CN115239160A - 一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，属于智能管理技术领域，包括数据云端、管理平台、区域选择模块、遥感卫星、数据采集模块、电网、三维构造模块、资源池化模块以及调度管理模块；本发明能够方便工作人员操作，简化数据采集步骤，提高数据采集效率，能够自行对各组数据进行分析并构建调度方案，无需人工分析，减少工作人员工作量，提高工作人员工作效率，同时用户能够通过智能手机实时接收日常用电折线图，能够更加直观的让用户查看用电信息，提高用户使用体验。

Description

一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统

技术领域

本发明涉及智能管理技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统。

背景技术

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统，是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域，随着三维建模技术的日趋成熟，多个电厂已开展了基于点云数据的高精度三维数据模型建模，并基于电厂三维模型开展了电厂远程巡视，设备沉降分析等典型业务应用，在一定程度上提升了工作人员日常巡视效率；

现有的基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统数据采集步骤繁杂，不方便工作人员操作，导致数据采集效率低下；此外，现有的基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统需人工对数据进行分析，工作人员工作效率低，且无法让用户直观的查看自身用电量，用户使用体验差，为此，我们提出一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，包括数据云端、管理平台、区域选择模块、遥感卫星、数据采集模块、电网、三维构造模块、资源池化模块以及调度管理模块；

所述数据云端用于存储调度方案，同时实时接收调用指令，并检索相对应的数据反馈至管理平台；

所述管理平台用于接收工作人员相关操作指令以生成调用指令对调度方案进行调用查看，或依据操作指令进行监测区域选择；

所述遥感卫星用于对区域环境进行实时监测；

所述区域选择模块用于接收工作人员选择信息，并对相对应的区域模型进行模拟构建；

所述数据采集模块用于与外部无人机通信连接，并依据工作人员选择信息对电网各节点信息进行采集分类；

所述三维构造模块用于接收采集的各组节点数据，并构建相关电厂数字空间；

所述资源池化模块用于接收数据采集模块采集的各组数据，并依据各组数据对电厂进行池化管理；

所述调度管理模块用于对电网的电力运输进行调度分配。

作为本发明的进一步方案，所述区域选择模块模拟构建具体步骤如下：

步骤一：区域选择模块接收管理平台传输的监测区域信息，同时与遥感卫星进行通信连接，并将监测区域信息传输至遥感卫星，遥感卫星接收监测区域信息，并对相对应的区域影像数据进行收集，之后将收集到的影像数据传输至区域选择模块；

步骤二：将接收到的各组影像数据依据显示比例来确定分块数量，并对各组视频图像进行分块处理，同时对分块完成的影像数据通过低通滤波进行模糊处理；

步骤三：对各组影像数据像素进行归一化处理，并依据归一化结果确定影像数据清晰度以对各组图像进行图像增强处理，依据各组影像数据构建相对应的三维环境模型。

作为本发明的进一步方案，所述数据采集模块对电网界节点信息采集分类具体步骤如下：

步骤(1)：数据采集模块接收三维环境模型，同时实时接收该区域电网输电线路分布以及各输电节点传感器位置信息；

步骤(2)：自行构建路径规划模型，并接收各输电节点传感器位置信息，同时依据三维环境模型对无人机飞行路径进行规划，无人机接收规划完成的飞行路径；

步骤(3)：无人机从数据中心起飞后发送信号激活其能通信范围内的输电节点传感器的通信模式，当处于休眠状态的输电节点传感器接收到信号时，进入到活动状态向无人机等待无人机飞过来进行传输数据，并且在完成数据传输之后重新进入休眠状态；

步骤(4)：无人机数据采集完成后返回数据中心，并将采集到的数据反馈至数据采集模块，之后数据采集模块构建输电记录表，并将收集到的数据按照各组输电节点传感器编号进行一次分类，同时将分类完成的各组数据按照电压、输电方向以及供电用户类型进行二次分类。

作为本发明的进一步方案，所述电网数字空间构建具体步骤如下：

第一步：三维构造模块接收工作人员上传的电厂厂区平面布置竣工图、建筑物结构图以及现场拍摄照片，并各组信息建立电厂1:1等比例统一坐标系的三维模型；

第二步：同时依据无人机采集的各组信息，构建输电线路三维模型，并将输电线路模型与电厂模型进行拼接，同时对电厂发电机组进行进行扫描，扫描结果实时形成三维模型，并加载至电厂模型中，同时对发电机组工作时间给出相关提示和报警，对各发电机组发电功率进行分区的数字化管理。

