一种基于GIS的电网灾害监测及预警系统的制作方法

本发明涉及电网监测，具体涉及一种基于gis的电网灾害监测及预警系统。

背景技术：

1、随着电力系统的快速发展，电网设施的健康状况对整个电力系统的稳定运行起着至关重要的作用。然而，由于环境因素的影响，如地质条件、气候变化等，电网设施可能会出现沉降、偏移等现象，严重影响电网设施的稳定性和安全性。因此，对电网设施进行实时监测和预警是至关重要的。传统的电网设施监测方法主要依赖于人工巡检和定期维护，这种方法不仅效率低下，而且无法实现实时监测和预警。此外，由于电网设施的地理位置复杂，人工巡检和维护的难度较大，容易出现漏检和误检的情况。

2、近年来，gis(地理信息系统)技术的发展为电网设施的监测和预警提供了新的解决方案。gis技术可以实时获取电网设施的地理位置信息，从而实现对电网设施的实时监测和预警。然而，现有的基于gis的电网设施监测和预警系统主要依赖于单一的监测数据，无法全面反映电网设施的健康状况。

3、因此，开发一种基于gis的电网灾害监测及预警系统，能够实时获取和处理多种监测数据，如沉降数据、偏移数据和气象数据，对电网设施的健康状况进行全面评估，从而实现对电网设施的实时监测和预警，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于gis的电网灾害监测及预警系统，解决了背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于gis的电网灾害监测及预警系统，包括：

4、数据监测单元，用于获取目标区域内的电网设施的监测数据，监测数据包括沉降参数和偏移参数；

5、参数处理单元，用于处理和分析在预定监测周期内收集的沉降参数和偏移参数，随后通过预设的计算公式计算出各个时间节点上沉降参数对应的第一参占系数以及偏移参数对应的第二参占系数；

6、联网获取单元，用于通过互联网技术获取目标区域内气象数据，气象数据包括温度参数、湿度参数、风速参数、降雨量，且气象数据又以当前时间为基准划分为历史气象数据和预测气象数据；

7、联网处理单元，用于将历史气象数据和预测气象数据依据预定的标准化处理方式对其进行标准化处理；

8、关联处理单元，用于对气象数据和参数处理后的监测数据进行关联处理，其方式为：以监测周期开始阶段的首个时间节点的沉降参数作为基准参数，接着计算除首个时间节点外的其他时间节点与基准参数之间的阶段沉降差，同理计算出相应的阶段偏移差，随后将第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和偏移差与经过标准化处理的温度、湿度、风速和降雨量数据集建立映射关系，并输入到预训练的预警分析模型中；

9、预警分析单元，用于结合标准化处理后的预测气象数据对目标区域内的电网设施进行预警分析；其方式为：通过在预测气象数据和历史气象数据中获取最佳匹配结果，再根据匹配结果，获取对应的第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和阶段偏移差，并通过预定的公式计算出未来监测周期内的判定系数，并与预先设置的判定阈值进行比较，并在判定系数大于或等于判定阈值时，生成预警信号。

10、作为本发明进一步的方案：所述参数处理单元的具体方式如下：

11、ss1、在预先节选的监测周期中，按照时间的先后顺序选取若干个时间间隔相同的时间节点，并从若干个时间节点上获取对应的沉降参数；

12、同时将沉降参数标记为ci，i＝1、2、……n，n表示时间节点的数量；

13、ss2、通过计算出各个时间节点上沉降参数在该监测周期内对应的沉降占比cbi；式中，i的值不为n，且所有沉降占比cbi中不包含cb1；

14、ss3、通过计算得到cb1至cbn这一组沉降占比的偏离值u；

15、式中，其表示为对应所有沉降占比cbi的平均值；

16、ss4、随之将u与预设的离散阈值uy进行比较：

17、若将u＞uy，则表示该子项目的偏离值较大，之后按照|cbi-cbp|从大到小的顺序依次删除对应的cbi值并对应计算剩余的偏离值u，直至u≤uy；

18、之后提取未被删除的cbi及其对应的ci，并求取未被删除cbi对应的ci的平均值cp；

19、ss5、在所有时间节点上对应的沉降参数ci中，将对应的时间节点被删除的沉降参数ci替换为cp；

20、ss6、通过计算出各个时间节点上沉降参数对应的第一参占系数e1i，式中，对应的时间节点被删除的沉降参数ci选为cp；

21、ss7、接着获取若干个时间节点上的偏移参数，并按照ss1-ss6的方式，计算出各个时间节点上偏移参数对应的第二参占系数e2i。

22、作为本发明进一步的方案：其中，温度参数、湿度参数、风速参数均为实时采集的区域性数据，降雨量为周期性采集的点位数据；

23、区域性数据指代为以目标区域为标准范围获取的相关数据；

24、点位数据指代为在目标区域中设立多个采集点，在各个采集点采集的相关数据。

25、作为本发明进一步的方案：选取历史气象数据进行标准化处理，其方式如下：

26、sx1、将预先节选的监测周期划分为若干个标准时段，且标准时段依据两个相邻时间节点的间隔时间确定，且标准时段的数量为n-1；

27、sx2、在对应标准时段内获取相应的所有温度参数、湿度参数、风速参数、降雨量；

28、sx3、温度参数、湿度参数、风速参数的标准化处理方式相同，且其采用四分位数间距法进行标准化处理，选取温度参数进行处理的方式如下：

29、step31、首先按照从小到大的顺序对温度参数进行排序，形成温度序列表；

30、step32、从温度序列表内的所有电压参数中，选定第一四分位数q1和第三四分位数q3；

31、step33、通过iqr＝q3-q1，计算得到四分位数间距iqr，其中，四分位数间距iqr反映了中间50％数据的离散程度；

32、step34、通过公式rmin＝q1-t*iqr和rmax＝q3+t*iqr，分别计算出标准化判断值rmin和rmax，式中，t为固定值；

33、step35、在标准时段内，提取小于rmin的温度参数、大于rmax的温度参数以及大于等于rmin且小于等于rmax的温度参数，并分别求取其平均值，得到w1、w2和w3；

