一种变电站全景可视化运维展示云平台及其数据处理方法与流程

1.本发明涉及一种变电站全景可视化运维展示云平台及其数据处理方法，属于变电站运维技术领域。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，能源短缺问题日益严峻、结构性矛盾日益突出。一方面，用户对供电可靠性要求不断提高，服务需求更加多样，使电网运营面临巨大挑战。为了应对这些挑战，电网企业积极推进电网建设、优化电网结构，这对电网安全稳定与控制技术提出了更高的要求；另一方面，在面临经济快速发展、能源紧缺的形势下，发展智能电网是电网企业实现转型的主要技术方向。世界各国都投入大量人力、物力进行深入研究。变电站智能化是智能电网的重要基础和支撑节点，如何转变管理理念，面向变电站运行、维护、检修、试验等生产运行人员的工作需求，提高自动化水平，简化操作步骤，以提升驾驭电网的能力和提升电网资产运营效益是亟待探索及研究的课题。
3.现有的变电站运维系统在使用过程中，因内部未设置较好的运维系统，导致电力资源物理实物的规格及物理特性参数不准确，无法支撑电网资源物理实物的生命周期管理，同时也不利于外部人员对电力设备资产运维检修工作，还会导致变电站能源浪费，内部在对变电站全景进行展示时，与实体变电站数据之间存在一些偏差，无法达到较好的建模效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种变电站全景可视化运维展示云平台及其数据处理方法，对变电站全景进行展示时能够取得较好的建模效果，便于外部人员对变电站电力设备进行运维检修工作。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种变电站全景可视化运维展示云平台，该运维展示云平台包括运维平台和监管系统；
6.所述监管系统用于对变电站中的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行监测；
7.所述运维平台用于对所述监管系统监测到的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型，同时用于对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，并用于对变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接得到变电站三维数字模型。
8.该变电站全景可视化运维展示云平台的有益效果是：在建立变电站三维数字模型时，先建立变电站虚拟模型和变电站实体模型，再通过对这两个模型进行拼接得到变电站三维数字模型，由于变电站虚拟模型是基于监测到的变电站中的各模型数据建立的，变电站实体模型是基于变电站实体数据建立的，因此本发明的变电站三维数字模型既能体现变电站中各模型数据的特点又能体现变电站实体数据的特点，这样在对变电站全景进行展示
时能够取得较好的建模效果，便于外部人员对变电站电力设备进行运维检修工作。
9.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述监管系统包括主设备模型数据监测模块、量测模型数据监测模块、电网拓扑数据监测模块和共享资源模型数据监测模块，各监测模块用于对变电站中的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行监测；
10.所述运维平台包括三维数字建模模块，所述三维数字建模模块包括：正向建模单元、逆向建模单元、对比层次结构优化单元、纹理映射单元、多细节层次单元和实例化建模单元；所述正向建模单元用于对所述主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型，所述逆向建模单元用于对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，所述对比层次结构优化单元、纹理映射单元和多细节层次单元用于依次对变电站虚拟模型和变电站实体模型进行优化处理，所述实例化建模单元用于对优化处理后的变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接得到变电站三维数字模型。
