CN114638397A - 一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力防灾减灾技术领域，具体涉及一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法和系统，本发明根据短期气象预报信息、电力地理信息图、位移监测数据、倾角监测数据构建神经网络，测算强降雨对输配电设施的影响系数，并计算强降雨自然灾害的告警等级。该方法和系统创造性地实现了告警地质灾害影响等级的功能，克服了难以科学计算和直观显示、强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响的难题，准确反映输配电设施位移、倾角等监测数据，支撑生产监控指挥中心指导开展负荷转移、设施加固、抢修复电等应急工作。

Description

一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法和系统
技术领域
本发明涉及电力防灾减灾技术领域，具体涉及一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方 法和系统。
背景技术
以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的地质灾害，极易危害人类生命财产、 生活，破坏人类赖以生存与发展的资源、环境。滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、 地面沉降等地质灾隐患害多、分布广，且隐蔽性、破坏性强，防范难度大。特别是近年来受 极端天气、地震、工程建设等因素影响，加剧地质灾害的影响程度。
经过山区偏僻地带的输配电线路受地质灾害影响较大。特别是在集中降雨时期，山区内 的输配电设施易遭受滑坡、泥石流等灾害影响，属于地质隐患点。预警输配电设施隐患点是 防治地质灾害的工作重点之一。一方面，以往采用人工巡视方式，排查与预警地质隐患，存 在工作量大、效率低等问题，难以保障电力安全供应。另一方面，近年来的行业内研究运用 遥感技术，并运用高分辨率的遥感图像在输电线路地质灾害工程中发挥重要作用，高分辨率 遥感影像地质灾害解译识别技术将是今后一段时间的主要遥感技术系统。
实践表明，地质灾害对输配电设施稳定运行和可靠供电影响巨大，故有必要研究面向输 配电设施地质隐患点的监测方法，应用监测系统加强管控崩塌、边坡滑移、泥石流等风险， 并通过电力生产监控指挥中心监测地质隐患，预测灾害风险，技术支撑供电局应急处置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法和系统， 具体技术方案如下：
一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，包括以下步骤：
步骤S1：输入气象台短期中期预警中心的短期气象预报信息，并研判是否需要测算强降雨对 输配电设施造成地质灾害的严重程度；若是需要则进入步骤S2；
步骤S2：输入电力地理信息系统的电力地理信息图，并判断输配电设施地质隐患点是否处于 强降雨诱发地质灾害影响区域的边界范围内；若是在边界范围内，则进行步骤S3；
步骤S3：构建用于监测告警地质灾害影响的神经网络，用于计算、发布对地质隐患点的告 警信息；
步骤S4：输入输配电设施地质隐患点监测装置采集强降雨对输配电设施造成地质灾害的位移 监测数据S、倾角监测数据D至构建的神经网络测算降雨过程强度系数、强降雨诱发地质灾 害对输配电设施影响等级；
步骤S5：发布不同等级的输配电设施地质灾害程度告警信息。
优选地，所述步骤S1中需要测算强降雨对输配电设施造成地质灾害的严重程度的条件 是：短期气象预报信息中1小时内的雨量≥16毫米或者24小时内的雨量≥50毫米。
优选地，所述步骤S2中具体包括：设省级区域日雨量图生成地质灾害影响区域的坐标矩 阵C(Mu,Mv)，根据电力地理信息图生成输配电设施地质隐患点的坐标矩阵C(Mx,My)， 并判断所关注的输配电设施地质隐患点是否处于地质灾害影响区域的边界范围内；
Figure BDA0003476387530000021
其中，输配电线路两侧500米范围内为地质灾害影响边界。
优选地，所述步骤S3中构建的用于监测告警地质灾害影响的神经网络为多输入单输出类 型网络，包括输入层和隐含层、输出层；所述输入层的输入包括短期气象预报信息中的降雨 起止时间、日雨量和涉及的观测站信息，以及输配电设施地质隐患点监测装置采集的强降雨 对输配电设施造成地质灾害的位移监测数据S、倾角监测数据D；所述隐含层用于测算强降雨 对输配电设施的影响系数，并计算强降雨自然灾害的告警等级；所述输出层用于发布对地质 隐患点的告警信息。
