CN114154856A - 一种基于路网的电网路径规划节点计算方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于路网的电网路径规划节点空间计算方法，包括以下步骤：基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示；与现有技术相比，本发明通过提出的空间地理信息数据辅助装机容量及负荷数据值开展配电网供电区域分析技术，实现以路网节点为最小单元的电网空间区域分析计算方法，使得配电网规划更加合理同时大幅度提升了规划效率。

Description

一种基于路网的电网路径规划节点计算方法与系统
技术领域
本发明属于计算机领域，特别涉及一种针对电网路径规划节点的计算方法和系统。
背景技术
社会和城市的发展离不开电力资源的供应补给，为了更好的满足地区的社会经济可持续发展，具体地区需要进行详细周全的电力规划工作，保证地区发展后期的电力供应需求，提高地区电网电能供应效率。为此需要开展配电网服务节点空间计算，从地理空间领域分析规划区域的电力供应能力，满足符合区域经济发展的供电需求。
在配电网服务节点计算过程中，常通过计算的装机容量及负荷数值表来对比分析供电区域的具体实际情况，忽略了规划区域的空间地理信息，使得节点分析计算存在一定的不合理性，影响规划区域的供电能力需求分配。
近年来，随着空间地理信息计算能力的飞速发展，针对配电网规划的计算分析方式也逐渐丰富起来。如CN104463428B专利，其通过电网公司内网自动获取相应业务数据和空间数据，然后对所述数据进行处理，用于电网规划数据处理的实践过程中。又如CN112365180A专利文献中披露的配电网节点重要度评估方法、系统、存储介质及计算设备，其是将配电网抽象成平面拓扑图，再以加权介数中心度为依据，实现配电网节点重要度的评估。而针对配电网服务节点计算的实践中，还缺乏有效合理地将空间地理信息应用于配电网路径的节点计算处理方面。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种利用空间地理的路网信息快速将规划区域进行节点划分的方法，以地理空间图像和配电网环网CAD路径分布图作为处理数据源，结合装机容量和负荷表格数据，以最小配电网环网单元为基础，形成单元属性赋值。
一种基于路网的电网路径规划节点空间计算方法，包括以下步骤：
基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
进一步地，所述电网路径数据集包括地理空间图像数据集以及配电网环网CAD路径分布数据集；
基于多个路网开源资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集，具体包括：
从地理空间图像开源资源获取配电网规划区域的影像图数据得到地理空间图像数据集，从配电网规划区域的规划CAD开放资源获取配电网环网CAD路径分布数据集。
进一步地，对地理空间图像数据集进行预处理，包括：
通过智能识别技术和语义分割技术针对目标中的路网对象提取兴趣对象的不同等级的样本数据得到地理空间图像预处理数据集。
进一步地，对配电网环网CAD路径分布数据集进行预处理，包括：
数据空间基准统一、数据类型分类及多源数据融合，数据空间基准统一通过数据空间基准转换实现；智能识别技术和语义分割技术完成数据类型分类及多源数据融合目标。
进一步地，其中对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值，具体包括：
对获取的地理空间图像预处理数据集中的路网面状物体数据进行线性抽象，得到线性抽象数据，所述线性抽象是对路网面状数据进行处理，提取面状数据中心点，连接各个中心点，形成面状数据中心线，实现路网面状数据向线状数据转化的线性抽象过程；
对所述线形抽象数据进行整合，形成线状路网数据，所述线性抽象数据整合是融合规划区域内所有处理后的线性抽象数据，剔除错误、杂乱数据；
针对所述线状路网数据，通过GIS空间分析功能计算交叉节点坐标，以各个节点为对象，形成路网最小单元；
基于路网节点坐标，叠加预处理后的配电网环网路径CAD分布数据集，切割配电网环网路径，由路网最小单元形成配电网环网最小单元，具体切割电网环网路径依据GIS空间分析技术，根据点坐标对线进行分区切割，形成配电网环网最小单元；
加载每一段配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值。
进一步地，所述线性抽象数据整合基于Python里面arcpy和gdal模块实现。
进一步地，所述方法还包括：所述计算结果显示是基于Python进行图形化展示。
进一步地，所述方法还包括：提供对外成果调用输出接口。
进一步地，所述方法还包括：所述对外成果调用输出接口输出计算处理后的节点信息，其中所述节点信息包括节点编号、坐标、相邻连接以及对应属性关系值。
