掌握城市亮化情况，并据此对亮灯亮过低区域 进行调查整改。
本发明提供的一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统还包括数据层、数据接口层。
数据层包括：城市全要素地形图、资产设施数据、运维数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗数据、仓储数据以及终端监控数据。
数据接口层包括：资产设施接口、运维接口、GPS接口、照明监控接口、照明能耗 接口、仓储接口以及终端监控接口，分别对应获取所述数据层中的资产设施数据、运维 数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗数据、仓储数据以及终端监控数 据。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及 其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制 器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装 置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、 模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、 单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，包括：
数据挖掘与分析应用层，包括四个子系统：资产设施抢修、维护热点子系统、绿色照明节能模拟及预案子系统、绿色照明能耗数据分析子系统，以及绿色照明损耗分析子系统，分别从绿色照明系统中获取所需数据并进行挖掘分析；
地图渲染展示层，通过GIS地图对四个子系统的挖掘分析结果进行图形化展示。
2.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，所述资产设施抢修、维护热点子系统包括：
抢修、维护频度数据分析模块：对绿色照明系统的设施抢修、维护记录进行汇总统计，形成抢修维护记录表，并按区域、街道进行进一步分析，找出故障频发区域；
外业人员轨迹分析模块：对通过外业车辆车载GPS、人员手持定位设备获取到的外业人员的位置信息进行统计分析，分析所有外业人员在各个区域的停留时间；
资产故障统计分析模块：对所有出现故障的资产设施进行统计，并结合型号、供应商在内的多种条件进行数据分析与处理；
耗材寿命分析及预警模块：对所有耗材的更换频率、时间进行统计分析，得出所有耗材的寿命分布情况，同时在耗材将达到寿命期限时提前做出提醒。
3.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，所述绿色照明节能模拟及预案子系统包括：
节能方案选择模块：通过监控绿色照明系统得到的能耗数据，对采用节能措施所产生的实际节能减排效益进行计算与评估，并通过模拟手动调节灯具亮度、设置半夜灯，计算能耗前后变化情况，分析出最优的节能措施；
节能效果模拟分析模块：对采用节能措施所产生的实际节能减排效益进行计算与评估，直接计算节电后的能耗值，与当前的能耗值形成对比，直接模拟出不同节电方式带来的节电效益；
综合评价分析模块：通过比对改造前后设施的基本信息和能耗信息，综合考虑设施的购买成本、维护成本和能耗成本，根据设施的使用寿命在内的因素对改造后的设施运行状况和节能效果进行对比分析。
4.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，所述绿色照明能耗数据分析子系统包括：
能耗排名模块：对不同时间范围内的能耗值排序，以升序或降序显示；
能耗比较模块：比较相同时间范围内不同路段的能耗值，或比较同一路段在不同时间范围内的能耗值；
能耗偏差分析模块：计算任何一天不同时段能耗值与目标值的偏差；
区域能耗统计分析模块：以日为单位，计算各表箱、区域每日的总能耗值，对所有能耗情况进行汇总分析，形成能耗过低/过高的表箱、区域信息列表。
5.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，所述绿色照明损耗分析子系统包括：
功率因数统计与分析模块：对所有的功率因数进行汇总，统计分析出需要提高的功率因数，并且对提高功率因数所需费用以及改造后节能费用、成本回收年限进行权衡考虑，得出提升功率因数最佳办法；
三相不平衡分布模块：对三相不平衡出现的异常位置、异常时间进行统计分析，找到所有出现三相不平衡的位置及时间，形成三相不平衡汇总表，再进行深度挖掘分析，判断是否具有共同性；
城市亮灯率分布表模块：对监测到的亮灯率进行统计分析，形成城市亮灯率汇总表。
6.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，所述地图渲染展示层包括：
抢修、维护频度热点图模块：根据绿色照明系统的抢修、维护数据制作热点图来展示设施维修频度的空间分分布情况，展示抢修、维护次数在各个区域的分布；
外业人员热点图模块：根据车载GPS、手持定位设备所获得的外业人员位置信息，以预定的时间范围进行汇总处理，以热点图的形式展示在所述GIS地图上；
能耗梯度分布图模块：以日为单位对各个表箱、区域能耗进行统计分析，以梯度变化式将能耗统计展示在所述GIS地图上；
功率因数分布图模块：将所有功率因数的统计分析结果在所述GIS地图上进行展示，形成功率因数分布图；
三相不平衡分布图模块：将所有三相不平衡结果进行处理，在所述GIS地图上进行可视化展示；
亮灯率分布图模块：将各个区域亮灯率通过处理后展示在所述GIS地图上，将亮化情况以地图方式展示。
7.根据权利要求1所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，还包括数据层，所述数据层包括：城市全要素地形图、资产设施数据、运维数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗数据、仓储数据以及终端监控数据。
8.根据权利要求7所述的城市绿色照明空间数据建模分析及可视化渲染系统，其特征在于，还包括数据接口层，所述数据接口层包括：资产设施接口、运维接口、GPS接口、照明监控接口、照明能耗接口、仓储接口以及终端监控接口，分别对应获取所述数据层中的资产设施数据、运维数据、车辆和人员定位数据、照明监控数据、照明能耗数据、仓储数据以及终端监控数据。
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