优选地，所述强降雨对输配电设施的影响系数R的计算方式如下：
R＝F×I×T；
式中：F为降雨覆盖范围系数，I为降雨强度系数，T为降雨过程时间系数。
优选地，所述降雨覆盖范围系数F根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的降雨覆盖范围 系数划分表确定，如表1所示：
表1降雨覆盖范围系数划分表
降雨覆盖范围系数(F) 降雨覆盖范围(Fp)％
1 ≥70
0.8 40～69.9
0.6 20～39.9
0.2 ＜20
其中降雨覆盖范围Fp的计算方法如下：
Figure BDA0003476387530000031
式中，n为区域内降雨强度大于20毫米的观测站数目；N为区域内观测站总数量。
优选地，所述降雨强度系数I根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的日降雨强度划分表 确定，如表2所示：
表2降雨强度系数划分表
降雨强度系数(I) 降雨强度(日雨量，R)毫米/日
1 ≥80
0.8 60～79.9
0.6 40～59.9
0.2 20～39.9
优选地，所述降雨过程时间系数根据短期气象预报信息中的降雨过程时间确定，其系数 划分表如表3所示：
表3降雨过程时间系数划分表
降雨过程时间系数(T) 起止过程时间(T<sub>0</sub>)日
1 ≥6
0.8 4～5.9
0.6 2～3.9
0.2 ＜2
优选地，所述步骤S5中根据输配电设施地质隐患点监测装置监测到的数据判断是否对外 发布告警信息；当位移监测量大于1毫米，或者倾角监测量大于±1°的时候，触发对地质隐 患点告警信息对外发布。
一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测系统，包括无线通信基站、数据采集前置机、数 据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、内网交换机、外网 交换机；
所述数据采集前置机、数据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统 操作员站、内网交换机、外网交换机相互之间通过光纤连接，所述无线通信基站、外网交换 机相互之间通过基于LTE技术的无线通信专网连接，并部署在省级生产监控指挥中心；
所述数据采集前置机用于通过外网交换机采集所在地省级气象台短期中期预警中心发布 的短期气象预报信息、各输配电设施地质隐患点所在位置的位移监测数据、倾角监测数据， 并为数据库服务器提供数据服务；通过内网交换机采集电力地理信息系统中间库服务器中的 电力地理信息图及其输配电设施地质隐患点坐标并为数据库服务器提供数据服务；
所述数据库服务器包括实时库服务器和关系库服务器，用于存储数据采集前置机采集的 数据，并为应用服务器提供数据服务；
所述应用服务器用于将数据服务器中的数据输入神经网络输出强降雨诱发地质灾害对输 配电设施影响的告警信息，并通过交换机为网站服务器提供数据服务
所述网站服务器用于通过内网交换机为各级电力生产监控指挥、应急响应相关人员提供 输配电设施地质灾害数据监视服务。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法和系统。 根据短期气象预报信息、电力地理信息图、位移监测数据S、倾角监测数据D以及构建神经 网络测算强降雨对输配电设施的影响系数，并计算强降雨自然灾害的告警等级。该方法和系 统创造性地实现了告警地质灾害影响等级的功能，克服了难以科学计算和直观显示、强降雨 诱发地质灾害对输配电设施影响的难题，准确反映输配电设施位移、倾角等监测数据，支撑 生产监控指挥中心指导开展负荷转移、设施加固、抢修复电等应急工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方 式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一 般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的神经网结构示意图；
图3为本发明的系统原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属 于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不 意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地 指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相 关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明的具体实施方式提供了一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法， 包括以下步骤：
