CN115858714A - 一种无人机采集gis数据自动建模管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统及方法，该系统包括数据库和无人机自动建模服务模块，所述数据库包括电网GIS数据单元、PMS数据单元和自动建模数据单元；无人机巡检平台将采集的巡检数据发送至数据库，存储在自动建模数据单元中，无人机自动建模服务模块的数据校验模块将自动建模数据单元中的巡检数据和PMS数据单元的数据对应起来，并进行数据的拓扑校验和关键字段的校验，并将校验后的巡检数据与电网GIS数据单元的历史杆塔数据进行比对，完成电网GIS数据单元的数据更新。本发明可将巡检数据校验后与电网GIS数据单元比对更新，实现GIS数据自动建模。

Description

一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统及方法

技术领域

本发明涉及GIS数据建模管理服务技术领域，具体涉及一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统及方法。

背景技术

电网GIS系统是将电网企业的发、输、变、配、用电各环节的设备设施的地理位置、生产运行、经营管理等信息与二/三维地形、地貌、地物等基本地理信息进行有机整合与发布展示的统一系统，近年来电网GIS（地理信息系统）技术在电力行业的生产、设计、运行和管理方面已得到深入广泛的应用，并取得较好的效果。

公开号为CN106326997A的中国专利公开文献公开了一种用于自然灾害下电力抢修的GIS数据库的建立方法。采用面向对象的设计方法，对电力设施分布范围内的电子地图进行逐级分类及要素标识，基于分类标识结果使用三维建模技术，创建高精度三维组件式GIS模型，将各组件化模型按照电力抢险物资调配关系进行存储，最终形成用于自然灾害电力抢修的GIS数据库。该专利文献主要是基于地理信息实现GIS模型构建。

目前无人机操控主要采用现场人工控制的模式进行设备定位与高清图像采集，采集成果以4G或拷贝方式同步于无人机主站系统进行加工处理，通过物理隔离装置将同步信息从信息安全四区同步至信息安全三区，写入至无人机配电线路关键业务分析系统数据库。由于巡检的设备数据并没有和电网GIS系统和PMS2.0系统(电力监控系统)关联，无人机巡检采集的数据游离在电网GIS系统之外，无法实现有效的数据价值。

发明内容

针对人工控制电力设备进行精准定位、高清图像采集，导致数据流转步骤多、无人机采集数据入库工作量大、效率低等问题；为了更好地进行设备精准定位与高清图像采集，对台账、连接关系等同步的信息进行智能处理，本发明提出一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统及方法。本发明能够将外网的无人机采集GIS数据进行合规性分析，识别不符合要求的关键信息，自动关联电网GIS数据单元完成自动建模服务。

本发明通过下述技术方案来实现。一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统，包括无人机巡检平台、PMS2.0系统(电力监控系统)，所述PMS2.0系统包括电网GIS平台、数据库和无人机自动建模服务模块，所述数据库包括电网GIS数据单元、PMS数据单元和自动建模数据单元；

所述PMS2.0系统通过输入界面输入巡检任务并向无人机巡检平台派发巡检任务单；

所述无人机巡检平台根据巡检任务单获取电网设备信息并进行巡检，采集电网设备的地理位置信息、可见光照片和红外照片，并与巡检任务单关联生成电网设备属性关系表，得到巡检数据；

无人机巡检平台将采集的巡检数据发送至数据库，存储在自动建模数据单元中；

所述无人机自动建模服务模块包括数据校验模块，GIS图形发布模块；数据校验模块将自动建模数据单元中的巡检数据和PMS数据单元的数据对应起来，并进行数据的拓扑校验和关键字段的校验，不符合要求或字段缺失会在接口的返回数据中直接反馈；并将校验后的巡检数据与电网GIS数据单元的历史杆塔数据进行比对，完成电网GIS数据单元的数据更新；

GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布；

电网GIS平台包括图形拓扑模块、地图展示模块、图形分析模块；图形拓扑模块根据电网设备的属性关系将各电网设备关联合起来，形成电网拓扑结构；

地图展示模块根据采集的地理位置信息将电网设备与地图相结合，在地图上直观的展示电网设备的位置；

图形分析模块根据目标检测算法将采集的电网设备的可见光照片和红外照片与电网GIS平台中的历史数据自动进行对比分析，判断是否存在缺陷。

进一步优选，所述无人机巡检平台包括无人机、无人机控制系统、定位传感器、RTK位置解算模块，可见光相机和红外相机，无人机控制系统接收巡检任务并控制无人机飞行至目标地点进行巡检，通过定位传感器采集电网设备的地理位置信息，通过可见光相机和红外相机拍摄巡检照片，包括可见光照片和红外照片；通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表。