11.这样做的有益效果是：运维平台中的三维数字建模模块既包括正向建模单元又包括逆向建模单元，其中，正向建模单元能通过正向建模得到变电站虚拟模型，逆向建模单元能通过逆向建模得到变电站实体模型，最后基于变电站虚拟模型和变电站实体模型得到变电站三维数字模型，由于本发明的运维展示云平台能通过正向与逆向的双向建模建立变电站三维数字模型，能够取得较好的建模效果，还能够对建模数据的偏差进行修改，也便于外部人员更加直观的查看整个变电站的实体效果。
12.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述正向建模单元包括依次连接的二维动态优化单元、三维节点优化单元和平面设计建模单元，所述二维动态优化单元用于对动图进行优化，所述三维节点优化单元用于对数据节点进行优化，二维动态优化单元和三维节点优化单元优化后的数据输送到所述平面设计建模单元内部完成建模，得到变电站虚拟模型；所述逆向建模单元包括三维扫描仪、坐标点确定单元、云数据确定单元、点云数据拼接单元、java程序脚本和bim数字建模单元，所述三维扫描仪用于对多处变电站内部的拐角节点进行扫描，所述坐标点确定单元用于对三维建模的坐标点进行确认，所述三维扫描仪、坐标点确定单元和云数据确定单元相互配合完成扫描，扫描后的数据直接输送到点云数据拼接单元内部，由点云数据拼接单元通过java程序脚本对扫描后的数据进行依次拼接处理，拼接处理后的点云数据直接输送到bim数字建模单元内部完成建模，得到变电站实体模型。
13.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述正向建模单元还包括可视图形显示单元，所述可视图形显示单元的输入端连接所述平面设计建模单元的输出端，并用于对所述变电站虚拟模型进行显示。
14.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述监管系统还包括数据收集模块、数据排列模块、数据整合模块和整合数据发送模块；所述数据排列模块内部包括主设备模型数据排列单元、量测模型数据排列单元、电网拓扑数据排列单元和共享资源模型数据排列单元；其中，所述数据收集模块用于收集各项监测数据，所述数据排列模块用于对收集的各项监测数据进行排列处理，所述数据整合模块用于将排列处理后的数据进行整合处理，所述整合数据发送模块用于向外发送整合后的数据；
15.所述运维平台还包括整合数据接收模块、各项数据区分模块、各项数据对比模块、大数据库和数据处理模块；所述各项数据对比模块内部包括各项数据对比单元和各项数据求差单元，各项数据对比模块与大数据库双向连接；其中，所述整合数据接收模块用于接收所述整合数据发送模块发送的整合数据，所述各项数据区分模块用于对接收的整合数据进行区分处理，所述各项数据对比模块用于将区分处理后的数据与大数据库内部存储的原始数据进行对比和求差，所述数据处理模块用于对所述各项数据对比模块输送的各项数据值进行处理，数据处理模块的输出端连接三维数字建模模块的输入端。
16.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述运维平台还包括区间值设定模块、阈值模块、异常值标记模块和异常值输出模块；所述数据处理模块还与区间值设定模块双向连接，区间值设定模块的输出端连接阈值模块的输入端，所述数据处理模块的输出端还连接异常值标记模块的输入端，异常值标记模块的输出端连接异常值输出模块的输入端；所述数据处理模块还用于将所述各项数据对比模块求取的差值与区间值设定模块内部的区间值进行比较，阈值模块用于计算出数值越线次数，异常值标记模块用于将越线次数较多的数据标记为异常值，异常值输出模块用于向外发送异常值。
17.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，该运维展示云平台还包括移动终端，所述移动终端的输入端连接所述异常值输出模块的输出端，用于对异常值进行显示。
