CN111864898B - 一种基于输电在线监测数据的三维信息系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于输电在线监测数据的三维信息系统及其控制方法，该系统包括：用于汇集与输电线路运行相关的监测数据、应用数据以及点云数据的监测数据融合模块、对点云数据进行自动处理的点云数据智能处理模块、用于构建及管理输变电线路及设备三维模型的三维模型管理模块，以及基于构建的输变电线路及设备三维模型对输电线路运行进行全状态参数的故障预警分析、监测数据分析和评估的线路运行管理模块。采用上述系统不仅能够统筹电网中多系统的有效数据，且能基于汇集的监测数据和点云数据形成及展示输电设备的三维模型，加以灵活更新和管理，并实现输电线路故障告警、监测数据挖掘分析等高级应用，提升电网输电在线监测技术水平。

Description

一种基于输电在线监测数据的三维信息系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电网监测技术领域，尤其涉及一种基于输电在线监测数据的三维信息系统及其控制方法。

背景技术

当前不少区域的电网公司已建成接地电阻、雷电、覆冰、污秽、气象、微风振动等线路运行状态的相关监测系统，已有的电网主站系统够实时查看当前各类在线监测装置数据，了解线路运行的实时状态，为电网安全运行提供保障。但是电网系统的输电线路运行数据、在线监测数据、台账管理数据往往由多个独立运行的系统组成，缺乏针对多系统数据的汇集、管理、查看等功能；当前输电在线监测系统目前只能够对在线监测装置采集的数据进行查看，缺少数据融合应用、输电线路故障告警、监测数据挖掘分析等高级应用，无法实现数据融合的三维可视化重现，用户难以直观地了解各项数据表征的信息。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于输电在线监测数据的三维信息系统，在一个实施例中，所述系统包括：

监测数据融合模块，其用于将与输电线路运行相关的各子系统的监测数据及应用数据进行汇集；

点云数据智能处理模块，其用于对表征电网输电设备三维模型特征参数的输电线路激光雷达点云数据进行自动解算、自动识别分类、自动分析处理以及自动融合；

三维模型管理模块，其用于根据汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据构建与输电线路运行相关的输电设备三维模型，并基于所述监测数据、应用数据和点云数据对所述三维模型进行更新、转移和备份管理；

线路运行管理模块，其用于基于构建的输电设备三维模型对输电线路的运行状态进行全状态参数的故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析和输电线路运行评估。

在一个实施例中，所述系统还包括：净空区排查模块，其用于根据智能化处理后的点云数据提取电力线关键数据，对所述关键数据的特点进行量测与分析，根据设置的排查需求实现人机交互式的危险点排查，并基于排查结果生成对应的输电线路通道危险点分析报告。

在一个实施例中，所述系统还包括：

传感器校验模块，其用于通过对与输电线路运行相关的各子系统的监测数据进行鉴别和评估，以对子系统内传感器的可靠性进行校验。

进一步地，所述输电线路通道危险点检测报告至少包括以下内容：

整体危险点汇总、危险点分布表、各危险点的位置信息、类型信息以及距离电力线的净空距离；

其中，所述输电线路通道危险点检测报告的内容可以被独立下载或组合下载，供用户查看和分析。

在一个实施例中，所述监测数据融合模块进一步配置为：

通过主动抽取以及被动接收的方式将与电网输电线路运行相关的在线监测子系统采集的监测信息及各子系统应用产生的结果进行融合存储。

在一个实施例中，所述点云数据智能处理模块进一步配置为：基于点云数据智能存储技术方法、智能分析技术方法和智能学习技术方法，对来自各供电公司的输电运维部门的输配电线路激光雷达点云数据实现自动解算、自动识别分类以及自动分析处理，进而将处理后的点云数据进行融合并自动保存，以实现三维模拟输电线路走廊内的地形、地貌、地物。

在一个实施例中，所述三维模型管理模块进一步配置为：

用于按照设定的管理方案更新汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据，以实现输电设备三维模型进行更新，将监测数据、应用数据以及点云数据进行部分或全部转移备份，实现三维模型的部分转移备份或全部转移备份；

其中输电设备三维模型是结合输电设备数据以及监测设备与输电设备之间的所属关系构建的三维监测设备模型，所述设备数据包括设备类型、设备名称、设备属性和设备位置。

在一个实施例中，所述三维模型管理模块还配置为：基于构建的输电设备三维模型引入输电线路中各设备的可见光影像、红外影像以及多光谱影像，以实时地为用户提供三维的输电线路展示及设备运行状态展示，其中，设备运行状态展示包括：多维度的设备的实时全景、设备各部位精细化照片、设备交跨照片以及缺陷照片。