在本发明的另一方面，提出一种基于上述方法的电网规划节点计算系统，包括：
数据获取模块，其基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
数据预处理模块，其对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
数据计算处理模块，其对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
数据显示模块，其基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
与现有技术相比，本发明通过针对上述现有技术中存在的缺陷，针对配电网提供的配电装机容量及负荷数据，依据地理空间图像和配电网环网CAD路径分布图，通过智能识别技术语义分割目标中的路网对象，加载配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，以最小配电网环网单元为基础，形成单元属性赋值，结合图形展示模块，图形化展示计算结果，实现节点计算展示功能。
这样一种电网规划节点的计算方法，以地理空间图像和配电网环网CAD路径分布图作为基础数据源，通过对配电网规划区域的影像图、配电网规划区域的规划CAD图纸等数据进行智能识别语义分割，形成目标中的路网对象，获取对应样本数据，同时处理CAD图形中的配电网环网路径，通过空间运算形成路网节点，叠加配电网环网CAD路径分布图，切割配电网环网路径，由路网最小单元形成配电网环网最小单元，再通过加载每一段配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，得到单元赋值，本发明有效地解决了上述提到技术缺陷，实现了以下有益的技术效果：
(1)本发明针对配电网环网路径规划实际，提出地理空间图像智能识别语义分割预处理技术及路网节点空间运算技术，优化服务节点服务范围计算的方法，具备很好的实际市场推广价值。
(2)比现有技术相比，能够结合地理空间数据提高配电网环网的装机容量和负荷数值计算结果的精度，使得与电网空间规划区域的实际情况契合度较高配电网规划更加合理，大幅度地提升配电网空间规划的效率。
(3)本发明以图形化方式显示输出较大幅度上优化数据成果的利用效率，使得显示更加直接化、人性化。
附图说明：
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1是示出根据本发明实施例的一种电网路径规划节点计算方法流程图；
图2是示出根据本发明实施例中的一种电网路径规划节点计算方法的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
实施例一：
如图1所示，本发明公开一种基于路网的电网路径规划节点空间计算方法。该方法包括以下步骤：
步骤101，基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
步骤102，对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
步骤103，对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
步骤104，基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
进一步，所述电网路径数据集包括地理空间图像数据集以及配电网环网CAD路径分布数据集；
基于多个路网开源资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集，具体包括：
从地理空间图像开源资源获取配电网规划区域的影像图数据得到地理空间图像数据集，从配电网规划区域的规划CAD开放资源获取配电网环网CAD路径分布数据集。
进一步，其中数据获取是利用利用配电网环网CAD路径分布数据集与开源路网数据(OpenStreetmap)进行空间交集提取，获取所述多个电网路径数据集。
进一步地，对地理空间图像数据集进行预处理，包括：
通过智能识别技术和语义分割技术针对目标中的路网对象提取兴趣对象的不同等级的样本数据得到地理空间图像预处理数据集。
进一步地，对配电网环网CAD路径分布数据集进行预处理，包括：
数据空间基准统一、数据类型分类及多源数据融合，数据空间基准统一通过数据空间基准转换实现；智能识别技术和语义分割技术完成数据类型分类及多源数据融合目标。
实施例二：
在本实施例中，运用Python语言和数据库技术进行程序开发。基于此，如图2所示，本实施例中基于路网的电网路径规划节点空间计算方法的具体实施方式如下：
数据输入：
以地理空间图像和配电网环网CAD路径分布图作为处理数据源，信息主要包括配电网规划区域的影像图、配电网规划区域的规划CAD图纸等数据源；
数据预处理：
