CN110070263A - 一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，该系统包括基础设施层、平台层、数据层和应用层，基础设施层具体设置有气象数据服务器、网络通讯设备和客户端应用服务器，平台层具体设置有资源管理与调度模块、灾害产品生成平台、GIS平台、产品数据接口和通讯发布接口，数据层具体包括基础GIS数据、基础气象数据、灾害产品数据，应用层具体设置有综合信息查询模块、灾情风险评估模块、应急指挥信息发布模块、信息管理模块、系统管理模块。本发明旨在根据强降水、地质灾害风险监测、预测信息作出区域电网应急调度决策建议，有效降低强降水及其引发地质灾害造成的电网安全风险。

Description

一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统

技术领域

本发明属于电力应急管理及信息技术领域，涉及一种电网防灾应急指挥系统，具体涉及一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统。

背景技术

电网防灾减灾工作牵涉到电力、气象、地质、海洋等多学科专业知识，以及网络通信、计算机、GIS、数据库、信息处理、行政管理、灾害学等综合应用的多学科集成技术应用，对信息集成、管理应用有较高的技术要求。其中强降水是各类自然灾害中影响范围最广，发生频率最高的，与其相关的洪涝、地质灾害等次生灾害严重威胁电网安全生产，因而成为电网防灾的重点。

为有效降低强降水及其引发地质灾害造成的电网安全风险，国内外都进行了多方面的研究。暴雨预报研究已经较为成熟，针对强降雨诱发的地质灾害，也有很多预报模型成果。就国内而言，存在严重暴雨威胁的地区中，大多已经建立了暴雨的监测与预警装置。但目前省级区域电网针对强降水和地质灾害的防范，主要还是基于气象部门的手机预警信号及市县级电力局灾情上报系统，前者预警范围较大，时空密度不足，缺乏针对性；而后者则仅针对灾后抢险救灾，难以有效预防。

目前各级电网公司都具备了完善的应急管理体系，并完成了应急指挥中心及相关系统的建设。但由于需要跨学科的专业技术与知识，这些系统虽然都接入及考虑了强降雨等气象灾害因子，但存在以下问题：

(1)应急管理最前端的预警环节，是应对突发事件的起始和关键。对强降雨这样突发性强、发生频率又高的灾害，及时监控、预警是有效应急指挥的关键。但往往跨部门信息交换会导致信息的缺失、应用不到位，灾害因子信息的全面、及时、可靠方面缺少保障，影响了应急指挥系统功能的优劣。

(2)大多应急指挥系统从因子到对电网的具体影响的决策流程研究尚不清晰，应急响应等级判断措施不科学。导致电网防灾决策无法科学响应外部环境，尤其是天气、灾害因素等对于输变电设备的影响缺乏针对性。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统。

本发明的技术方案是：一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，包括：

基础设施层、平台层、数据层和应用层；

所述基础设施层用于进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作，搭载系统功能模块及系统应用端功能模块，实现基础设施之间的网络通讯；

所述平台层用于对多个模块的数据接口进行信息资源管理与调度，将处理后的信息关联至数据层；

所述数据层用于调用平台层处理后的信息；

所述应用层用于显示数据层调用的多种数据，构建灾害风险评估模型，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估，根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布，对所有信息进行管理。

进一步的，所述基础设施层具体设置有：

气象数据服务器、网络通讯设备和客户端应用服务器；

所述气象数据服务器用于实时进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作；

所述网络通讯设备用于实现气象数据服务器与客户端应用服务器之间的网络通讯；

所述客户端应用服务器用于实现系统应用端功能，存储系统数据，搭载系统功能模块。

进一步的，所述平台层具体设置有：

资源管理与调度模块、灾害产品生成平台、GIS平台、产品数据接口和通讯发布接口；

所述资源管理与调度模块用于对灾害产品生成平台、GIS平台及产品数据接口和通讯发布接口进行信息资源管理与调度。

进一步的，所述数据层具体包括：

基础GIS数据、基础气象数据、灾害产品数据；

所述基础GIS数据包括高精度影像图、观测网信息、电网分级输电设备、应急信息GIS分布、电网地质灾害风险区划图、行政区划图；

所述基础气象数据包括雨量实况、预报、常规行政区天气预报、气象专题报告类文档数据；

所述灾害产品数据包括短时强降雨产品、地质灾害风险预警、预报数据。

进一步的，所述应用层具体设置有：

综合信息查询模块、灾情风险评估模块、应急指挥信息发布模块、信息管理模块、系统管理模块；

所述综合信息查询模块用于显示数据层调用的多种数据，并根据需求提供历史数据及当前数据的展示；

所述灾情风险评估模块用于构建灾害风险评估模型，采用人机交互式的统计评估方式，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估；