34、然后将该所有平均值组成温度集合w0∈[w1、w2、w3]；

35、以此类推，分别得到湿度参数、风速参数相应的湿度集合s0∈[s1、s2、s3]、风速集合f0∈[f1、f2、f3]；

36、且温度集合、湿度集合和风速集合即为标准化处理后的标准数据；

37、sx4、降雨量的标准化处理方式具体为：将多个采集点采集的降雨量信息进行均值计算，且其计算结果记为标准时段的降雨均量，即为标准化处理后的标准数据。

38、作为本发明进一步的方案：关联处理的具体方式如下：

39、sz1、选取同一地理位置的电网设施，将位于监测周期开始阶段的首个时间节点对应的沉降参数记为基准参数；

40、sz2、随之在除位于监测周期开始阶段的首个时间节点之外的所有时间节点中，将对应各个时间节点对应的沉降参数减去基准参数，得到对应的阶段沉降差，且阶段沉降差的数量为n-1；

41、同理，计算出相应的阶段偏移差；

42、sz3、随后将对应时间节点的阶段沉降差分别与标准化处理的得到的温度集合、湿度集合、风速集合、降雨均量建立映射关系，并导入预训练的预警分析模型中；

43、sz4、同时将对应时间节点的第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和阶段偏移差建立映射关系，并导入预训练的预警分析模型中。

44、作为本发明进一步的方案：映射基于向量机、卷积神经网络或循环神经网络中的任意一种方法实现。

45、作为本发明进一步的方案：所述预警分析单元的方式如下：

46、st1、将标准化处理后的预测气象数据内的温度参数、湿度参数、风速参数、降雨量导入预训练的预警分析模型中；

47、st2、预警分析模型将预测气象数据与建立映射关系的历史气象数据相近度匹配，相近度匹配方式为：

48、选取预测气象数据内温度参数，将预测气象数据内温度参数得到的温度集合与预警分析模型中的以历史气象数据内温度参数得到的温度集合进行差值分析计算，并得到分析判定值；

49、随之获取分析判定值最小的历史气象数据相应温度集合作为匹配结果；

50、st3、并依据匹配结果获取对应映射的第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和阶段偏移差；

51、以此类推，获取未来监测周期内各个标准时段得到的第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和阶段偏移差；

52、并将未来监测周期内各个标准时段得到的第一参占系数、第二参占系数、阶段沉降差和阶段偏移差重新标记为e1j、e2j、jcj、jpj，j＝1、2、……m，m表示未来监测周期内各个标准时段的数量；

53、st4、通过公式计算出未来监测周期内的判定系数pd；

54、式中，d1和b1表示为电网设施在按照时，通过沉降传感器获得的沉降参数和偏移传感器获得的偏移参数，其为固定值，d2和b2表示为在当前时间节点，通过沉降传感器和移传感器对相应电网设施获得的沉降参数和偏移参数，β1和β2为预设的占比系数；

55、st5、随之将未来监测周期内的判定系数pd与预先设置的判定阈值pdy进行比较：

56、若pd≥pdy，则生成预警信号；

57、若pd＜pdy，则不生成预警信号。

58、作为本发明进一步的方案：差值分析计算的公式如下：

59、

60、式中，wy表示为分析判定值，w1、w2、w3表示为历史气象数据内温度参数得到的温度集合中的值，w01、w02、w03表示为预测气象数据内温度参数得到的温度集合中的值，α1、α2、α3为预设的比例因子。

61、作为本发明进一步的方案：所述数据监测单元还利用gis技术获取与电网设施相应的gis信息，gis信息表示为电网设施的地理位置。

62、作为本发明进一步的方案：界面显示单元，用于通过pc端和移动端显示预警信号，并依据预警信号获取电网设施相应的gis信息，随之将其展现给相关人员。

63、本发明的有益效果：

64、实时性和准确性：通过数据监测单元获取目标区域内的电网设施的实时监测数据，包括沉降参数和偏移参数，能够实时、准确地反映电网设施的运行状态。

65、预测性：系统可以处理和分析气象数据，包括温度参数、湿度参数、风速参数、降雨量等，以预测可能对电网设施产生影响的气象条件，从而提前做好预防措施。

66、智能化：系统利用预训练的预警分析模型进行数据分析和处理，可以自动识别出可能存在问题的电网设施，并生成预警信号。

67、可视化：通过界面显示单元，可以在pc端和移动端显示出预警信号，并依据预警信号获取电网设施相应的gis信息，使得相关人员可以直观地了解电网设施的运行状态和地理位置。

68、防灾减灾：通过对电网设施的实时监测和预警，可以有效防止或减少因气象条件变化导致的电网设施故障，保障电网设施的正常运行。

69、提高运维效率：通过系统自动分析和预警，可以减少人工巡检的次数和时间，提高运维效率。

70、提供决策支持：系统提供的预测结果和预警信息可以为运维人员的决策提供重要支持，帮助他们更好地规划维护工作。