步骤S1：输入气象台短期中期预警中心的短期气象预报信息，并研判是否需要测算强降雨对 输配电设施造成地质灾害的严重程度；若是需要则进入步骤S2；短期气象预报信息所含要素 包括未来3日的每日天气及其各个时段的区域降水量及省级区域日雨量图。需要测算强降雨 对输配电设施造成地质灾害的严重程度的条件是：短期气象预报信息中1小时内的雨量≥16 毫米或者24小时内的雨量≥50毫米。
步骤S2：输入电力地理信息系统的电力地理信息图，并判断输配电设施地质隐患点是否 处于强降雨诱发地质灾害影响区域的边界范围内；若是在边界范围内，则进行步骤S3；设省 级区域日雨量图生成地质灾害影响区域的坐标矩阵C(Mu,Mv)，根据电力地理信息图生成输 配电设施地质隐患点的坐标矩阵C(Mx,My)，并判断所关注的输配电设施地质隐患点是否处 于地质灾害影响区域的边界范围内；
Figure BDA0003476387530000051
其中，输配电线路两侧500米范围内为地质灾害影响边界。
步骤S3：如图2所示，构建用于监测告警地质灾害影响的神经网络，用于计算、发布对 地质隐患点的告警信息；构建的用于监测告警地质灾害影响的神经网络为多输入单输出类型 网络，包括输入层和隐含层、输出层；所述输入层的输入包括短期气象预报信息中的降雨起 止时间、日雨量和涉及的观测站信息，以及输配电设施地质隐患点监测装置采集的强降雨对 输配电设施造成地质灾害的位移监测数据S、倾角监测数据D；所述隐含层用于测算强降雨对 输配电设施的影响系数，并计算强降雨自然灾害的告警等级；所述输出层用于发布对地质隐 患点的告警信息。
其中输配电设施地质隐患点监测装置的位移监测量程0～500毫米、精度1毫米，倾角监 测量程±90°、精度0.001°，供电方式为内置锂电池和100瓦太阳能板供电，检测和数据 传输周期5分钟，数据传输采用第四代移动通信技术。
强降雨对输配电设施造成地质灾害，是指在强降雨诱发地质灾害作用下，地质体变形或 破坏所引起输配电设施出现位移、倾斜。
输配电设施地质隐患点是指其周边存在滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、采空、地裂缝、地 面沉降的隐患。
所述输配电设施地质隐患点监测装置安装在输配电线路杆塔处。或者输配电设施地质隐 患点监测装置部署在人工边坡、露天采矿场、水库、大坝、堤防、弃渣堆等人类活动场所周 边区域，以及沟谷、河谷、河漫滩、阶地、冲洪积扇等自然地形地貌区域。输配电设施地质 隐患点监测装置采用多星双频高精度型GNSS仪器定位，防止遗失。
步骤S4：输入输配电设施地质隐患点监测装置采集强降雨对输配电设施造成地质灾害的位移 监测数据S、倾角监测数据D至构建的神经网络测算降雨过程强度系数、强降雨诱发地质灾 害对输配电设施影响等级。
强降雨对输配电设施的影响系数R的计算方式如下：
R＝F×I×T；
式中：F为降雨覆盖范围系数，I为降雨强度系数，T为降雨过程时间系数。
所述降雨覆盖范围系数F根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的降雨覆盖范围系数划分 表确定，如表1所示：
表1降雨覆盖范围系数划分表
降雨覆盖范围系数(F) 降雨覆盖范围(Fp)％
1 ≥70
0.8 40～69.9
0.6 20～39.9
0.2 ＜20
其中降雨覆盖范围Fp的计算方法如下：
Figure BDA0003476387530000061
式中，n为区域内降雨强度大于20毫米的观测站数目；N为区域内观测站总数量。
所述降雨强度系数I根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的日降雨强度划分表确定，如 表2所示：
表2降雨强度系数划分表
降雨强度系数(I) 降雨强度(日雨量，R)毫米/日
1 ≥80
0.8 60～79.9
0.6 40～59.9
0.2 20～39.9
所述降雨过程时间系数根据短期气象预报信息中的降雨过程时间确定，其系数划分表如 表3所示：
表3降雨过程时间系数划分表
降雨过程时间系数(T) 起止过程时间(T<sub>0</sub>)日
1 ≥6
0.8 4～5.9
0.6 2～3.9
0.2 ＜2
步骤S5：发布不同等级的输配电设施地质灾害程度告警信息。根据输配电设施地质隐患 点监测装置监测到的数据判断是否对外发布告警信息；当位移监测量大于1毫米，或者倾角 监测量大于±1°的时候，触发对地质隐患点告警信息对外发布，参照QX/T 549《气象灾害 预警信息网站传播规范》的规定发布告警信息。告警等级与强降雨对输配电设施的影响系数 有关，其系数划分表如表4所示：