作为本发明的进一步方案，所述资源池化模块对电厂进行池化管理具体步骤如下：

S1.1：通过工作人员上传或电厂内部监控摄像头采集对电厂内部硬件设施以及相关信息进行收集，同时依据各组硬件设施运行以及连接情况搭建集群框架，并将各组服务器作为框架节点；

S1.2：构建存储资源成池与存储管理集成，之后存储管理集成对存储成池管理组件部署进行调试，同时与云资源管理系统通信连接，存储资源池与集群框架进行实时数据交换；

S1.3：存储资源成池实时接收各组服务器传输的指令数据，同时存储管理集成依据该指令数据对存储资源成池以及云资源管理系统中的数据进行删除或增添。

作为本发明的进一步方案，所述调度分配具体步骤如下：

S2.1：构建调度神经网络，并接收拼接完成的电厂三维模型、集群框架、存储资源成池以及存储管理集成三组数据；

S2.2：对调度神经网络进行训练优化，同时对各组数据通过输入、卷积、池化、全连接和输出进行数据分析，并依据分析结果绘制相关曲线图反馈至管理平台，同时依据无人机收集到的供电用户类型对各输电电路的运输电力进行分配；

S2.3：收集各分配信息，同时构建相对应的调度方案，并对电厂发电机组运行状态进行调整监测，当存在异常运行状态的发电机组时，调度管理模块向相关维护人员发出警告；

S2.4：实时收集各供电用户日常用电量进行收集，同时绘制相对应的折线图，并实时将用电折线图反馈至用户智能手机中。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明设置有数据采集模块，数据采集模块构建路径规划模型，并接收各输电节点传感器位置信息，同时依据三维环境模型对无人机飞行路径进行规划，无人机接收规划完成的飞行路径，无人机从数据中心起飞后发送信号激活其能通信范围内的输电节点传感器的通信模式，当处于休眠状态的输电节点传感器接收到信号时，进入到活动状态向无人机等待无人机飞过来进行传输数据，并且在完成数据传输之后重新进入休眠状态，数据采集完成后，无人机数据采集完成后返回数据中心，并将采集到的数据反馈至数据采集模块，之后数据采集模块构建输电记录表以对无人机采集到的数据进行分类记录，能够方便工作人员操作，简化数据采集步骤，提高数据采集效率；

2、本发明设置有调度管理模块，调度管理模块接收电厂三维模型以及电厂资源池后，构建调度神经网络，并接收各组数据，之后对调度神经网络进行训练优化，同时对各组数据进行数据分析，并依据分析结果绘制相关曲线图反馈至管理平台，同时依据无人机收集到的供电用户类型对各输电电路的运输电力进行分配，再收集各分配信息，同时构建相对应的调度方案，并对电厂发电机组运行状态进行调整监测，当存在异常运行状态的发电机组时，调度管理模块向相关维护人员发出警告，并实时收集各供电用户日常用电量进行收集，同时绘制相对应的折线图，并实时将用电折线图反馈至用户智能手机中，通过构建的调度神经网络，能够自行对各组数据进行分析并构建调度方案，无需人工分析，减少工作人员工作量，提高工作人员工作效率，同时用户能够通过智能手机实时接收日常用电折线图，能够更加直观的让用户查看用电信息，提高用户使用体验。

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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统的系统框图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，包括数据云端、管理平台、区域选择模块、遥感卫星、数据采集模块、电网、三维构造模块、资源池化模块以及调度管理模块；

数据云端用于存储调度方案，同时实时接收调用指令，并检索相对应的数据反馈至管理平台。

管理平台用于接收工作人员相关操作指令以生成调用指令对调度方案进行调用查看，或依据操作指令进行监测区域选择。

遥感卫星用于对区域环境进行实时监测；

区域选择模块用于接收工作人员选择信息，并对相对应的区域模型进行模拟构建。

具体的，区域选择模块接收管理平台传输的监测区域信息，同时与遥感卫星进行通信连接，并将监测区域信息传输至遥感卫星，遥感卫星接收监测区域信息，并对相对应的区域影像数据进行收集，之后将收集到的影像数据传输至区域选择模块，将接收到的各组影像数据依据显示比例来确定分块数量，并对各组视频图像进行分块处理，同时对分块完成的影像数据通过低通滤波进行模糊处理，之后对各组影像数据像素进行归一化处理，并依据归一化结果确定影像数据清晰度以对各组图像进行图像增强处理，依据各组影像数据构建相对应的三维环境模型。