进一步地，所述线路运行管理模块配置为：

基于汇集的数据和三维模型应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法进行分析诊断，确定目标输电设备的故障原因及对应的防治措施；其中，所述进行分析诊断的过程中，包括：根据汇集的数据和三维模型确定异常的输电设备，依据故障特征信号和特征量，表征输电线路中各输电设备损伤或破坏的物理指标、特征参数和损伤模式，并将表征结果结合三维模型进行可视化展示。

在一个实施例中，所述线路运行管理模块配置为：

基于汇集的数据和三维模型应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法进行分析诊断，确定目标输电设备的故障原因及对应的防治措施。

在一个可选的实施例中，所述线路运行管理模块进一步配置为：

结合气象监测数据进行实时灾害预警和定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，为灾害来临时线路运行对应设备的应急防护提供信息依据。

在一个可选的实施例中，所述线路运行管理模块还配置为：

建立灾害事前预警、事中应急、事后评估机制、应急物资存储调配机制，根据汇集的监测数据和输电线路检修信息，结合专家知识库对各条输电线路设备进行评估，将评估结果作为输电线路生产、运行及调度的数据支持。

在一个实施例中，所述传感器校验模块执行以下操作：

对输电线路区域内处于相同气候环境内的监测装置进行划分，建立传感器关联矩阵，确定关联度，其中，关联矩阵的建立包括：同类传感器监测相同状态量间的横比、不同类型传感器监测相同状态量间的横比以及不同类型传感器监测不同状态量间的横比；

响应各监测子系统的预警信息，并向子系统发出原始数据请求，获取子系统上传的传感器原始数据；

根据建立的关联矩阵及关联度，通过横向比较进行评估，对预警原因以及传感器可靠性进行评估。

在一个实施例中，所述传感器校验模块，通过以下操作根据建立的关联矩阵及关联度对传感器可靠性进行评估：

对所述关联矩阵中各传感器和多源测量信息的相关性进行定量分析，按照传感器统一的判断原则，将测量信息分为不同类的信息集合，基于各信息结合机器学习对传感器测量信息可靠度给出评估结论。

基于上述任意一个或多个实施例的其他方面，本发明还提供一种基于输电在线监测数据的三维信息系统的控制方法，该控制方法应用于上述任意一个或多个实施例中的基于输电在线监测数据的三维信息系统。

与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

本发明提供的基于输电在线监测数据的三维信息系统，除了能够为系统运行提供基础的数据交换和功能管理支持的基础功能平台，还包括汇集与输电线路运行相关的各子系统的监测数据及应用数据的监测数据融合模块，其能够将相关的各监测系统及业务系统的数据统一进行汇集、融合、分析，获取实时的输电线路运行状态、在线监测等相关数据，同时汇集激光雷达采集的点云数据，基于此，本发明的三维信息系统采用设定的方案对汇集的激光点云数据自动进行智能处理，实现自动解算、自动识别分类、自动分析处理以及自动融合存储处理，避免大量的人工处理数据任务，对数据进行有效统一的管理，并为实现输电线路走廊三维可视化提供规范的数据支持。

此外，本发明的信息融合系统还设置有三维模型管理模块，其通过对监测数据、应用数据及点云数据进行更新和转移备份实现电网输电设备三维模型的更新和转移备份处理，有效对各电网三维模型进行源端维护和全局共享，实现三维模型的灵活管理；进一步地采用本发明系统中的线路运行管理模块基于构建的输电设备三维模型对各线路及线路设备进行维护和管理，能够提升线路故障诊断的精确度和时效性，同时生成可靠的防治措施，能够一定程度上降低线路故障的发生率以及故障修复时间和损耗程度，能够相当程度上促进输电线路系统的优化和发展。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例中基于输电在线监测数据的三维信息系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例中基于输电在线监测数据的三维信息系统的结构示意图；

图3是本发明又一实施例中基于输电在线监测数据的三维信息系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例中基于输电在线监测数据的三维信息系统的控制方法的操作流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

当前不少区域的电网公司已建成接地电阻、雷电、覆冰、污秽、气象、微风振动等线路运行状态的相关监测系统，目前电网主站系统够实时查看当前各类在线监测装置数据，了解线路运行的实时状态，为电网安全运行提供保障。但是，电网系统的输电线路运行数据、在线监测数据、台账数据由多个系统组成，缺乏针对多系统数据的汇集、管理、查看等功能；当前输电在线监测系统目前只能够对在线监测装置采集的数据进行查看，缺少数据融合应用、输电线路故障告警、监测数据挖掘分析等高级应用，由此可见，仅依靠现有的电网主站系统及在线监测系统无法对输电线路实现全面精确的实时监测和管理。