所述应急指挥信息发布模块用于根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布；

所述信息管理模块用于对所有信息进行管理；

所述系统管理用于对不同用户及系统设定进行管理。

进一步的，所述综合信息查询模块具体用于：

GIS信息查询、历史雨情查询、动态灾情监测和短期灾害预报。

进一步的，所述灾情风险评估模块具体用于：

风险点统计分析和阈值报警分析；

所述风险点统计分析具体为通过对雨情监测告警、预警信息、地质灾害预警信息的提取，分灾害类型、等级进行风险点的统计；

所述阈值报警分析具体为对灾害报警阈值进行控制，并对达到阈值的信息进行统计。

进一步的，所述应急指挥信息发布模块具体用于：

应急信息生成和发布流程设定；

所述应急信息生成具体为通过设定灾害风险评估条件进行电网地质灾害及强降雨风险评估，根据评估结果生成电网地质灾害及强降雨风险预警信息；

所述发布流程设定具体为根据生成的预警信息和应急预案要求，对选定区域进行信息发布，并设定发布渠道选择、发布流程流转、查看决策功能。

进一步的，所述信息管理模块具体用于：

应急信息管理、灾情收集及分析、发布群组维护及GIS信息管理；

所述应急信息管理具体为查看历史发布的应急信息和状态；

所述灾情收集及分析具体为获取灾情上报的信息，并在GIS上提示标注灾害点，并对收集的批量灾情信息进行统计分析；

所述发布群组维护具体为按照发布方式、发布群组进行信息的维护，进行批量的用户信息管理；

所述GIS信息管理具体为电网分级设备信息更新，地质环境因子的GIS信息更新。

进一步的，所述系统管理模块具体用于：

用户管理和系统设定；

所述用户管理具体为针对不同用户级别，控制综合信息查询、信息管理、应急决策产品操作权限；

所述系统设定具体为针对默认界面、动态灾害等级显示进行设定。

本发明具有以下有益效果：

(1)跨部门信息集成和技术支撑：由于电网原有的气象信息系统、灾害信息系统与应急管理系统没有形成联动，信息利用效率低、效果差，本发明通过集成多源气象信息、专项预报预警产品和气象灾害预警预报方法作为技术支撑，实现灾害信息服务于决策的价值最大化，实现跨部门信息的高效整合和合理利用，从而提升电网防灾综合信息集成能力；

(2)灾害预先决策：由于原有电网的强降雨及地质灾害多以监控上报，或其他部门的预警进行提前的指导，但脱离电网实际影响的风险评估，往往造成应急资源的极大浪费，本发明通过电网强降雨及地质灾害预警，以及3天时段的预报，进行灾害因子发展趋势预测和风险预估，提前作出应急决策，科学合理的指导采取提前防灾措施，达到防灾减灾的目的，同时也提高应急部署的有效性。

(3)改善电网防洪应急策略：本发明通过量化决策流程的信息化实现，增强电网防范强降水及次生灾害的应急管理能力；在区域中心部署系统，面向调度、应急指挥人员对电力系统面临的突发事件、自然灾害提供准确的风险评估结果以及辅助决策，实现应急信息的统一发布和管理，利于信息发布、应急布控迅速有效。

附图说明

图1是本发明的基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统结构示意图；

图2是本发明实施例中决策流程示意图；

图3是本发明实施例中系统功能结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明的基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统结构示意图。本发明的基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统包括：

基础设施层、平台层、数据层和应用层；

上述基础设施层用于进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作，搭载系统功能模块及系统应用端功能模块，实现基础设施之间的网络通讯；

