数据图层化分析方法辅助电网基建业务管理的应用探索

张辰雨 范永学 丁 磊 李湛蓉

（北京国电通网络技术有限公司）

0 引言

为深入践行绿色发展理念，响应“双化协同”的战略要求和数字中国建设布局规划，助力碳达峰、碳中和的实现，能源行业数字化智能化发展转型势在必行。电力系统正向清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好的新型系统加快演进。

建设新型电力系统，要求电网基建加强大数据在工程建设领域的融合创新应用。电网基建工程存在地域性、分散性、复杂性、独特性［1-2］，其数据管理具有地域广、种类多、规模大、变化频、可回溯等特点，传统的信息化架构难以支撑。利用大数据技术，实现配电网科学运维、电网精准调度［3］、电力质量和供需情况精细化管控、实时监测和灾害预警［4］、电网基建施工装备数字化协同［5］、电网基建工程造价管理［6］等，帮助提高电力行业的管理水平和智能化水平。进一步的，通过信息图形化、可视化技术，能够帮助用户更直观高效的运用电网大数据，实现对工程的全方位、精细化管理，充分发挥数据价值［7-8］。电网数据可视化分析、智能化发展的相关研究大多基于地理信息系统（Gеogrарhic Ⅰnformаtion Systеm，GⅠS），利用三维可视化模型［9-10］、高清影像数据、BⅠM技术［11］等反映电网工程建设数据，对各类数据进行集成管理，打破信息孤岛，更好的服务于工程评审、基建施工、生产管控，为电网基建业务管理的数字化、精细化、智能化发展提供支撑。

为适应电网数字新基建的发展要求，充分发挥电网基建的数据价值，本文探究了数据图层化分析方法在电网基建中的应用，以各类电网基建资源的统一结构化管理和可视化展现，打破基建各专业协同壁垒，实现异源数据融合与多源数据分析，释放海量电网数据要素价值，支撑新型电力系统建设，助力“双碳”目标实现和数字中国建设。

1 业务需求分析

随着电网工程的规模扩大，数据量持续增长，数据要素的战略地位和业务赋能的价值进一步凸显。当前，电网行业重点针对“规划、建设、运行”多态可视化融合，“时间、空间、状态”多维数据融合，开展电网数字化、可视化、智能化建设。电网建设作为规划、运行的中间桥梁，数字化智能化发展具有重要意义。现阶段，电网行业建设态数据采集和业务场景应用能力已经达到了一定的水平，但在异源数据处理、多源数据协同融合分析等方面仍存在明显的短板。

异源数据处理过程繁琐低效。电网基建管理过程中，各个参与方都依赖于大量的结构化和非结构化数据来进行日常管理和辅助决策。其中，项目内部数据涉及地理位置、施工进度、资源分配、风险评估等多个方面，外部数据涉及气象监测与预报数据、多规环境数据等。各类数据分散在不同的系统和平台中，工程本体数据未实现在线化、结构化，容易造成信息孤岛，且数据获取、整合和分析过程繁琐、低效。亟需统一平台，贯通电网基建业务数据、公共空间数据，依托GⅠS平台，将各类结构化数据进行图层化处理，辅以视频监控、BⅠM/GⅠM三维模型等非结构化数据，应用图层化、可视化分析方法促进电网基建高质量发展。

多源数据协同融合分析不足。电网基建管理过程中，尽管已有各类数据分析方式来满足专业性的需求，但基建各专业、各环节紧密相关，且受天气、电网建设环境、地质信息等外部因素的影响，多源数据协同融合分析有助于提升电网建设过程把控的质效。亟需基于GⅠS和各类图层数据，实现工程信息汇总、项目地理位置、施工进度和其他空间数据的可视化分析，辅助管理人员全面快速掌握在建工程信息、理解海量复杂数据中隐藏的业务价值，进行合理及时的决策。

2 应用设计

鉴于电网基建过程中，存在异源数据处理过程繁琐低效、多源数据协同融合分析不足的问题。本文探究了数据图层化分析方法在电网基建管理中的应用，基于GⅠS，集成并图层化处理异源数据，在统一平台进行多源数据融合分析，帮助管理人员高效及时把控电网基建全过程，助力电网数字新基建高质量发展。

2.1 总体架构

基于分层分类设计的理念，电网基建数据图层化分析方法的总体架构分为支撑层、服务层、应用层，如图1所示。支撑层依托于企业中台能力，其中技术中台提供基础技术底座，业务中台与数据中台提供数据支撑。服务层依托于GⅠS二三维技术能力，构建组态化电网建设一张图可视化引擎。应用层以业务需求为导向，分为基础应用和图层叠加应用，聚焦电网建设各专业协同，提供构建配置化为主、定制化为辅模式，高效灵活搭建PC端、大屏端多种形式业务应用。

图1 总体架构图

2.2 基础功能

基于电网基建数据图层化分析方法的总体架构设计，围绕电网基建业务管理痛点难点设计功能应用，包含数据图层构建、二维三维融合、模拟运输导航、视频接入比对、线路通道漫游、图上预警告警及图上计算统计。