为克服上述不足，本发明提供一种基于输电在线监测数据的三维信息系统，通过将电网输电线路在线监测装置采集的信息及各监测系统应用产生的应用结果进行融合存储，构建完整的三维信息系统，在平台的基础上逐级实现全状态参数的输电线路故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析、线路运行状态评估、线路运行环境评估等高级应用。下面参考附图对本发明各个实施例进行说明。

实施例一

图1示出了本发明一实施例中基于输电在线监测数据的三维信息系统的结构示意图，参照图1可知，该实施例中系统总体架构是以系统开发和运行为基础进行设计，由数据层、传输层、服务层、应用层等组成，负责从多个监测子系统获取相关的设备缺陷、运行负荷等信息，为各层次高级应用的开发、运行和管理提供通用的服务和数据支撑，为整个系统的集成和高效可靠运行提供保障。

数据层为本系统底层数据服务，负责存储各类数据及三维空间数据；传输层对各类数据进行统一汇集集成，并存放在关系数据库中，服务层可通过数据接口的形式，对数据库中的数据进行调用；服务层包含公共服务和系统功能，公共服务中提供数据服务、模型服务、图表服务和三维地图服务，系统功能中提供与在线监测系统的监测数据交换服务、监测设备模型管理服务、监测数据可靠性校验服务、监测对象类型管理服务；应用层在数据层、传输层、传输层的基础上实现输电线路实时监测和报警功能、数据查询服务、数据统计、三维展示、可视化展示等功能。

在一个实施例中，该系统包括：基础功能平台，其配置为为系统运行提供基础的数据交换和功能管理支持。本系统设置基础功能平台旨在实现以下几方面的技术基础：系统管理、信息交换、统一模型管理及公共服务。

具体的，本系统的基础功能平台设置有：系统管理模块，其配置为为系统提供进程管理、网络管理、安全管理、应用管理、冗余机制、任务分担和异步管理技术，满足系统运行过程中进程、网络、应用及数据等的统筹管理。

信息交换模块，其配置为通过实时数据总线和服务总线进行跨计算机及跨机构的数据交换和共享；其设置在系统的传输层中，通过构建实时数据总线和服务总线，提供跨计算机、跨机构的数据传输技术，保障各类相关数据在整个电网通信网络范围的交换和共享。

公共服务模块，其配置为为系统提供三维模型服务、图表服务、三维地图服务、数据服务、公用历史数据服务、告警服务、数据分析统计服务，其设置在系统的服务层中，为系统中的各种应用提供所需的基本服务功能。

基于此，在一个实施例中，本系统的所述基础功能平台还包括：

模型统一模块，其配置为实现输电线路模型的统一管理和充分共享。其进一步采用统筹考虑输电线路模型的统一管理和充分共享，按照设备统一命名、存储分布实施、属性有效关联、信息充分共享、维护科学分工的原则，实现输电线路模型的统一管理和充分共享。

在一个实施例中，该系统包括：监测数据融合模块，其用于将与输电线路运行相关的各子系统及子装置的监测数据、应用数据以及激光点云数据进行汇集。具体的，其通过主动抽取以及被动接收的方式将与电网输电线路运行相关的在线监测子系统采集的监测信息、各子系统应用产生的应用结果及激光雷达设备采集的激光点云数据进行汇集并融合存储。

实际应用中，所述监测数据融合模块支持通过访问其它系统的WebService接口、数据库、文件、TCP/IP监听服务端口来抽取数据，其中，其他系统及设备包括至少一个监测系统、业务系统、功能应用系统和\或激光雷达设备；支持其它系统或设备向本系统提供的WebService接口、指定文件目录、TCP/IP监听服务端口推送数据。例如：雷电定位、污秽监测、覆冰监测、防汛监测、气象监测子系统可通过接口向输变电设备状态监测系统推送输电线路状态预警信息。

采用上述实施例的技术方案，能够很好地融合各业务系统监测数据，统一进行汇集、融合、分析，获取实时的输电线路运行状态、在线监测等相关数据；从而能够充分利用已有监测子系统的功能，融合线路建设全过程的积累数据，为实现输电线路及运行数据的智能可视化显示提供信息源支持。