本发明还提供一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，

步骤一、巡检任务创建：在PMS2.0系统中建立巡检任务单，并在巡检任务单中选择无人机巡检的线路，巡检任务单的内容包括巡检任务单ID、访问令牌、线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据；

步骤二、根据巡检任务单的创建人或者创建单位获取创建巡检任务单，根据巡检任务单中的线路ID获取电网设备信息，在无人机巡检过程中对电网设备进行地理位置信息采集并拍摄可见光照片和红外照片，通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表，电网设备属性关系表包括属性、坐标、电网设备之间的关系，得到巡检数据；

步骤三、根据采集的巡检数据对电网设备的属性、坐标、电网设备之间的关系等信息进行核查，完成字段完整性校验和逻辑合规性校验，校验完成后将杆塔连接成线路；

步骤四、将线路的所有历史杆塔数据从电网GIS数据单元中导出，按照步骤三中校验后的巡检数据进行比对，步骤三所形成线路的杆塔顺序进行校验，若出现有差异情况，则进行新增、变更、删除电网GIS数据单元中的电网设备信息，将巡检采集的电网设备的属性、坐标、设备之间的关系更新到电网GIS数据单元的杆塔列表中，使现场实际数据与电网GIS数据单元的数据一致，完成电网设备的自动纠偏和缺失设备补全，实现电网GIS数据单元自动建模，GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布。

进一步优选，所述字段完整性校验是：杆塔列表不能为空；公共参数必须一致；明细字段校验，杆塔有增加、修改、删除、不变四类操作，增加和修改的杆塔设备需要将运行编号、杆塔设备名称、运行单位、所属线路、杆塔材质、经度、纬度填写完整，删除的杆塔信息需要将删除的杆塔ID填写上并且将对应需要删除的导线标识出来；导线仅有删除操作需要提交对应的删除导线ID，添加、修改则根据杆塔的顺序进行自动维护；

进一步优选，所述逻辑合规性校验是：线路被锁定不能新增，即在电网GIS平台中已经存在对应的线路数据；线路的第一根杆塔不能为空。

进一步优选，步骤四的比对过程中，首先将删除的杆塔筛选出来，并根据筛选出来的杆塔数据预先设置好需要删除的电网GIS数据单元删除数据脚本，其次将剔除删除状态的杆塔，然后对杆塔列表按照顺序进行排列后设为预处理；根据预处理的杆塔列表，以第一根杆塔为基础进行端子连接设置和导线重新生成语句预先编写，在所有校验都完成后，一次性执行预设的删除、新增、修改语句，完成电网GIS数据单元自动建模。

本发明根据巡检数据在线进行拓扑校验，对获取到的架空设备关键字段进行校验，对不准确或者未按要求填写的关键字段进行限制，梳理复杂的电网设备信息及拓扑关系，对获取到的数据成果进行质量核查，包括电网资源重要数据缺失、逻辑性错误、名称定义错误、更新数据冲突等检查，接口返回未按规范调用原因。

本发明自动采集电网设备的地理位置信息，并可以将地理位置信息同步至电网GIS平台中进行自动建模，可实现地理位置信息的有效更新。根据无人机采集的定位数据进行清洗筛选,将筛选出来的电网设备信息按照实际情况进行排序,并更新电网设备信息,对每一条电网设备的采集信息都进行标注,实现电网设备的新增、修改、删除功能。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

下面对本发明进一步详细阐明。

如图1所示，一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统，包括无人机巡检平台、PMS2.0系统，所述PMS2.0系统包括电网GIS平台、数据库和无人机自动建模服务模块，所述数据库包括电网GIS数据单元、PMS数据单元和自动建模数据单元；

所述PMS2.0系统通过输入界面输入巡检任务并向无人机巡检平台派发巡检任务单；

所述无人机巡检平台根据巡检任务单获取电网设备信息并进行巡检，采集电网设备的地理位置信息、可见光照片和红外照片，并与巡检任务单关联生成电网设备属性关系表，得到巡检数据。

所述无人机巡检平台包括无人机、无人机控制系统、定位传感器、RTK位置解算模块，可见光相机和红外相机，无人机控制系统接收巡检任务并控制无人机飞行至目标地点进行巡检，通过定位传感器采集电网设备的地理位置信息，通过可见光相机和红外相机拍摄巡检照片，包括可见光照片和红外照片；通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表；

无人机巡检平台将采集的巡检数据发送至数据库，存储在自动建模数据单元中；

所述无人机自动建模服务模块包括数据校验模块，GIS图形发布模块；数据校验模块将自动建模数据单元中的巡检数据和PMS数据单元的数据对应起来，并进行数据的拓扑校验和关键字段的校验，不符合要求或字段缺失会在接口的返回数据中直接反馈；并将校验后的数据与电网GIS数据单元的历史杆塔数据进行比对，完成电网GIS数据单元的数据更新。

GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布，GIS图形信息包括图形数据和属性数据。

电网GIS平台包括图形拓扑模块、地图展示模块、图形分析模块；图形拓扑模块根据电网设备的属性关系将各电网设备关联合起来，形成电网拓扑结构；

地图展示模块根据采集的地理位置信息将电网设备与地图相结合，在地图上直观的展示电网设备的位置；

图形分析模块根据目标检测算法将采集的电网设备的可见光照片和红外照片与电网GIS平台中的历史数据自动进行对比分析，判断是否存在缺陷，主要对设备电源点是否相同，设备是否连接，线路是不是短路等空间分析。

一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，

步骤一、巡检任务创建：在PMS2.0系统中建立巡检任务单（如表1所示），并在巡检任务单中选择无人机巡检的线路，巡检任务单的内容包括巡检任务单ID、访问令牌、线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据；

表1. 巡检任务单

步骤二、根据巡检任务单的创建人或者创建单位获取创建巡检任务单，根据巡检任务单中的线路ID获取电网设备信息（包括架空导线、杆塔等电网设备），在无人机巡检过程中对架空导线、杆塔等电网设备进行地理位置信息采集并拍摄可见光照片和红外照片，通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表，电网设备属性关系表包括属性、坐标、电网设备之间的关系等信息，得到巡检数据；

步骤三、根据采集的巡检数据对电网设备的属性、坐标、电网设备之间的关系等信息进行核查，完成字段完整性校验和逻辑合规性校验，校验完成后将杆塔连接成线路（如表3）。

巡检数据的合规性校验有字段完整性校验和逻辑合规性校验两个类别。

1、字段完整性校验：杆塔列表(如表2所示)不能为空；公共参数必须一致，如运行单位和所属线路等，在同一个保存方法中必须一致；明细字段校验，杆塔有增加、修改、删除、不变等四类操作，增加和修改的杆塔设备需要将运行编号、杆塔设备名称、运行单位、所属线路、杆塔材质、经度、纬度等信息填写完整，删除的杆塔信息需要将删除的杆塔ID填写上并且将对应需要删除的导线标识出来；导线仅有删除操作需要提交对应的删除导线ID，添加、修改等操作则根据杆塔的顺序进行自动维护；

2、逻辑合规性校验：线路被锁定不能新增，即在电网GIS平台中已经存在对应的线路数据；线路的第一根杆塔不能为空，由于无人机巡检仅对杆塔和导线两类设备进行维护，线路的第一根杆塔连接端的电网设备信息需要从电网GIS平台获取，才能与电网GIS平台的电网设备相连接，所以需要对第一根杆塔进行限制，否则将会影响建模效果。

表2.杆塔列表

表3.线路项目

步骤四、将线路的所有历史杆塔数据从电网GIS数据单元中导出，按照步骤三中校验后的巡检数据进行比对，步骤三所形成线路的杆塔顺序进行校验，若出现有差异情况，则进行新增、变更、删除电网GIS数据单元中的电网设备信息，将巡检采集的电网设备的属性、坐标、设备之间的关系等信息更新到电网GIS数据单元的杆塔列表中，使现场实际数据与电网GIS数据单元的数据一致，完成电网设备的自动纠偏和缺失设备补全，实现电网GIS数据单元自动建模，GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布。

比对过程中，首先将删除的杆塔筛选出来，并根据筛选出来的杆塔数据预先设置好需要删除的电网GIS数据单元删除数据脚本，其次将剔除删除状态的杆塔，然后对杆塔列表按照顺序进行排列后设为预处理；根据预处理的杆塔列表，以第一根杆塔为基础进行端子连接设置和导线重新生成语句预先编写，在所有校验都完成后，一次性执行预设的删除、新增、修改语句，语句执行成功后，完成电网GIS数据单元自动建模。

电网GIS数据单元更新后，电网GIS平台的图形拓扑模块根据电网设备的属性关系将各电网设备关联合起来，形成电网拓扑结构；电网GIS平台的地图展示模块根据采集的地理位置信息将电网设备与地图相结合，在地图上直观的展示电网设备的位置；电网GIS平台的图形分析模块根据目标检测算法将采集的电网设备的可见光照片和红外照片与电网GIS平台中的历史数据自动进行对比分析，判断是否存在缺陷，主要对设备电源点是否相同，设备是否连接，线路是不是短路等空间分析。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人机采集GIS数据自动建模管理系统，其特征是：包括无人机巡检平台、PMS2.0系统，所述PMS2.0系统包括电网GIS平台、数据库和无人机自动建模服务模块，所述数据库包括电网GIS数据单元、PMS数据单元和自动建模数据单元；