实施例2

参照图1，一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，包括数据云端、管理平台、区域选择模块、遥感卫星、数据采集模块、电网、三维构造模块、资源池化模块以及调度管理模块。

数据采集模块用于与外部无人机通信连接，并依据工作人员选择信息对电网各节点信息进行采集分类。

具体的，首先数据采集模块接收三维环境模型，同时实时接收该区域电网输电线路分布以及各输电节点传感器位置信息，之后自行构建路径规划模型，并接收各输电节点传感器位置信息，同时依据三维环境模型对无人机飞行路径进行规划，无人机接收规划完成的飞行路径，无人机从数据中心起飞后发送信号激活其能通信范围内的输电节点传感器的通信模式，当处于休眠状态的输电节点传感器接收到信号时，进入到活动状态向无人机等待无人机飞过来进行传输数据，并且在完成数据传输之后重新进入休眠状态，数据采集完成后，无人机数据采集完成后返回数据中心，并将采集到的数据反馈至数据采集模块，之后数据采集模块构建输电记录表，并将收集到的数据按照各组输电节点传感器编号进行一次分类，同时将分类完成的各组数据按照电压、输电方向以及供电用户类型进行二次分类，能够方便工作人员操作，简化数据采集步骤，提高数据采集效率。

三维构造模块用于接收采集的各组节点数据，并构建相关电厂数字空间。

具体的，三维构造模块接收工作人员上传的电厂厂区平面布置竣工图、建筑物结构图以及现场拍摄照片，并各组信息建立电厂1:1等比例统一坐标系的三维模型，同时依据无人机采集的各组信息，构建输电线路三维模型，并将输电线路模型与电厂模型进行拼接，同时对电厂发电机组进行进行扫描，扫描结果实时形成三维模型，并加载至电厂模型中，同时对发电机组工作时间给出相关提示和报警，对各发电机组发电功率进行分区的数字化管理。

资源池化模块用于接收数据采集模块采集的各组数据，并依据各组数据对电厂进行池化管理。

具体的，资源池化模块通过工作人员上传或电厂内部监控摄像头采集对电厂内部硬件设施以及相关信息进行收集，同时依据各组硬件设施运行以及连接情况搭建集群框架，并将各组服务器作为框架节点，之后构建存储资源成池与存储管理集成，之后存储管理集成对存储成池管理组件部署进行调试，同时与云资源管理系统通信连接，存储资源池与集群框架进行实时数据交换，存储资源成池实时接收各组服务器传输的指令数据，同时存储管理集成依据该指令数据对存储资源成池以及云资源管理系统中的数据进行删除或增添。

调度管理模块用于对电网的电力运输进行调度分配。

具体的，首先调度管理模块构建调度神经网络，并接收拼接完成的电厂三维模型、集群框架、存储资源成池以及存储管理集成三组数据，之后对调度神经网络进行训练优化，同时对各组数据通过输入、卷积、池化、全连接和输出进行数据分析，并依据分析结果绘制相关曲线图反馈至管理平台，同时依据无人机收集到的供电用户类型对各输电电路的运输电力进行分配，再收集各分配信息，同时构建相对应的调度方案，并对电厂发电机组运行状态进行调整监测，当存在异常运行状态的发电机组时，调度管理模块向相关维护人员发出警告，并实时收集各供电用户日常用电量进行收集，同时绘制相对应的折线图，并实时将用电折线图反馈至用户智能手机中，能够自行对各组数据进行分析并构建调度方案，无需人工分析，减少工作人员工作量，提高工作人员工作效率，同时用户能够通过智能手机实时接收日常用电折线图，能够更加直观的让用户查看用电信息，提高用户使用体验。

需要进一步说明的是，调度神经网络收集过往数据，并构建模拟数据集，并选取一个模拟数据作为验证数据，并重复多次使用该验证数据来验证该测试模型的精度，对于每一组模拟数据，选取任意一个子集作为测试集，再取剩余子集作为训练集，并对每组数据都进行一次预测，并将预测结果最好的数据作为最优参数输出，依据最优参数对训练数据集进行标准化处理，最后将训练样本输送到调度神经网络中进行迭代训练。

Claims (6)

1.一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，包括数据云端、管理平台、区域选择模块、遥感卫星、数据采集模块、电网、三维构造模块、资源池化模块以及调度管理模块；