实际应用中，通过激光雷达采集的激光点云数据具有数据量大，信息精细化的特征，不易被识别和应用，基于此，本发明设置有以下功能模块对汇集的点云数据进行自动的智能处理，为实现输变电线路的三维、立体展示提供规范的数据支持：

点云数据智能处理模块，其用于对表征电网输变电设备三维模型特征参数的输变电线路激光雷达点云数据进行自动解算、自动识别分类、自动分析处理以及自动融合。

具体的，在一个实施例中，点云数据智能处理模块进一步配置为：基于点云数据智能存储技术方法、智能分析技术方法和智能学习技术方法，对来自各供电公司的输电运维部门的输配电线路激光雷达点云数据实现自动解算、自动识别分类，自动分析处理，进而将处理后的点云数据进行融合并自动保存，以实现三维模拟输电线路走廊内的地形、地貌、地物。最终融合海量点云数据自动入库，能够准确有效地模拟和再现输电线路走廊内的地形、地貌、地物，并可进行三维操作，实现输电线路走廊三维可视化，对数据进行有效统一的管理，形成数据智能处理系统实现一站式的数据处理服务，避免大量的人工处理数据任务。

此外，本发明的系统还包括：三维管理模块，其用于根据汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据构建与输电线路运行相关的输电设备三维模型，并基于所述检测数据、应用数据和点云数据对所述三维模型进行更新、转移和备份管理。。

在一个实施例中，其进一步配置为：用于按照设定的管理方案更新汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据，以实现输电设备三维模型进行更新，将监测数据、应用数据以及点云数据进行部分或全部转移备份，实现三维模型的部分转移备份或全部转移备份；

其中输电设备三维模型是结合输电设备数据以及监测设备与输电设备之间的所属关系构建的三维监测设备模型，所述设备数据包括设备类型、设备名称、设备属性和设备位置。

所述三维模型管理模块还配置为：基于构建的输电设备三维模型引入输电线路中各设备的可见光影像、红外影像以及多光谱影像，以实时地为用户提供三维的输电设备运行状态展示，其中，设备运行状态展示包括：多维度的设备的实时全景、设备各部位精细化照片、设备交跨照片以及缺陷照片。

实际应用中，基于海量的输电线路激光点云数据，结合各设备可见光、红外、多光谱等影像，提供丰富的设备信息浏览功能，系统还支持针对输电杆塔多角度的实景360度全景浏览、精细化杆塔照片浏览、交跨照片浏览、缺陷照片浏览等，构建出多维度、高精度、全角度的输电线路数字通道，全面提升电力公司对线路资产管理的综合水平。

具体的，应用于实际工况时，所述三维模型管理模块，可以为用户提供电网输电设备三维模型的录入、修改、删除功能，具备模型的导入、支持导出、备份和恢复功能，实现电网输电设备模型信息的源端维护和全局共享。

基于上述方案，本发明的系统还包括：线路运行管理模块，其设置为用于构建的输电设备三维模型对输电线路的运行状态进行全状态参数的故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析和输电线路运行评估。在一个实施例中，所述线路管理模块配置为：根据汇集的数据和三维模型确定异常的输电设备，依据故障特征信号和特征量，表征输电线路中各输电设备损伤或破坏的物理指标、特征参数和损伤模式，并将表征结果结合三维模型进行可视化展示。此外，其还能够基于汇集的数据和三维模型应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法进行分析诊断，确定目标输电设备的故障原因及对应的防治措施。结合实际应用，针对输电线路导地线、绝缘子、金具、杆塔等部件，依据线路设备的故障特征信号和特征量，表征损伤或破坏的物理指标、特征参数和损伤模式，应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法等，进行分析诊断，查找故障和事故原因，提出防治措施。

进一步地，本系统的线路运行管理模块还配置为：结合气象监测数据进行实时灾害预警和定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，为灾害来临时线路运行对应设备的应急防护提供信息依据。具体的，结合天气预报系统和网省公司的气象监测系统进行实时灾害预警和定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，形成灾害来临时线路运行管理单位进行应急应对的信息依据。在一个实施例中，所述线路管理模块可以结合天气预报系统和网省公司的气象监测系统，在监测到出现大风、覆冰、台风、暴雨、沙尘等极端恶劣气候条件，以及严重外力破坏、火灾、地质等线路灾害时，能及时进行灾害预警、定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，形成灾害来临时线路运行管理单位进行应急应对的信息依据。