所述PMS2.0系统通过输入界面输入巡检任务并向无人机巡检平台派发巡检任务单；

所述无人机巡检平台根据巡检任务单获取电网设备信息并进行巡检，采集电网设备的地理位置信息、可见光照片和红外照片，并与巡检任务单关联生成电网设备属性关系表，得到巡检数据；

无人机巡检平台将采集的巡检数据发送至数据库，存储在自动建模数据单元中；

所述无人机自动建模服务模块包括数据校验模块，GIS图形发布模块；数据校验模块将自动建模数据单元中的巡检数据和PMS数据单元的数据对应起来，并进行数据的拓扑校验和关键字段的校验，不符合要求或字段缺失会在接口的返回数据中直接反馈；并将校验后的巡检数据与电网GIS数据单元的历史杆塔数据进行比对，完成电网GIS数据单元的数据更新；

GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布；

电网GIS平台包括图形拓扑模块、地图展示模块、图形分析模块；图形拓扑模块根据电网设备的属性关系将各电网设备关联合起来，形成电网拓扑结构；

地图展示模块根据采集的地理位置信息将电网设备与地图相结合，在地图上直观的展示电网设备的位置；

图形分析模块根据目标检测算法将采集的电网设备的可见光照片和红外照片与电网GIS平台中的历史数据自动进行对比分析，判断是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的无人机采集GIS数据自动建模管理系统，其特征是：所述无人机巡检平台包括无人机、无人机控制系统、定位传感器、RTK位置解算模块，可见光相机和红外相机，无人机控制系统接收巡检任务并控制无人机飞行至目标地点进行巡检，通过定位传感器采集电网设备的地理位置信息，通过可见光相机和红外相机拍摄巡检照片，包括可见光照片和红外照片；通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表。

3.一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，其特征是：

步骤一、巡检任务创建：在PMS2.0系统中建立巡检任务单，并在巡检任务单中选择无人机巡检的线路，巡检任务单的内容包括巡检任务单ID、访问令牌、线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据；

步骤二、根据巡检任务单的创建人或者创建单位获取创建巡检任务单，根据巡检任务单中的线路ID获取电网设备信息，在无人机巡检过程中对电网设备进行地理位置信息采集并拍摄可见光照片和红外照片，通过RTK位置解算模块获取电网设备的地理位置信息、拍摄的可见光照片和红外照片关联与巡检任务单中的线路ID、线路名称、杆塔数据、导线数据关联，从而生成电网设备属性关系表，电网设备属性关系表包括属性、坐标、电网设备之间的关系，得到巡检数据；

步骤三、根据采集的巡检数据对电网设备的属性、坐标、电网设备之间的关系进行核查，完成字段完整性校验和逻辑合规性校验，校验完成后将杆塔连接成线路；

步骤四、将线路的所有历史杆塔数据从电网GIS数据单元中导出，按照步骤三中校验后的巡检数据进行比对，步骤三所形成线路的杆塔顺序进行校验，若出现有差异情况，则进行新增、变更、删除电网GIS数据单元中的电网设备信息，将巡检采集的电网设备的属性、坐标、设备之间的关系更新到电网GIS数据单元的杆塔列表中，使现场实际数据与电网GIS数据单元的数据一致，完成电网设备的自动纠偏和缺失设备补全，实现电网GIS数据单元自动建模，GIS图形发布模块根据校验后的数据生成GIS图形信息进行及时更新发布。

4.根据权利要求3所述的一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，其特征是，所述字段完整性校验是：杆塔列表不能为空；公共参数必须一致；明细字段校验，杆塔有增加、修改、删除、不变四类操作，增加和修改的杆塔设备需要将运行编号、杆塔设备名称、运行单位、所属线路、杆塔材质、经度、纬度填写完整，删除的杆塔信息需要将删除的杆塔ID填写上并且将对应需要删除的导线标识出来；导线仅有删除操作需要提交对应的删除导线ID，添加、修改则根据杆塔的顺序进行自动维护。

5.根据权利要求3所述的一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，其特征是，所述逻辑合规性校验是：线路被锁定不能新增，即在电网GIS平台中已经存在对应的线路数据；线路的第一根杆塔不能为空。

6.根据权利要求3所述的一种无人机采集GIS数据自动建模管理方法，其特征是，步骤四的比对过程中，首先将删除的杆塔筛选出来，并根据筛选出来的杆塔数据预先设置好需要删除的电网GIS数据单元删除数据脚本，其次将剔除删除状态的杆塔，然后对杆塔列表按照顺序进行排列后设为预处理；根据预处理的杆塔列表，以第一根杆塔为基础进行端子连接设置和导线重新生成语句预先编写，在所有校验都完成后，一次性执行预设的删除、新增、修改语句，完成电网GIS数据单元自动建模。

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