其中对所述地理空间图像数据集进行预处理，通过智能识别技术和语义分割技术针对目标中的路网对象提取兴趣对象的不同等级的样本数据得到地理空间图像预处理数据集；对配电网环网CAD路径分布数据集进行预处理得到配电网环网CAD路径分布数据集预处理数据集，配电网环网CAD预处理主要包括数据空间基准统一、数据类型分类及多源数据融合三部分，数据空间基准统一通过数据空间基准转换实现；智能识别技术和语义分割技术能够完成数据类型分类及多源数据融合目标。
路网节点空间运算：
对提取的路网面状物体进行线性抽象；所述线性抽象是对路网面状数据进行处理，提取面状数据中心点，连接各个中心点，形成面状数据中心线，实现路网面状数据向线状数据转化的线性抽象过程；
对抽象的线性整合，形成线状路网数据(基于python里面arcpy和gdal模块)。所述线性抽象数据整合是融合规划区域内所有处理后的线性抽象数据，剔除错误、杂乱数据；
针对所述线状路网数据，通过GIS空间分析功能计算交叉节点坐标，以各个节点为对象，形成路网最小单元。具体通过python里面opencv库，之后读取图片，然后是直线检测前常规性的转灰度图、高斯模糊、边缘检测，再用霍夫变换检测直线。
具体地，Opencv库中提供了HoughLines函数来实现霍夫变换，HoughLines函数将检测到的直线的输出极坐标形式的矢量存放于数据容器中，可以设直线分别与坐标轴相交于M、N点，在极坐标系中，直线MN可以表示为：
ρ＝x cosθ+y sinθ；
其中，ρ和θ是极坐标系的两个坐标维度；由此可以计算出M和N点的交点极坐标为
Figure BDA0003390211410000091
和
Figure BDA0003390211410000092
于是可以还原出原直线，完成检测。
基于路网节点坐标，叠加预处理后的配电网环网路径CAD分布数据集，切割配电网环网路径，由路网最小单元形成配电网环网最小单元，具体切割电网环网路径依据GIS空间分析技术，根据点坐标对线进行分区切割，形成配电网环网最小单元；
加载每一段配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，以最小配电网环网单元为基础，形成单元属性赋值。
通过python图形展示模块，图形化展示计算结果。
成果输出。输出计算的节点信息，包括节点编号、坐标、相邻连接以及对应属性关系值等。
上述实施例提供的方法，实现了以下有益的技术效果：
(1)针对配电网环网路径规划实际，提出地理空间图像智能识别语义分割预处理技术及路网节点空间运算技术，优化服务节点服务范围计算的方法，具备很好的实际市场推广价值。
(2)比现有技术相比，能够结合地理空间数据提高配电网环网的装机容量和负荷数值计算结果的精度，使得与电网空间规划区域的实际情况契合度较高配电网规划更加合理，大幅度地提升配电网空间规划的效率。
(3)本发明以图形化方式显示输出较大幅度上优化数据成果的利用效率，使得显示更加直接化、人性化。
实施例三：
此外，本发明还提出一种基于上述实施例所示方法的电网路径规划节点空间计算系统，其包括：
数据获取模块，其基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
数据预处理模块，其对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
数据计算处理模块，其对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
数据显示模块，其基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
具体地，所述电网路径数据集包括地理空间图像数据集以及配电网环网CAD路径分布数据集；数据获取模块基于多个路网开源资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集，具体包括：
从地理空间图像开源资源获取配电网规划区域的影像图数据得到地理空间图像数据集，从配电网规划区域的规划CAD开放资源获取配电网环网CAD路径分布数据集。
数据预处理模块对地理空间图像数据集进行预处理，包括：
通过智能识别技术和语义分割技术针对目标中的路网对象提取兴趣对象的不同等级的样本数据得到地理空间图像预处理数据集。
数据预处理模块对配电网环网CAD路径分布数据集进行预处理，包括：
数据空间基准统一、数据类型分类及多源数据融合，数据空间基准统一通过数据空间基准转换实现；智能识别技术和语义分割技术完成数据类型分类及多源数据融合目标。
数据计算处理模块对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值，具体包括：
对获取的地理空间图像预处理数据集中的路网面状物体数据进行线性抽象，得到线性抽象数据，所述线性抽象是对路网面状数据进行处理，提取面状数据中心点，连接各个中心点，形成面状数据中心线，实现路网面状数据向线状数据转化的线性抽象过程；