上述平台层用于对多个模块的数据接口进行信息资源管理与调度，将处理后的信息关联至数据层；

上述数据层用于调用平台层处理后的信息；

上述应用层用于显示数据层调用的多种数据，构建灾害风险评估模型，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估，根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布，对所有信息进行管理。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的应急指挥系统结构并不构成对应急指挥系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在图1所示的应急指挥系统中，基础设施层具体设置有：

气象数据服务器、网络通讯设备和客户端应用服务器；

上述气象数据服务器用于实时进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作；

上述网络通讯设备用于实现气象数据服务器与客户端应用服务器之间的网络通讯；从气象数据服务器到客户端应用服务器之间的网络通讯基于光纤专线连接，保障数据的安全性；

上述客户端应用服务器系统应用端功能实现，系统所需数据的存储，通讯发布模块等系统功能模块的搭载。

在图1所示的应急指挥系统中，平台层具体设置有：

资源管理与调度模块、灾害产品生成平台、GIS平台、产品数据接口和通讯发布接口；

上述资源管理与调度模块用于对灾害产品生成平台、GIS平台及产品数据接口和通讯发布接口进行信息资源管理与调度、信息处理及运算，处理后的信息经过管理调度后，在数据层进行展示。

平台层运作均在气象数据服务器端完成，便于数据集成处理，与客户端应用服务器分离，有效提高信息响应速度。

在图1所示的应急指挥系统中，数据层具体包括：

基础GIS数据、基础气象数据、灾害产品数据；

数据层对平台层数据通过html5和webgis相关技术进行实时调用；

上述基础GIS数据包括高精度影像图、观测网信息、电网分级输电设备、应急信息GIS分布、电网地质灾害风险区划图、行政区划图；

上述基础气象数据包括雨量实况、预报、常规行政区天气预报、气象专题报告类文档数据；

上述灾害产品数据包括短时强降雨产品、地质灾害风险预警、预报数据。

在图1所示的应急指挥系统中，应用层具体设置有：

综合信息查询模块、灾情风险评估模块、应急指挥信息发布模块、信息管理模块、系统管理模块；

应用层主要搭载于客户端应用服务器上，需要完成灾害风险评估模块功能，以及系统功能的实现。

上述综合信息查询模块为系统的主要功能界面，用于显示数据层调用的多种数据，并根据需求提供历史数据及当前数据的展示；

如图3所示，是本发明的系统功能结构示意图；综合信息查询模块具体用于：

GIS信息查询、历史雨情查询、动态灾情监测和短期灾害预报。

上述GIS信息查询具体为通过html5和webgis相关技术，在综合信息查询界面上，提供各GIS底图的切换、叠加。

上述历史雨情查询具体为实现输电设备点和气象站点的历史雨情查询。基于格点化的雨量实况，通过插值方法可得出任意输电设备点上的历史雨量情况。

上述动态灾情监测具体为实现雨量实况等逐小时监测实况信息、地质灾害风险报警信息。对已达到临界阈值的输电线路雨情以及地质灾害高风险区进行告警，达到1小时更新1次的动态监测效果。

上述短期灾害预报具体为对72小时内逐3小时精细化降水预报，逐24小时地质灾害精细化预报进行展示及查询。

上述灾情风险评估模块用于构建灾害风险评估模型，采用人机交互式的统计评估方式，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估；

灾害风险评估模块应急决策参考的重要环节，其功能环节嵌套在综合信息查询中，提供人机交互式的统计评估方式。

灾情风险评估模块具体用于：

风险点统计分析和阈值报警分析；

上述风险点统计分析具体为通过对雨情监测告警、预警信息、地质灾害预警信息的提取，分灾害类型、等级进行风险点的统计；

上述阈值报警分析具体为对灾害报警阈值进行控制，并对达到阈值的信息进行统计；阈值作为风险点提示的依据，也是决策建议的统计源；决策建议表现为影响的程度量化结果达到了设定的等级时，进行相应等级信息发布的提示。

灾害风险评估模块依托数据层输入的灾害因子，进行全域内影响范围和程度的评价；利用灾害影响程度作为灾害风险评估模型，表示为

其中，P为设备分级信息，由设备管理人员按照设备耐受性和重要程度等进行划分，并可于客户端交互更新设备分级信息；X为灾害因子等级，X按照严重程度划分，数值越大灾害越严重；n为区域内设备量总和。