在另一个实施例中，所述线路管理模块还可以配置为：建立灾害事前预警、事中应急、事后评估机制、应急物资存储调配机制，根据汇集的监测数据和输电线路检修信息，结合专家知识库对各条输电线路设备进行评估，将评估结果作为输电线路生产、运行及调度的数据支持。具体的，通过整合线路在线监测信息，以及线路巡视、检测、检修信息，应用专家知识库，对各条线路部件及线路总体进行评估，利用评估结果维护线路的生产、运行及调度。结合实际应用，建立灾害事前预警、事中应急、事后评估机制、应急物资存储调配机制，通过整合线路在线监测信息，以及线路巡视、检测、检修信息，应用专家知识库，对各条线路部件及线路总体进行评估，评估结果为线路生产、运行、调度单位提供决策信息支撑。

具体的，在一个实施例中，系统对可将输电线路周围的雷击、覆冰、污秽等灾害进行分析包含如下情况：雷击方面，系统可对落雷密度、地形系数、落雷范围等数据转换成图形再三维场景中进行展示，根据雷击历史数据以及实时数据，对专项防雷进行分析展示；覆冰方面，系统可对选定线路的导地线拉力、倾角、温度变化量等数据进行查询与统计，根据数据可以直观的看出当前线路覆冰部分、覆冰范围及空间分布规律；污秽方面，系统通过监测数据的不同时序的对比分析结构，展示污秽信息，直观显示绝缘子的污秽状态及空间分布规律。同时，根据综合在线监测状态信息，按照国网与输电线路运行相关的技术标准，对线路运行状态进行评估，并生成报告供用户参考。

由此可见，基于上述实施例的技术方案，能够综合利用物联网、传感器、信息等技术，自动、及时地向不同管理职责的用户分级预警汇报，提供充裕的时间进行输电设备维护工作，为电网及时排查隐患并提供合理的应急措施和线路优化依据。

实施例二

电网监测技术领域中，目前各状态量预警的可信性在很大程度上依赖传感器的可靠性，一旦传感器因老化、受干扰而出现灵敏度下降、故障等情况导致传感器可靠性下降，各状态量预警信息将失去真实性，从而影响系统各高级应用功能的效果。同时，通过梳理输电线路各状态量监测技术，发现各监测技术对于不同状态量存在的复用性。

基于此，在一个实施例中，本发明的信息融合系统能够对传感器的可靠性进行校验。该实施例中与上述实施例中一致的结构不再介绍，仅对区别的技术特征予以说明，如图2所示，在该实施例中，所述系统还包括：

传感器校验模块，其用于通过对与输电线路运行相关的各子系统的监测数据进行鉴别和评估，以对子系统内传感器的可靠性进行校验。

进一步地，传感器校验模块配置为：

对输电线路区域内处于相同气候环境内的监测装置进行划分，建立传感器关联矩阵，确定关联度；其中，关联矩阵的建立包括：同类传感器监测相同状态量间的横比、不同类型传感器监测相同状态量间的横比以及不同类型传感器监测不同状态量间的横比；

响应各监测子系统的预警信息，并向子系统发出原始数据请求，获取子系统上传的传感器原始数据；

根据建立的关联矩阵及关联度，通过横向比较进行评估，对预警原因以及传感器可靠性进行评估。

进一步地，在一个实施例中，所述传感器校验模块，通过以下操作根据建立的关联矩阵及关联度对传感器可靠性进行评估：

对所述关联矩阵中各传感器和多源测量信息的相关性进行定量分析，按照传感器统一的判断原则，将测量信息分为不同类的信息集合，基于各信息结合机器学习对传感器测量信息可靠度给出评估结论。

在实际应用场景中，本实施例的传感器校验模块以关联矩阵法实现对传感器可靠性的分析，首先，对区域内处于相同气候环境内的监测装置进行划分，建立传感器关联矩阵，确定关联度；校核某一区域输电线路状态量监测可靠性，可由系统根据输电线路运行环境监测信息及地理信息，识别出相同环境下的状态监测装置以及监测的状态量，并生成特征量关联矩阵。关联矩阵的确定主要分为3种情况：(1)同类传感器监测相同状态量间的横比；(2)不同类型传感器监测相同状态量间的横比；(3)不同类型传感器监测不同状态量间的横比。然后，响应覆冰监测、污秽监测、舞动监测、防汛监测等子系统的预警信息，并向子系统发出原始数据请求，请求各子系统上传传感器原始数据；最后，根据建立的关联矩阵及关联度，通过横向比较，进行评估，对预警原因以及传感器可靠性进行判断。本发明的信息融合系统利用设置的上述传感器校验模块对传感器本体的运行情况进行初步的可靠性判断，减少装置误报、错报等数据问题。具体的，传感器的特征量关联矩阵生成后，对矩阵中的多传感器和多源测量信息的相关性进行定量分析，按照传感器统一的判断原则，将信息分为不同类的集合，运用人工智能的方法，对可靠性及其所测量的信息可信度给出评估结论。