表4告警等级划分表
Figure BDA0003476387530000071
Figure BDA0003476387530000081
如图3所示，本发明的具体实施方式提供了一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测系统， 用于承载强降雨对输配电设施地质隐患点的监测告警方法，构建面向强降雨诱发地质灾害、 涵盖省级电网输配电设施地质隐患点的监测体系，包括无线通信基站、数据采集前置机、数 据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、内网交换机、外网 交换机；
所述数据采集前置机、数据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统 操作员站、内网交换机、外网交换机相互之间通过光纤连接，所述无线通信基站、外网交换 机相互之间通过基于LTE技术的无线通信专网连接，并部署在省级生产监控指挥中心；
所述数据采集前置机用于通过外网交换机采集所在地省级气象台短期中期预警中心发布 的短期气象预报信息、各输配电设施地质隐患点所在位置的位移监测数据、倾角监测数据， 并为数据库服务器提供数据服务；通过内网交换机采集电力地理信息系统中间库服务器中的 电力地理信息图及其输配电设施地质隐患点坐标并为数据库服务器提供数据服务；
所述数据库服务器包括实时库服务器和关系库服务器，用于存储数据采集前置机采集的 数据，并为应用服务器提供数据服务；
所述应用服务器用于将数据服务器中的数据输入神经网络输出强降雨诱发地质灾害对输 配电设施影响的告警信息，并通过交换机为网站服务器提供数据服务
所述网站服务器用于通过内网交换机为各级电力生产监控指挥、应急响应相关人员提供 输配电设施地质灾害数据监视服务。
本发明的系统的软件质量符合GB/T 16260.1《软件工程产品质量第1部分：质量模型》、 GB/T 16260.2《软件工程产品质量第2部分：内部质量》、GB/T 16260.3《软件工程产品质量第3部分：外部质量》、GB/T 16260.4《软件工程产品质量第4部分：使用质量的度 量》的规定，系统层级包括：
采集层，用于通过数据采集前置机采集所在地省级气象台短期中期预警中心的短期气象 预报信息(含省级区域日雨量图)、电力地理信息系统的电力地理信息图、各输配电设施地质 隐患点所在位置的位移监测、倾角监测数据，并基于省级区域日雨量图生成强降雨诱发地质 灾害影响区域的坐标矩阵C(Mu,Mv)。其中，雨量采集数据符合参照QX/T 52《地面气象观 测规范第8部分：降水观测》的规定，且采集层与电力地理信息系统的接口规范符合Q/CSG 1204012《通信网络生产应用接口技术规范》的相关规定。
数据层，包括关系库、实时库服务器两部分，用于存储测算输配电设施地质隐患点范围 内涉及的数据。其中，关系库用于存储基于日雨量图上生成强降雨诱发地质灾害影响区域的 坐标矩阵C(Mu,Mv)、在电力地理信息图上生成的输配电设施地质隐患点坐标矩阵 C(Mx,My)数据；实时库用于存储短期气象预报信息中的日降雨量、小时降雨量数据，以及 各输配电设施的位移监测数据S、倾角监测数据D。
处理层，用于通过应用服务器部署测算强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响等级的神 经网络，在输入层输入强降雨诱发地质灾害影响区域的坐标矩阵C(Mu,Mv)、输配电设施地 质隐患点坐标矩阵C(Mx,My)，及短期气象预报信息中的降雨起止时间、日雨量和涉及的观 测站信息，以及地质隐患点监测装置采集的位移监测数据S、倾角监测数据D；在隐含层经测 算降雨过程强度系数R、强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响等级；在输出层输出强降雨 诱发地质灾害对输配电设施影响的告警信息。
应用层，输出展示测算强降雨诱发地质灾害对输配电设施的影响等级的测算结果，并通 过网站服务器，面向电网企业内的相关技术人员发布强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响 的告警信息。
所述无线通信基站、外网交换机的数量为1套，部署在生产监控指挥中心的通信机房内， 用于分别和省级气象台短期中期预警中心、地质隐患点监测装置之间交互数据和指令，数据 交互、解析符合GB/T 35965.1《应急信息交互协议第1部分：预警信息》的相关规定；无 线通信基站、外网交换机之间的数据交互关系、扩展接口符合Q/CSG 1204022-2017《电力无 线专网技术规范》的相关规定。