所述数据云端用于存储调度方案，同时实时接收调用指令，并检索相对应的数据反馈至管理平台；

所述管理平台用于接收工作人员相关操作指令以生成调用指令对调度方案进行调用查看，或依据操作指令进行监测区域选择；

所述遥感卫星用于对区域环境进行实时监测；

所述区域选择模块用于接收工作人员选择信息，并对相对应的区域模型进行模拟构建；

所述数据采集模块用于与外部无人机通信连接，并依据工作人员选择信息对电网各节点信息进行采集分类；

所述三维构造模块用于接收采集的各组节点数据，并构建相关电厂数字空间；

所述资源池化模块用于接收数据采集模块采集的各组数据，并依据各组数据对电厂进行池化管理；

所述调度管理模块用于对电网的电力运输进行调度分配。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，所述区域选择模块模拟构建具体步骤如下：

步骤一：区域选择模块接收管理平台传输的监测区域信息，同时与遥感卫星进行通信连接，并将监测区域信息传输至遥感卫星，遥感卫星接收监测区域信息，并对相对应的区域影像数据进行收集，之后将收集到的影像数据传输至区域选择模块；

步骤二：将接收到的各组影像数据依据显示比例来确定分块数量，并对各组视频图像进行分块处理，同时对分块完成的影像数据通过低通滤波进行模糊处理；

步骤三：对各组影像数据像素进行归一化处理，并依据归一化结果确定影像数据清晰度以对各组图像进行图像增强处理，依据各组影像数据构建相对应的三维环境模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，所述数据采集模块对电网界节点信息采集分类具体步骤如下：

步骤(1)：数据采集模块接收三维环境模型，同时实时接收该区域电网输电线路分布以及各输电节点传感器位置信息；

步骤(2)：自行构建路径规划模型，并接收各输电节点传感器位置信息，同时依据三维环境模型对无人机飞行路径进行规划，无人机接收规划完成的飞行路径；

步骤(3)：无人机从数据中心起飞后发送信号激活其能通信范围内的输电节点传感器的通信模式，当处于休眠状态的输电节点传感器接收到信号时，进入到活动状态向无人机等待无人机飞过来进行传输数据，并且在完成数据传输之后重新进入休眠状态；

步骤(4)：无人机数据采集完成后返回数据中心，并将采集到的数据反馈至数据采集模块，之后数据采集模块构建输电记录表，并将收集到的数据按照各组输电节点传感器编号进行一次分类，同时将分类完成的各组数据按照电压、输电方向以及供电用户类型进行二次分类。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，所述电网数字空间构建具体步骤如下：

第一步：三维构造模块接收工作人员上传的电厂厂区平面布置竣工图、建筑物结构图以及现场拍摄照片，并各组信息建立电厂1:1等比例统一坐标系的三维模型；

第二步：同时依据无人机采集的各组信息，构建输电线路三维模型，并将输电线路模型与电厂模型进行拼接，同时对电厂发电机组进行进行扫描，扫描结果实时形成三维模型，并加载至电厂模型中，同时对发电机组工作时间给出相关提示和报警，对各发电机组发电功率进行分区的数字化管理。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，所述资源池化模块对电厂进行池化管理具体步骤如下：

S1.1：通过工作人员上传或电厂内部监控摄像头采集对电厂内部硬件设施以及相关信息进行收集，同时依据各组硬件设施运行以及连接情况搭建集群框架，并将各组服务器作为框架节点；

S1.2：构建存储资源成池与存储管理集成，之后存储管理集成对存储成池管理组件部署进行调试，同时与云资源管理系统通信连接，存储资源池与集群框架进行实时数据交换；

S1.3：存储资源成池实时接收各组服务器传输的指令数据，同时存储管理集成依据该指令数据对存储资源成池以及云资源管理系统中的数据进行删除或增添。

6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的电力数字空间资源池化管理调度系统，其特征在于，所述调度分配具体步骤如下：

S2.1：构建调度神经网络，并接收拼接完成的电厂三维模型、集群框架、存储资源成池以及存储管理集成三组数据；

S2.2：对调度神经网络进行训练优化，同时对各组数据通过输入、卷积、池化、全连接和输出进行数据分析，并依据分析结果绘制相关曲线图反馈至管理平台，同时依据无人机收集到的供电用户类型对各输电电路的运输电力进行分配；

S2.3：收集各分配信息，同时构建相对应的调度方案，并对电厂发电机组运行状态进行调整监测，当存在异常运行状态的发电机组时，调度管理模块向相关维护人员发出警告；

S2.4：实时收集各供电用户日常用电量进行收集，同时绘制相对应的折线图，并实时将用电折线图反馈至用户智能手机中。

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