18.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，该运维展示云平台还包括调度系统，所述调度系统和所述运维平台双向连接，用于对电力数据进行调度处理；所述调度系统包括d/a转换模块、资源数据确认模块、资源数据区分模块、资源数据调度模块和能源库；d/a转换模块的输出端连接资源数据确认模块的输入端，资源数据确认模块的输出端连接资源数据区分模块的输入端，资源数据区分模块的输出端连接资源数据调度模块的输入端，资源数据调度模块与能源库双向连接；所述运维平台还包括a/d转换模块，所述a/d转换模块的输入端连接所述三维数字建模模块的输出端，所述a/d转换模块的输出端连接所述d/a转换模块的输入端；所述d/a转换模块用于对数据图像进行转换，所述资源数据确认模块用于对调度数据进行确认，所述资源数据区分模块用于对资源以及电力数据进行区分，所述调度模块用于从能源库内部调度指定的数据，所述资源数据调度模块与能源库双向连接，能够对能源库内部的数据进行输送以及存储或使用。
19.进一步地，在上述变电站全景可视化运维展示云平台中，所述运维平台还包括三维数字模型显示模块，所述三维数字模型显示模块的输入端连接所述三维数字建模模块的输出端，并用于对所述变电站三维数字模型进行显示。
20.本发明还提供了一种基于上述变电站全景可视化运维展示云平台的数据处理方法，该方法包括以下步骤：
21.(1)获取变电站中的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据；
22.(2)对所述主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型，同时对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，然后对变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接得到变电站三维数字模型。
23.该方法的有益效果是：该方法在建立变电站三维数字模型时，先建立变电站虚拟
模型和变电站实体模型，再通过对这两个模型进行拼接得到变电站三维数字模型，由于变电站虚拟模型是基于监测到的变电站中的各模型数据建立的，变电站实体模型是基于变电站实体数据建立的，因此该方法建立的变电站三维数字模型既能体现变电站中各模型数据的特点又能体现变电站实体数据的特点，这样在对变电站全景进行展示时能够取得较好的建模效果，便于外部人员对变电站电力设备进行运维检修工作。
附图说明
24.图1是本发明平台实施例中变电站全景可视化运维展示云平台的框架原理示意图；
25.图2是本发明平台实施例中运维平台的框架原理示意图；
26.图3是本发明平台实施例中三维数字建模模块的框架原理示意图；
27.图4是本发明平台实施例中监管系统的框架原理示意图；
28.图5是本发明平台实施例中调度系统的框架原理示意图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
30.平台实施例：
31.本实施例的变电站全景可视化运维展示云平台如图1-5所示，该平台包括：运维平台、监管系统、调度系统和移动终端，其中，运维平台分别与监管系统和调度系统双向连接，运维平台的输出端连接移动终端的输入端。监管系统用于对变电站中的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行监测；运维平台用于对监管系统监测到的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型，同时用于对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，并用于对变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接得到变电站三维数字模型。
32.如图2所示，运维平台内部包括：整合数据接收模块、各项数据区分模块、各项数据对比模块、数据处理模块、三维数字建模模块、三维数字模型显示模块、a/d转换模块、大数据库、区间值设定模块、阈值模块、异常值标记模块和异常值输出模块，各项数据对比模块内部包括各项数据对比单元和各项数据求差单元。其中，整合数据接收模块的输出端连接各项数据区分模块的输入端，各项数据区分模块的输出端连接各项数据对比模块的输入端，各项数据对比模块的输出端连接数据处理模块的输入端，同时，各项数据对比模块还与大数据库(数据库内存储有运维平台的内部数据)双向连接，数据处理模块的输出端连接三维数字建模模块的输入端，三维数字建模模块的输出端分别连接三维数字模型显示模块的输入端和a/d转换模块的输入端，数据处理模块的输出端还连接异常值标记模块的输入端，异常值标记模块的输出端连接异常值输出模块的输入端；数据处理模块还与区间值设定模块双向连接，区间值设定模块的输出端连接阈值模块的输入端，区间值设定模块中的区间值和阈值模块中的阈值均由外部专业人员进行设定。