对影响程度E进行归一化处理，得到E*，用于评价电网区域范围内的灾害影响程度，对E根据设定的应急预警等级进行划分，达到等级即给出对应的预警等级，形成量化决策的参考。该评价方法的特点在于基于整个区域面的电网设备进行影响程度的评价，适用于区域性电网进行有针对性的决策操作。

如图2所示，是本发明的决策流程示意图，输入端为动态灾害信息、静态电网设备信息。

动态灾害因子即动态决策因子，由动态气象因子和地质环境因子根据灾害模型计算得出，主要有：48小时精细化降水预报、电网地质灾害48小时精细化预报、电网地质灾害风险预警、暴雨及短时强降雨监测预警。

其中，动态灾害因子中的地质灾害风险因子，由考虑地质灾害因子的灾害模型在气象数据服务器上完成因子计算。地质灾害隐患点，以及精细化地质灾害风险区划，作为地质环境因子。

静态的分级电网设备信息作为系统性决策因子，展示为GIS底图，灾情收集、设备变动等系统性因素，通过信息管理功能，不定期的更新分级设备信息，来更新决策因子。

本发明围绕针对强降水及地质灾害的决策流程，将决策因子设计为业务产品，将决策结果——决策指导信息作为系统应用核心，决策过程——电网灾害风险评估为系统功能核心，通过简化决策因子和决策流程，以达到实用化、动态监测和快速响应的目标，适应强降水和地质灾害风险因子的规律特点。

地质环境因子在灾害因子计算时进行输入，因此决策流程的输入端主要为动态灾害信息、静态分级电网设备信息，输入端数据设计为系统综合信息查询展示功能，经过灾害风险评估进入决策信息发布流程，输出决策信息，以进行应急措施的指导和执行；输出端设计为系统应用核心。

上述应急指挥信息发布模块用于根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布；

应急指挥信息发布模块具体用于：

应急信息生成和发布流程设定；

上述应急信息生成具体为通过在综合信息查询界面选择查询灾害类型、方式等，设定灾害风险评估的条件。在对应的应急信息中引用灾害风险评估的统计分析结果，快速生成电网地质灾害风险预警产品。其中的预警信息可由灾害风险评估后的决策建议给出。

上述发布流程设定具体为根据生成的预警单和应急预案要求，分级分类的通讯信息可通过智能提取、圈选，实现圈选区域内对安监信息员进行精准、多渠道、及时信息发布，并实现发布渠道选择，发布流程流转、查看等决策功能，实现高效的区域应急管理。

上述信息管理模块用于对所有信息进行管理；

信息管理模块具体用于：

应急信息管理、灾情收集及分析、发布群组维护及GIS信息管理；

上述应急信息管理具体为查看历史发布的应急信息和状态；

上述灾情收集及分析具体为考虑灾情信息按需不定期录入的交互方式，智能识别获取灾情上报的信息，并在GIS上提示标注灾害点。提供批量灾情信息收集方式，GIS统计分析功能。最终可以形成根据时段、区域(管辖区域)、类型等进行灾情统计分析等功能。

上述GIS信息管理具体为实现电网分级设备信息更新、地质灾害隐患点及风险区划等地质环境因子的GIS信息更新，实现静态决策因子的维护。

上述系统管理用于对不同用户及系统设定进行管理。

系统管理模块具体用于：

用户管理和系统设定；

上述用户管理具体为针对不同用户级别，控制综合信息查询、信息管理、应急决策产品操作权限；

上述系统设定具体为针对默认界面、动态灾害等级等显示上的设定。

本发明实现针对动态灾害因子对电网的影响程度，作出科学、量化的风险评价，据此提出应急决策建议，形成应急决策产品，并完成应急信息发布流程；本发明旨在根据强降水、地质灾害风险监测、预测信息作出区域电网应急调度决策建议，有效降低强降水及其引发地质灾害造成的电网安全风险。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，包括：

基础设施层、平台层、数据层和应用层；

所述基础设施层用于进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作，搭载系统功能模块及系统应用端功能模块，实现基础设施之间的网络通讯；