对所述线形抽象数据进行整合，形成线状路网数据，所述线性抽象数据整合是融合规划区域内所有处理后的线性抽象数据，剔除错误、杂乱数据；
针对所述线状路网数据，通过GIS空间分析功能计算交叉节点坐标，以各个节点为对象，形成路网最小单元；
基于路网节点坐标，叠加预处理后的配电网环网路径CAD分布数据集，切割配电网环网路径，由路网最小单元形成配电网环网最小单元，具体切割电网环网路径依据GIS空间分析技术，根据点坐标对线进行分区切割，形成配电网环网最小单元；
加载每一段配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值。
其中，所述线性抽象数据整合基于Python里面arcpy和gdal模块实现。
数据显示模块是基于Python进行图形化展示。
实施例四：
本公开实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行如上实施例所述的方法步骤。例如包括：
基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于路网的电网路径规划节点空间计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述电网路径数据集包括地理空间图像数据集以及配电网环网CAD路径分布数据集；
基于多个路网开源资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集，具体包括：
从地理空间图像开源资源获取配电网规划区域的影像图数据得到地理空间图像数据集，从配电网规划区域的规划CAD开放资源获取配电网环网CAD路径分布数据集。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，对地理空间图像数据集进行预处理，包括：
通过智能识别技术和语义分割技术针对目标中的路网对象提取兴趣对象的不同等级的样本数据得到地理空间图像预处理数据集。
4.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，对配电网环网CAD路径分布数据集进行预处理，包括：
数据空间基准统一、数据类型分类及多源数据融合，数据空间基准统一通过数据空间基准转换实现；智能识别技术和语义分割技术完成数据类型分类及多源数据融合目标。
5.如权利要求1-4任一所述方法，其特征在于，其中对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值，具体包括：
对获取的地理空间图像预处理数据集中的路网面状物体数据进行线性抽象，得到线性抽象数据，所述线性抽象是对路网面状数据进行处理，提取面状数据中心点，连接各个中心点，形成面状数据中心线，实现路网面状数据向线状数据转化的线性抽象过程；
对所述线形抽象数据进行整合，形成线状路网数据，所述线性抽象数据整合是融合规划区域内所有处理后的线性抽象数据，剔除错误、杂乱数据；
针对所述线状路网数据，通过GIS空间分析功能计算交叉节点坐标，以各个节点为对象，形成路网最小单元；
基于路网节点坐标，叠加预处理后的配电网环网路径CAD分布数据集，切割配电网环网路径，由路网最小单元形成配电网环网最小单元，具体切割电网环网路径依据GIS空间分析技术，根据点坐标对线进行分区切割，形成配电网环网最小单元；
加载每一段配电网环网的装机容量和负荷的数值属性，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值。
6.权利要求5所述的方法，其特征在于，所述线性抽象数据整合基于Python里面arcpy和gdal模块实现。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述计算结果显示是基于Python进行图形化展示。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：提供对外成果调用输出接口。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述对外成果调用输出接口输出计算处理后的节点信息，其中所述节点信息包括节点编号、坐标、相邻连接以及对应属性关系值。
10.一种如权利要求1-9任意一个所述方法的电网规划节点计算系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，其基于多个路网开放资源的数据特点，获取相应的多个电网路径数据集；
数据预处理模块，其对所述多个电网路径数据集进行预处理，获得相应的多个预处理数据集；
数据计算处理模块，其对所述预处理数据集进行路网节点计算处理，以最小配电网环网单元为基础，得到单元属性赋值；
数据显示模块，其基于所述单元属性赋值，对所得到的计算结果进行图形化显示。
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