（1）数据图层构建。将电网基建数据进行图层化构建，为图层叠加应用奠定基础，后续可根据业务分析需求和数据接入情况进行扩展。图层包括线路工程路径图、变电站站址分布图、地理信息图、地质信息图、生态敏感区图、生态红线分布图、土壤扰动专题图、台风专题图、雷电专题图、暴风专题图、地震专题图、舞动专题图等。

（2）二维三维融合。接入地形、影像、GⅠM、点云、参数化建模等三维空间数据，实现数据汇聚融合展示；提供二维地图服务、卫星影像、坐标数据转换、平面图纸展示，以及三维文件解析、模型可视化等功能。

（3）模拟运输导航。在地图上模拟施工物资运输场景，反应真实的路况情况，如交通拥堵、道路施工等信息，智能分析、准确预估物资到货时间，为工程建设计划推进提供支持，如图2所示。

图2 模拟运输导航

（4）视频接入比对，通过接入现场施工的实时视频信息，建立视频流与电网基建作业点空间位置的关联关系，在地图上精确展示各类视频设备的安装位置，实现视频接入和展示、视频实时调阅与回放，如图3所示。对违规作业进行智能识别，在地图上告警提示，为现场作业现场安全管控、督察提供支撑。

图3 视频接入比对

（5）线路通道漫游，基于GⅠS地图和相关图层信息，实现对输变电工程建设线路沿线的漫游巡检，如图4所示，辅助研判是否存在交叉跨越、建筑阻挡，是否涉及草原林地、生态敏感区、生态红线等，为工程施工的进度、安全、质量的判断提供依据。

图4 线路通道漫游

（6）图上预警告警，基于各类图层数据，根据业务需求比对不同场景的历史、现在及未来的时态数据或地理空间数据，分析可能产生的风险事件，并进行预警告警，提升应急处置能力。

（7）图上计算统计，提供自定义区域的数据统计分析、线路三跨分析、距离测算等计算统计功能，满足电网基建业务特殊应用场景的数据分析需求。

2.3 图层叠加应用功能

依托前述基础功能，根据电网基建业务需求，通过自动化技术及数据中台贯通，汇集地理地质、气候气象、多规环境、网架建设、工程关键数据，在时间、空间维度进行图层化、可视化建设，结合视频、BⅠM/GⅠM三维模型等多元的数据展示形式，使数据分析从单一维度扩展到多维度，提升数据挖掘的深度和广度预期，图层逐级穿透以实现统一平台展现不同层级数据信息，实现建设工程的多种业务场景实时追踪、智能分析、自动预警。帮助电网基建业务管理降本增效、缩短发现问题的时间，提高解决问题的效率。

3 应用效果分析

通过台风专题图层与作业点分布图层的叠加，系统从气象中心实时获取台风路径信息，自动测算未来72h内台风路径影响的现场作业范围，形成受影响的工程清单，并及时给工程管理人员发送短信和预警信息。在台风来临前提前防控，制定应对措施，确保安全风险受控可控，有效预防现场安全事故的发生，最大程度减少台风给工程现场带来的损失。

通过线路工程路径图与生态环保专题图的叠加，在图上实现线路路径与生态敏感区区域范围的自动坐标比对，智能分析工程施工坐标是否进入生态敏感区、禁止建设区域等。如涉生态敏感区，根据关键条件设计的阈值自动生成重大变动结论，对构成变动条件的工程生成重大变动风险预警单，并通过短信消息及时通知工程管理人员核查。工程管理人员通过查看单个工程重大变动对比结论，及时组织评审专家进行施工图设计审评，判断是否需重新取得环评批复文件。杜绝在工程前期因环境变动风险导致工程建设延期，确保工程顺利开工、合法建设。

通过线路工程路径图、变电站站址分布图与地质信息图层叠加，系统自动分析杆塔坐标、变电站站址坐标所在位置的地质体、地下水、断层等地质分布信息，与已预制的各种地质情况需要采用的机械化施工装备进行匹配，自动生成该线路或变电站的机械化施工装备策划方案。若该工程已编制工程机械化施工装备策划方案，系统将与之比对分析，判断各工序施工装备合理性，对不合理的工程进行预警提醒，并形成机械化施工装备策划优化建议方案推送至施工单位，其根据分析结果制定现场机械化施工方案。有效减少施工单位到现场勘察的成本与工作量，提升现场机械化施工应用。

4 结束语

电网基建数据图层化分析方法接入多方异源数据，以图形化、可视化、智能化的方式将电网工程建设时间、空间及状态等信息在数字空间进行精准映射、直观展现，叠加自然保护、人文遗迹、生态红线等数据，以及污区、雷区、冰区、地震、台风等信息，利用图层叠置实现多源数据融合分析，对电网建设全局进行感知分析，对整体态势预测预警，助力解决电网基建痛点堵点，提升用户体验和管理效率。

在基建数字化转型的新形势下，充分调研业务现状，把握基建“过程性、基础性、移动性、外部性”特征，推动基建全过程、全要素、全参与方数字化升级，是电网基建业务发展的必然要求。数据图层化分析方法的应用能够为电网基建业务管理提质增效，是电网基建数字化升级的有效途径。