所述平台层用于对多个模块的数据接口进行信息资源管理与调度，将处理后的信息关联至数据层；

所述数据层用于调用平台层处理后的信息；

所述应用层用于显示数据层调用的多种数据，构建灾害风险评估模型，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估，根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布，对所有信息进行管理。

2.如权利要求1所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述基础设施层具体设置有：

气象数据服务器、网络通讯设备和客户端应用服务器；

所述气象数据服务器用于实时进行海量气象数据的更新及处理，实施动态灾害因子的采集、处理、生成操作；

所述网络通讯设备用于实现气象数据服务器与客户端应用服务器之间的网络通讯；

所述客户端应用服务器用于实现系统应用端功能，存储系统数据，搭载系统功能模块。

3.如权利要求1所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述平台层具体设置有：

资源管理与调度模块、灾害产品生成平台、GIS平台、产品数据接口和通讯发布接口；

所述资源管理与调度模块用于对灾害产品生成平台、GIS平台及产品数据接口和通讯发布接口进行信息资源管理与调度。

4.如权利要求1所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述数据层具体包括：

基础GIS数据、基础气象数据、灾害产品数据；

所述基础GIS数据包括高精度影像图、观测网信息、电网分级输电设备、应急信息GIS分布、电网地质灾害风险区划图、行政区划图；

所述基础气象数据包括雨量实况、预报、常规行政区天气预报、气象专题报告类文档数据；

所述灾害产品数据包括短时强降雨产品、地质灾害风险预警、预报数据。

5.如权利要求1至4任一所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述应用层具体设置有：

综合信息查询模块、灾情风险评估模块、应急指挥信息发布模块、信息管理模块、系统管理模块；

所述综合信息查询模块用于显示数据层调用的多种数据，并根据需求提供历史数据及当前数据的展示；

所述灾情风险评估模块用于构建灾害风险评估模型，采用人机交互式的统计评估方式，根据动态灾害因子和静态电网设备信息进行电网地质灾害及强降雨风险评估；

所述应急指挥信息发布模块用于根据灾害风险评估结果进行应急指挥信息发布；

所述信息管理模块用于对所有信息进行管理；

所述系统管理用于对不同用户及系统设定进行管理。

6.如权利要求5所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述综合信息查询模块具体用于：

GIS信息查询、历史雨情查询、动态灾情监测和短期灾害预报。

7.如权利要求5所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述灾情风险评估模块具体用于：

风险点统计分析和阈值报警分析；

所述风险点统计分析具体为通过对雨情监测告警、预警信息、地质灾害预警信息的提取，分灾害类型、等级进行风险点的统计；

所述阈值报警分析具体为对灾害报警阈值进行控制，并对达到阈值的信息进行统计。

8.如权利要求5所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述应急指挥信息发布模块具体用于：

应急信息生成和发布流程设定；

所述应急信息生成具体为通过设定灾害风险评估条件进行电网地质灾害及强降雨风险评估，根据评估结果生成电网地质灾害及强降雨风险预警信息；

所述发布流程设定具体为根据生成的预警信息和应急预案要求，对选定区域进行信息发布，并设定发布渠道选择、发布流程流转、查看决策功能。

9.如权利要求5所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述信息管理模块具体用于：

应急信息管理、灾情收集及分析、发布群组维护及GIS信息管理；

所述应急信息管理具体为查看历史发布的应急信息和状态；

所述灾情收集及分析具体为获取灾情上报的信息，并在GIS上提示标注灾害点，并对收集的批量灾情信息进行统计分析；

所述发布群组维护具体为按照发布方式、发布群组进行信息的维护，进行批量的用户信息管理；

所述GIS信息管理具体为电网分级设备信息更新，地质环境因子的GIS信息更新。

10.如权利要求5所述的一种基于决策流程的电网强降雨及地质灾害应急指挥系统，其特征在于，所述系统管理模块具体用于：

用户管理和系统设定；

所述用户管理具体为针对不同用户级别，控制综合信息查询、信息管理、应急决策产品操作权限；

所述系统设定具体为针对默认界面、动态灾害等级显示进行设定。