所述数据采集前置机、应用服务器、网站服务器的数量为1套，数据库服务器的数量为 2套，均部署在省级生产监控指挥中心的信息机房内。
强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统数据采集前置机、网站服务器、数据库服务 器均为NF5180M5 1U机架式服务器，配置有2颗八核Xeon E7 V4系列CPU，支持超线程，缓 存不小于25兆字节，原始主频不小于1.9吉赫兹；内存配置为不小于128吉字节的DDR4型 内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为4块600吉字节、12000转/分钟的串行连接 SCSI硬盘；网卡配8个独立10/100/1000M-BaseT的以太网口；
所述数据采集前置机承载采集层，数量为1套，部署在省级生产监控指挥中心的信息机 房内，其数据交换、定制协议、部署架构、数据传输安全规范、防护机制应符合Q/CSG1210017 《内外网数据安全交换平台技术规范》、Q/CSG1210007《数据传输安全标准》、Q/CSG1204009 《电力监控系统安全防护技术规范》的规定，通过外网交换机采集所在地省级气象台短期中 期预警中心发布的短期气象预报信息(含省级区域日雨量图)、各输配电设施地质隐患点所在 位置的位移监测、倾角监测数据，并为数据库服务器(关系库、实时库)提供数据服务；通 过内网交换机采集电力地理信息系统中间库服务器中的电力地理信息图及其输配电设施地质 隐患点坐标矩阵变量C(Mx,My)，并为数据库服务器(关系库)提供数据服务。从省级气象 台短期中期预警中心归集短期气象预报信息，其文字、表格、图像、数据或其他要素格式均 符合QX/T 325《电网运行气象预报预警服务产品》的规定；所述无线通信基站在安全接入区 内与无线通信网络的加密认证措施应符合Q/CSG 1204009《电力监控系统安全防护技术规范》 的规定，用于通过基于LTE技术的无线通信专网与800套以内的地面地质隐患点监测装置之 间交互数据和指令。
所述数据库服务器承载数据层，包括1台关系库、1台实时库服务器，部署在省级生产 监控指挥中心的信息机房内，用于存储涉及测算强降雨诱发地质灾害对输配电设施的影响等 级所需的相关数据；其数据交换、定制协议、数据传输安全规范、防护机制应符合GB/T 20273 《数据库管理系统安全技术要求》、Q/CSG 1210007《数据传输安全标准》的规定，其关系库 用于存储短期气象预报信息中的省级区域日雨量图、电力地理信息图及其输配电设施地质隐 患点坐标矩阵；实时库用于存储短期气象预报信息中的降雨起止时间、观测站信息、日降雨 量及小时降雨量数据，以及输配电设施的位移、倾角监测数据，并通过内网交换机为应用服 务器提供数据服务。
所述网站服务器承载应用层，数量为1套，部署在省级生产监控指挥中心的信息机房内， 其访问控制措施应符合Q/CSG 1204009《电力监控系统安全防护技术规范》的规定，其预警 服务图形的地图和图形等相关要素应符合QX/T 481《强降雨诱发中小河流地震、山洪和地质 灾害气象风险预警服务图形》的规定，其输出的强降雨诱发地质灾害影响区域的图示要求、 版面布局负荷SL/T 483《洪水风险图编制导则》的规定，通过内网交换机为各级电力生产监 控指挥、应急响应相关人员提供输配电设施地质灾害数据监视服务,用户访问强降雨对输配 电设施造成地质灾害监测系统的网站服务器时，系统对用户的访问验证要求应符合GB/T 20272《操作系统安全技术要求》的规定。
所述应用服务器器承载处理层，数量为1套，部署在省级生产监控指挥中心的信息机房 内，服务器属于NF5280M5 2U双路机架式，配置有2颗八核Xeon Silver 4110系列CPU，支 持超线程，缓存不小于20兆字节，原始主频不小于2.0吉赫兹；内存配置为不小于128吉字 节的DDR4型内存，最大内存插槽总数不小于64；硬盘配置为2块600吉字节、12000转/分钟的串行连接SCSI硬盘。
用于通过应用服务器部署采用神经网络构建的测算强降雨对输配电设施造成地质灾害程 度神经网络，在输入层中输入具体时刻t下的强降雨诱发地质灾害影响区域的坐标矩阵C C(Mu,Mv)、输配电设施地质隐患点坐标矩阵C(Mx,My)、短期气象预报信息(降雨起止 时间、日雨量和观测站信息)、输配电设施位移监测数据S和倾角监测数据D；在隐含层实时 测算降雨过程强度系数R、强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响等级；在输出层输出强降 雨诱发地质灾害对输配电设施影响的告警信息；并通过交换机为网站服务器提供数据服务。