实施例三

考虑到输电走廊的分布地形不可避免地会与人类的生活设施或植被产生近距离分布，当建筑物发生改建、损坏或者植被生长过于茂盛时，可能会对输电线路产生干扰，若不及时予以处理，甚至可能导致输电线路的异常中断。

基于此，在一个实施例中，本发明的信息融合系统能够基于点云数据进行量测与分析，检测输电线路分布地区的危险点。该实施例中与上述实施例中一致的结构不再介绍，仅对区别的技术特征予以说明，如图3所示的基于输电在线监测数据的三维信息系统结构示意图，在该实施例中，所述系统还包括：净空区排查模块，其用于根据智能化处理后的点云数据提取电力线关键数据，对所述关键数据的特点进行量测与分析，根据设置的排查需求实现人机交互式的危险点排查，并基于排查结果生成对应的输电线路通道危险点检测报告。

实际应用中，所述输电线路通道危险点检测报告至少包括以下内容：

整体危险点汇总、危险点分布表、各危险点的位置信息、类型信息以及距离电力线的净空距离；

其中，所述输电线路通道危险点检测报告的内容可以被独立下载或组合下载，供用户查看和分析。

该实施例中，根据《架空送电线路运行规程》，在三维信息系统中提取电力线关键信息，分析所采集数据的特点，基于点云进行量测与分析，实现人机交互式的危险点排查，用户可根据实际需求，选择需要判断的危险点，如树木、建筑物等，通过系统后台计算，在三维地图中标注电力走廊危险点、危险面和危险空间。同时，系统根据计算结果，自动生成完善输电线路通道危险点检测报告，内容包括：整体危险点汇总、危险点分布表、各危险点的位置、类型、距离电力线的净空距离等信息，使用人员可根据需要进行查看、下载，有利于工作人员提前发现已有或潜在的危险点，并及时进行处理，避免对输电线路的运行产生干扰。

本发明实施例提供的基于输电在线监测数据的三维信息系统中，各个模块或单元结构可以根据实际需求独立运行或组合运行，以实现相应的技术效果。

实施例四

基于本发明的其他方面，本实施例还提供一种基于输电在线监测数据的三维信息系统的控制方法，其特征在于，其用于控制上述任意一个或多个实施例中所述的系统。

图4示出了本发明实施例中基于输电在线监测数据的信息融合管理系统的控制方法的流程示意图，参照图4中透露的信息可知，该控制方法包括以下操作：

启动基础功能平台，为系统运行提供基础的数据交换和功能管理支持；

通过监测数据融合模块与监测系统、业务系统、功能应用系统及相关子设备进行数据交换将与输电线路运行相关的各子系统和子设备的监测数据、应用数据及点云数据进行汇集；

利用点云数据智能处理模块对表征电网输电设备三维模型特征参数的输变电线路激光雷达点云数据进行自动解算、自动识别分类、自动分析处理以及自动融合；

通过三维模型管理模块根据汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据构建与输电线路运行相关的输电设备三维模型，并基于所述监测数据、应用数据和点云数据对所述三维模型进行更新、转移和备份管理；

采用线路运行管理模块基于构建的输电设备三维模型对输电线路的运行状态进行全状态参数的故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析和输电线路运行评估。

电网监测技术领域中，目前各状态量预警的可信性在很大程度上依赖传感器的可靠性，一旦传感器因老化、受干扰而出现灵敏度下降、故障等情况导致传感器可靠性下降，各状态量预警信息将失去真实性，从而影响系统各高级应用功能的效果。

因此，在一个实施例中，所述控制方法还包括：利用设置的传感器校验模块通过对与输电线路运行相关的各子系统的监测数据进行鉴别和评估，以对子系统内传感器的可靠性进行校验。

考虑到输电走廊的分布地形不可避免地会与人类的生活设施或植被产生近距离分布，当建筑物发生改建、损坏或者植被生长过于茂盛时，可能会对输电线路产生干扰，若不及时予以处理，甚至可能导致输电线路的异常中断。

基于此，在一个实施例中，本发明的控制方法能够采用设置的净空区排查模块根据智能化处理后的点云数据提取电力线关键数据，对所述关键数据的特点进行量测与分析，根据设置的排查需求实现人机交互式的危险点排查，并基于排查结果生成对应的输电线路通道危险点检测报告。