33.如图3所示，三维数字建模模块内部包括：正向建模单元、逆向建模单元、对比层次结构优化单元、纹理映射单元、多细节层次单元和实例化建模单元；正向建模单元内部包
括：二维动态优化单元、三维节点优化单元、平面设计建模单元和可视图形显示单元，且二维动态优化单元、三维节点优化单元、平面设计建模单元和可视图形显示单元依次从输出端到输入端连接；逆向建模单元内部包括：三维扫描仪、坐标点确定单元、云数据确定单元、点云数据拼接单元、java程序脚本和bim数字建模单元，坐标点确定单元和云数据确定单元分别与三维扫描仪双向连接，点云数据拼接单元与java程序脚本双向连接，点云数据拼接单元的输出端连接bim数字建模单元的输入端；正向建模单元内部的平面设计建模单元的输出端和逆向建模单元内部的bim数字建模单元的输出端分别与对比层次结构优化单元的输入端电性连接，对比层次结构优化单元的输出端连接纹理映射单元的输入端，纹理映射单元的输出端连接多细节层次单元的输入端，多细节层次单元的输出端连接实例化建模单元的输入端，实例化建模单元的输出端为三维数字建模模块的输出端。
34.实例化建模单元内部包括：定义自动建模单元、创建建模符号单元、存储建模符号时间戳单元以及基于自动汇总建模符号单元，实例化建模单元能够形成各个待处理组，基于各个待处理组创建逻辑节点实例，形成装置能力描述文件和建模符号描述文件。
35.如图4所示，监管系统内部包括：主设备模型数据监测模块、量测模型数据监测模块、电网拓扑数据监测模块、共享资源模型数据监测模块、数据收集模块、数据排列模块、数据整合模块和整合数据发送模块；数据排列模块内部包括：主设备模型数据排列单元、量测模型数据排列单元、电网拓扑数据排列单元和共享资源模型数据排列单元。其中，主设备模型数据监测模块、量测模型数据监测模块、电网拓扑数据监测模块和共享资源模型数据监测模块的输出端分别连接数据收集模块的输入端，数据收集模块的输出端连接数据排列模块的输入端，数据排列模块的输出端连接数据整合模块的输入端，数据整合模块的输出端连接整合数据发送模块的输入端。
36.如图5所示，调度系统内部包括：d/a转换模块、资源数据确认模块、资源数据区分模块、资源数据调度模块和能源库；d/a转换模块的输出端连接资源数据确认模块的输入端，资源数据确认模块的输出端连接资源数据区分模块的输入端，资源数据区分模块的输出端连接资源数据调度模块的输入端，资源数据调度模块与能源库双向连接。其中，调度系统用于对电力数据进行调度处理，d/a转换模块用于对数据图像进行转换，资源数据确认模块用于对调度数据进行确认，资源数据区分模块用于对资源以及电力数据进行区分，调度模块用于从能源库内部调度指定的数据，资源数据调度模块与能源库双向连接，能够对能源库内部的数据进行输送以及存储或使用。通过调度系统的整体分析，调度适宜的数据，能够避免电力能源浪费。
37.结合图1-5，运维平台、监管系统、调度系统和移动终端之间的连接关系为：监管系统内部的整合数据发送模块的输出端连接运维平台内部的整合数据接收模块的输入端；运维平台内部的异常值输出模块的输出端连接移动终端的输入端，同时三维数字模型显示模块的输出端连接移动终端的输入端；运维平台内部的a/d转换模块的输出端连接调度系统内部的d/a转换模块的输入端，调度系统内部的资源数据调度模块与运维平台之间双向连接。其中，运维平台通过无线连接等方式向监管系统发送所监测的数据，调度系统向运维平台发送调度数据。
38.下面对本实施例的变电站全景可视化运维展示云平台的工作原理进行详细介绍：
39.工作时，监管系统内部的主设备模型数据监测模块、量测模型数据监测模块、电网