所述内网交换机的物理接口、协议、互联互通及兼容性要求应符合Q/CSG1204016.3《第 3部分：数据网络设备技术要求》的规定，用于通过由光纤构成的电力综合数据网连接数据 库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、外网交换机。
所述外网交换机的数量为1套，部署在省级生产监控指挥中心通信机房内，配置有24个 10/100/1000兆字节自适应电口，交换容量不小于150兆位/秒，二、三层包转发能力不小于 95兆位/秒，并发流统计数量不小于40万条，数据报文转发时延小于1毫秒，并支持LDPMD5、 VRRP MD5、NTP MD5加密认证。
所述无线通信基站采用230兆赫兹频段的LTE230型无线通信基站设备，采用室内基带处 理单元(Base Band Unit，BBU)+射频拉远模块(Remote Raido Unit，RPU)分布式架构， 支持的频段为223.025至235兆赫兹，频率间隔为25千赫兹。无线通信基站单通道正常工作 发射功率最大不低于6瓦。
所述内网交换机、外网交换机的物理接口、协议、互联互通及兼容性要求应符合Q/CSG1204016.3《第3部分：数据网络设备技术要求》的规定，所述外网交换机数据交互、 指令解析符合GB/T 35965.1《应急信息交互协议第1部分：预警信息》的相关规定。内网 交换机、外网交换机用于通过由光纤构成的电力综合数据网连接数据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、内网交换机。
所述系统工程师站的数量为1台，部署在省级生产监控指挥中心的监控室内，选用ThinkStation P920系列的双路工作站。
所述系统工程师站的配置原则、技术要求应符合Q/CSG 1203005《电力二次装备技术导 则》关于计算机监控系统的要求，并用于为系统管理员提供维护强降雨对输配电设施造成地 质灾害监测系统的服务。
所述系统操作员站的数量为1台，部署在省级生产监控指挥中心的监控室内，选用ThinkStation K系列的工作站。
所述系统操作员站的配置原则、技术要求应符合Q/CSG 1203005《电力二次装备技术导 则》关于计算机监控系统的要求，并用于为系统管理员、安全监管人员提供开展地质灾害应 急和评估输配电设施地质灾害损失程度的服务。
所述内网交换机与强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统数据库服务器、数据采集 前置机、应用服务器、网站服务器、工程师站、操作员站、外网交换机的物理接口、协议、 互联互通及兼容性要求应符合Q/CSG1204016.3《第3部分：数据网络设备技术要求》的规定， 数据库服务器、数据采集前置机、应用服务器、网站服务器、工程师站、操作员站、内网交 换机、外网交换机的配置、设置、分区要求宜符合Q/CSG 212001《电力监控系统安全防护管 理办法》、Q/CSG 1204009《电力监控系统安全防护技术规范》的规定。强降雨对输配电设施 造成地质灾害监测系统的主要性能指标应符合GB/T 16260.2《软件工程产品质量第2部分： 内部质量》、GB/T 16260.3《软件工程产品质量第3部分：外部质量》、Q/CSG1204016.3 《数据网络技术规范第3部分数据网络设备技术要求》的规定。强降雨对输配电设施造成 地质灾害监测系统的安全功能要求应符合GB/T 20271《信息安全技术信息系统通用安全技 术要求》的规定。
在强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统的具体安装部署过程中，首先将数据采集 无线通信基站、前置机、数据库服务器(关系库)、数据库服务器(实时库)、应用服务器、 网站服务器部署在省级生产监控指挥中心信息机房内的屏柜中，各类设备的数量是有且仅有 一套。其次，将内网交换机、外网交换机、无线通信基站部署在省级生产监控指挥中心通信 机房屏柜内，各类设备的数量是有且仅有一套，且在经身份鉴别、数据加密后，通过外网交 换机远程采集所在地省级气象台短期中期预警中心的短期气象预报信息(含省级区域日雨量 图)、电力地理信息系统的电力地理信息图、各输配电设施地质隐患点所在位置的位移监测和 倾角监测数据。再次，将系统工程师站、系统操作员站部署在省级生产监控指挥中心监控室 内，各类设备的数量是有且仅有一套，并用以远程监视、维护强降雨对输配电设施造成地质 灾害监测系统。最后，将地质灾害监测装置安装部署在输配电设施杆塔处，其安装高度大于 6米，天线处于垂直高压导线走线，且无遮挡处。