具体的，所述输电线路通道危险点检测报告至少包括以下内容：

整体危险点汇总、危险点分布表、各危险点的位置信息、类型信息以及距离电力线的净空距离；

其中，所述输电线路通道危险点分析报告的内容可以被独立下载或组合下载，供用户查看和分析。

具体的，在为系统运行提供基础的数据交换和功能管理支持的操作中，包括：系统提供进程管理、网络管理、安全管理、应用管理、冗余机制、任务分担和异步管理技术；通过实时数据总线和服务总线进行跨计算机及跨机构的数据交换和共享；为系统提供三维模型服务、图表服务、三维地图服务、数据服务、告警服务、数据分析统计服务，其中，数据服务包含公用历史数据服务。

进一步地，在为系统运行提供基础的数据交换和功能管理支持的操作中，还包括：实现输电线路模型的统一管理和充分共享，具体的，按照设备统一命名、存储分布实施、属性有效关联、信息充分共享、维护科学分工的原则，实现输电线路模型的统一管理和充分共享。

在一个实施例中，利用监测数据融合模块将与输电线路运行相关的各子系统的监测数据及应用数据进行汇集的过程具体包括：通过主动抽取以及被动接收的方式将与电网输电线路运行相关的在线监测子系统采集的监测信息及各子系统应用产生的应用结果进行融合存储。

在一个实施例中，点云数据智能处理模块执行以下操作：基于点云数据智能存储技术方法、智能分析技术方法和智能学习技术方法，对来自各供电公司的输电运维部门的输配电线路激光雷达点云数据实现自动解算、自动识别分类、自动分析处理，进而将处理后的点云数据进行融合并自动保存，以实现三维模拟输电线路走廊内的地形、地貌、地物。

在一个实施例中，三维模型管理模块执行以下操作：

按照设定的管理方案更新汇集的检测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据，以实现输电设备三维模型进行更新，将监测数据、应用数据以及点云数据进行部分或全部转移备份，实现三维模型的部分转移备份或全部转移备份；

其输电设备三维模型是结合输电设备数据以及监测设备与输电设备之间的所属关系构建的三维监测设备模型，所述设备数据包括设备类型、设备名称、设备属性和设备位置。

进一步地，所述控制方法还包括：利用三维模型管理模块基于构建的输电设备三维模型引入输电线路中各设备的可见光影像、红外影像以及多光谱影像，以实时地为用户提供三维的输电线路展示及设备运行状态展示，其中，设备运行状态展示包括：多维度的设备的实时全景、设备各部位精细化照片、设备交跨照片以及缺陷照片。

一个实施例中，利用线路运行管理模块根据汇集的数据和预先构建的输电设备三维模型对输电线路的运行状态进行全状态参数的故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析和输电线路运行评估的过程，具体包括：

根据汇集的数据和三维模型确定异常的输电设备，依据故障特征信号和特征量，表征输电线路中各输电设备损伤或破坏的物理指标、特征参数和损伤模式，并将表征结果结合三维模型进行可视化展示。

基于汇集的数据和三维模型应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法进行分析诊断，确定目标输电设备的故障原因及对应的防治措施。

在一个实施例中，还可以包括：结合气象监测数据进行实时灾害预警和定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，为灾害来临时线路运行对应设备的应急防护提供信息依据。

建立灾害事前预警、事中应急、事后评估机制、应急物资存储调配机制，根据汇集的监测数据和输电线路检修信息，结合专家知识库对各条输电线路设备进行评估，将评估结果作为输电线路生产、运行及调度的数据支持。

一个实施例中，通过对与输电线路运行相关的各子系统的监测数据进行鉴别和评估，以对子系统内传感器的可靠性进行校验的操作中，包括：

对输电线路区域内处于相同气候环境内的监测装置进行划分，建立传感器关联矩阵，确定关联度；

响应各监测子系统的预警信息，并向子系统发出原始数据请求，获取子系统上传的传感器原始数据；

根据建立的关联矩阵及关联度，通过横向比较进行评估，对预警原因以及传感器可靠性进行判断。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意味着限制。

说明书中提到的“一实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特征包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种基于输电在线监测数据的三维信息系统，其特征在于，所述系统包括：

监测数据融合模块，其用于将与输电线路运行相关的各子系统及子设备的监测数据、应用数据和点云数据进行汇集；

点云数据智能处理模块，其用于对表征电网输电设备三维模型特征参数的输电线路激光雷达点云数据，进行自动解算、自动识别分类、自动分析处理以及自动融合；

三维模型管理模块，其用于根据汇集的监测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据构建与输电线路运行相关的输电设备三维模型，并基于所述监测数据、应用数据和点云数据对所述三维模型进行更新、转移和备份管理；