在强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统的具体监测预估过程中，首先由省级气象 台短期中期预警中心参照QX/T 116《重大气象灾害应急响应启动等级按照》的规定启动应急 响应等级及其预案流程；参照QX/T 52《地面气象观测规范第8部分：降水观测》的规定， 观测和获悉气象台短期中期预警中心的短期气象预报信息。其次，由省级生产监控指挥中心 技术人员参照QX/T 116《重大气象灾害应急响应启动等级》启动应急响应等级及其预案，并 根据小时降雨量或日降雨量启动强降雨对输配电设施造成地质灾害监测告警流程。再次，由 强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统测算降雨过程强度系数R、强降雨诱发地质灾害 对输配电设施影响等级，参照QX/T 549《气象灾害预警信息网站传播规范》的规定发布强降 雨诱发地质灾害对输配电设施影响的告警信息，并根据采集的各输配电设施地质隐患点位移 监测、倾角监测数据实时监视、研判输配电设施受损情况。最后，由省地两级生产监控指挥 中心技术人员按照Q/CSG 430043《应对处置后评估业务指导书》所规定的运行控制原则、目 标，提出处置各种输配电设施地质隐患点风险的技术决策建议，并由各相关供电局技术人员 处置，必要时还可以调整运行方式。
在具体处置过程中的主要实施内容如下：
省级电网、地级电网企业生产监控指挥中心的技术人员针对存在受强降雨诱发地质灾害 影响的输配电设施地质隐患点，分析区域地质背景、地形地貌、地层岩性和岩土工程地质性 质、地质构造、水文地质条件、地质灾害及不良地质现象、人类活动对地质环境的影响等自 然因素、人为因素，提出应对处置措施建议，并向供电局技术人员提供管控清单。输配电设 施地质隐患点所属单位结合地质灾害风险分布及运行经验，全面组织对存在地质灾害的输配 电设施开展排查处置，并在必要时利用无人机航拍或高分辨率卫星遥感影像调查。对于属于 电力用户资产的输配电设施地质隐患点，由各相关供电局技术人员告警，并予以指导或配合 按照GB/T 37136《电力用户供配电设施运行维护规范》的相关规定开展应对处置措施。此外， 所述强降雨对输配电设施造成地质灾害监测系统可为预警、防治输配电设施地质灾害提供规 划、管理、决策的有用信息，其基本功能可归纳为。
(1)输配电设施地质灾害监测数据采集；
(2)输配电设施地质灾害历史数据管理、转换以及共享；
(3)强降雨诱发地质灾害风险的图形处理编辑；
(4)强降雨诱发输配电设施地质隐患点空间分析、排查；
(5)强降雨诱发输配电设施地质灾害监测数据显示与输出。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能 够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性， 在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方 式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应 用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实 际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个 单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参 照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以 对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：输入气象台短期中期预警中心的短期气象预报信息，并研判是否需要测算强降雨对输配电设施造成地质灾害的严重程度；若是需要则进入步骤S2；
步骤S2：输入电力地理信息系统的电力地理信息图，并判断输配电设施地质隐患点是否处于强降雨诱发地质灾害影响区域的边界范围内；若是在边界范围内，则进行步骤S3；
步骤S3：构建用于监测告警地质灾害影响的神经网络，用于计算、发布对地质隐患点的告警信息；
步骤S4：输入输配电设施地质隐患点监测装置采集强降雨对输配电设施造成地质灾害的位移监测数据S、倾角监测数据D至构建的神经网络测算降雨过程强度系数、强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响等级；
步骤S5：发布不同等级的输配电设施地质灾害程度告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述步骤S1中需要测算强降雨对输配电设施造成地质灾害的严重程度的条件是：短期气象预报信息中1小时内的雨量≥16毫米或者24小时内的雨量≥50毫米。
3.根据权利要求1所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述步骤S2中具体包括：设省级区域日雨量图生成地质灾害影响区域的坐标矩阵C(Mu,Mv)，根据电力地理信息图生成输配电设施地质隐患点的坐标矩阵C(Mx,My)，并判断所关注的输配电设施地质隐患点是否处于地质灾害影响区域的边界范围内；
Figure FDA0003476387520000011
其中，输配电线路两侧500米范围内为地质灾害影响边界。
4.根据权利要求1所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述步骤S3中构建的用于监测告警地质灾害影响的神经网络为多输入单输出类型网络，包括输入层和隐含层、输出层；所述输入层的输入包括短期气象预报信息中的降雨起止时间、日雨量和涉及的观测站信息，以及输配电设施地质隐患点监测装置采集的强降雨对输配电设施造成地质灾害的位移监测数据S、倾角监测数据D；所述隐含层用于测算强降雨对输配电设施的影响系数，并计算强降雨自然灾害的告警等级；所述输出层用于发布对地质隐患点的告警信息。
5.根据权利要求4所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述强降雨对输配电设施的影响系数R的计算方式如下：
R＝F×I×T；
式中：F为降雨覆盖范围系数，I为降雨强度系数，T为降雨过程时间系数。
6.根据权利要求5所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述降雨覆盖范围系数F根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的降雨覆盖范围系数划分表确定，如表1所示：
表1 降雨覆盖范围系数划分表
降雨覆盖范围系数(F) 降雨覆盖范围(Fp)％ 1 ≥70 0.8 40～69.9 0.6 20～39.9 0.2 ＜20
其中降雨覆盖范围Fp的计算方法如下：
Figure FDA0003476387520000021
式中，n为区域内降雨强度大于20毫米的观测站数目；N为区域内观测站总数量。
7.根据权利要求5所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述降雨强度系数I根据强降雨诱发地质灾害影响区域内的日降雨强度划分表确定，如表2所示：
表2 降雨强度系数划分表
降雨强度系数(I) 降雨强度(日雨量，R)毫米/日 1 ≥80 0.8 60～79.9 0.6 40～59.9 0.2 20～39.9
。
8.根据权利要求5所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述降雨过程时间系数根据短期气象预报信息中的降雨过程时间确定，其系数划分表如表3所示：
表3 降雨过程时间系数划分表
降雨过程时间系数(T) 起止过程时间(T<sub>0</sub>)日 1 ≥6 0.8 4～5.9 0.6 2～3.9 0.2 ＜2
。
9.根据权利要求1所述的一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测方法，其特征在于：所述步骤S5中根据输配电设施地质隐患点监测装置监测到的数据判断是否对外发布告警信息；当位移监测量大于1毫米，或者倾角监测量大于±1°的时候，触发对地质隐患点告警信息对外发布。
10.一种考虑强降雨灾害的地质隐患点监测系统，其特征在于：包括无线通信基站、数据采集前置机、数据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、内网交换机、外网交换机；
所述数据采集前置机、数据库服务器、应用服务器、网站服务器、系统工程师站、系统操作员站、内网交换机、外网交换机相互之间通过光纤连接，所述无线通信基站、外网交换机相互之间通过基于LTE技术的无线通信专网连接，并部署在省级生产监控指挥中心；
所述数据采集前置机用于通过外网交换机采集所在地省级气象台短期中期预警中心发布的短期气象预报信息、各输配电设施地质隐患点所在位置的位移监测数据、倾角监测数据，并为数据库服务器提供数据服务；通过内网交换机采集电力地理信息系统中间库服务器中的电力地理信息图及其输配电设施地质隐患点坐标并为数据库服务器提供数据服务；
所述数据库服务器包括实时库服务器和关系库服务器，用于存储数据采集前置机采集的数据，并为应用服务器提供数据服务；
所述应用服务器用于将数据服务器中的数据输入神经网络输出强降雨诱发地质灾害对输配电设施影响的告警信息，并通过交换机为网站服务器提供数据服务
所述网站服务器用于通过内网交换机为各级电力生产监控指挥、应急响应相关人员提供输配电设施地质灾害数据监视服务。
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