线路运行管理模块，其用于基于构建的输电设备三维模型对输电线路的运行状态进行全状态参数的故障预警、故障分析、监测数据挖掘分析和输电线路运行评估；

所述三维模型管理模块配置为：

用于按照设定的管理方案更新汇集的检测数据、应用数据以及智能处理后的点云数据，以实现输电设备三维模型进行更新，将检测数据、应用数据以及点云数据进行部分或全部转移备份，实现三维模型的部分转移备份或全部转移备份；

其中，输电设备三维模型是结合输电设备数据以及监测设备与输电设备之间的所属关系构建的三维监测设备模型，所述设备数据包括设备类型、设备名称、设备属性和设备位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

净空区排查模块，其用于根据智能化处理后的点云数据提取电力线关键数据，对所述关键数据的特点进行量测与分析，根据设置的排查需求实现人机交互式的危险点排查，并基于排查结果生成对应的输电线路通道危险点检测报告。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

传感器校验模块，其用于通过对与输电线路运行相关的各子系统的监测数据进行鉴别和评估，以对子系统内传感器的可靠性进行校验。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述输电线路通道危险点检测报告至少包括以下内容：

整体危险点汇总、危险点分布表、各危险点的位置信息、类型信息以及距离电力线的净空距离；

其中，所述输电线路通道危险点检测报告的内容可以被独立下载或组合下载，供用户查看和分析。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测数据融合模块进一步配置为：

通过主动抽取以及被动接收的方式将与电网输电线路运行相关的在线监测子系统采集的监测信息及各子系统应用产生的应用结果进行融合存储。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述点云数据智能处理模块进一步配置为：基于点云数据智能存储技术方法、智能分析技术方法和智能学习技术方法，对来自各供电公司的输电运维部门的输电线路激光雷达点云数据实现自动解算、自动识别分类、自动分析处理，进而将处理后的点云数据进行融合并自动保存，以实现三维模拟输电线路走廊内的地形、地貌、地物。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维模型管理模块还配置为：基于构建的输电设备三维模型引入输电线路中各设备的可见光影像、红外影像以及多光谱影像，以实时地为用户提供三维的输电线路展示及设备运行状态展示，其中，设备运行状态展示包括：多维度的设备的实时全景、设备各部位精细化照片、设备交跨照片以及缺陷照片。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述线路运行管理模块配置为：

基于汇集的数据和三维模型应用损伤诊断技术、特增量性质的诊断方法、数学诊断方法进行分析诊断，确定目标输电设备的故障原因及对应的防治措施；

结合气象监测数据进行实时灾害预警和定位，并按照灾害的种类、规模，进行缓冲级别和各级别缓冲半径设置，为灾害来临时线路运行对应设备的应急防护提供信息依据；

其中，所述进行分析诊断的过程中，包括根据汇集的数据和三维模型确定异常的输变电设备，依据故障特征信号和特征量，表征输电线路中各输变电设备损伤或破坏的物理指标、特征参数和损伤模式，并将表征结果结合三维模型进行可视化展示。

9.如权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述线路运行管理模块还配置为：

建立灾害事前预警、事中应急、事后评估机制、应急物资存储调配机制，根据汇集的监测数据和输电线路检修信息，结合专家知识库对各条输电线路设备进行评估，将评估结果作为输电线路生产、运行及调度的数据支持。

10.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述传感器校验模块执行以下操作：

对输电线路区域内处于相同气候环境内的监测装置进行划分，建立传感器关联矩阵，确定关联度，其中，关联矩阵的建立包括：同类传感器监测相同状态量间的横比、不同类型传感器监测相同状态量间的横比以及不同类型传感器监测不同状态量间的横比；

响应各监测子系统的预警信息，并向子系统发出原始数据请求，获取子系统上传的传感器原始数据；

根据建立的关联矩阵及关联度，通过横向比较进行评估，对预警原因以及传感器可靠性进行评估。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述传感器校验模块，通过以下操作根据建立的关联矩阵及关联度对传感器可靠性进行评估：

对所述关联矩阵中各传感器和多源测量信息的相关性进行定量分析，按照传感器统一的判断原则，将测量信息分为不同类的信息集合，基于各信息结合机器学习对传感器测量信息可靠度给出评估结论。

12.一种基于输电在线监测数据的三维信息系统的控制方法，其特征在于，其应用于如权利要求1～11任一项所述的基于输电在线监测数据的三维信息系统。

Images