拓扑数据监测模块以及共享资源模型数据监测模块对各项数据进行监测，数据收集模块对各项监测数据进行收集，数据排列模块内部的各个排列单元对各项监测数据进行依次排列处理，数据整合模块将排列处理后的相应数据进行整合处理，将各项相对应的数据值整合为一个数值单元，再通过整合数据发送模块将整合后的数据向外部发送，对多组不同时间段的不同的数值单元进行依次输送。通过数据排列模块和数据整合模块能够将各项监测数据进行依次排列后再进行整合，避免了多项数据出现混乱，便于外部操作人员对数据进行处理。
40.运维平台内部的整合数据接收模块接收监管系统内部的整合数据发送模块发送的整合数据，并通过各项数据区分模块对接收的整合数据进行区分处理，再通过各项数据对比模块将区分处理后的数据与大数据库内部存储的原始数据进行对比和求差，数据处理模块对各项数据对比模块输送的各项数据值进行处理，通过将各项数据对比模块求取的差值与区间值设定模块内部的区间值进行比较(区间值设定在指定的数值内)，由阈值模块计算出数值越线次数，通过异常值标记模块将越线次数较多的数据标记为异常值(越线次数较多的数据可由外部员工进行确认)，并通过异常值输出模块直接将异常值输送到移动终端内部，从而使外部操作人员直接观测到异常值，再直接对变电站内部的变电设备进行调整，避免出现意外。
41.三维数字建模模块内部的正向建模单元通过外部操作人员进行操作处理，用于对监管系统监测的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型；具体地，依次通过二维动态优化单元、三维节点优化单元、平面设计建模单元以及可视图形显示单元对变电站的各项监测数据进行设计建模，外部人员可按照指定的数据对变电站进行虚拟建模，并通过可视图形显示单元对建模后的图形进行显示；其中，二维动态优化单元用于对动图进行优化，三维节点优化单元用于对数据节点进行优化，二维动态优化单元和三维节点优化单元优化后的数据输送到平面设计建模单元内部完成建模，得到变电站虚拟模型；逆向建模单元用于对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，通过将逆向建模单元内部的三维扫描仪放在变电站实体内部多处节点位置，三维扫描仪对多处变电站内部的拐角节点进行扫描，三维扫描仪与坐标点确定单元(坐标点确定单元用于对三维建模的坐标点进行确认)和云数据确定单元相互配合完成扫描能达到较好的扫描效果，扫描后的数据直接输送到点云数据拼接单元内部，由点云数据拼接单元通过java程序脚本对扫描后的数据进行依次拼接处理，完成拼接后的点云数据直接输送到bim数字建模单元内部完成建模，得到变电站实体模型(bim数字建模属于现有技术)；正向建模单元和逆向建模单元依次完成建模后，再将变电站虚拟模型和变电站实体模型直接输送到对比层次结构优化单元内部，两处建模数据依次通过对比层次结构优化单元、纹理映射单元和多细节层次单元的优化处理工作，再直接输送到实例化建模单元内部，由实例化建模单元对优化处理后的变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接，得到变电站三维数字模型。通过正向与逆向的双向建模，能够较好的完成建模效果，还能够对建模数据的偏差进行修改，也便于外部人员更加直观的查看整个变电站的实体效果，达到与环境一致的建模数据。
42.通过调度系统内部的资源数据调度模块对各项数据值进行调度处理工作，有效避免了能源的浪费。
43.三维数字建模模块内部采用建模软件以及编程语言将模型以多元化的方式进行展示，例如：编程语言为c 语言，通过c 语言依次将虚函数、虚表、内联、多继承、const、泛型、ogre、3d渲染、gpu、mesh、skeleton、帧循环、dx、gui消息队列和非阻塞io进行编程工作，再通过建模软件将各项数值进行展示，从而达到建模效果。
44.综上所述，本实施例的变电站全景可视化运维展示云平台具有如下有益效果：
45.(1)构建三维模型并利用建模软件或者编程语言将模型以多元化的方式展示出来，建模过程是实现系统可视化的基础，它的优劣直接影响系统的实时性，显示场景规模的扩大化和显示模型对象的复杂化，给场景的加载速度和显示效果增加了难度，因此，本实施例为实现实时控制、有效快速决策，开展三维建模优化技术研究，分析对比层次结构优化技术、纹理映射技术、多细节层次技术、实例化技术等建模优化技术，为可视化展示功能提供数据、模型、场景等方面的支持，再通过调度系统内部的资源数据调度模块对各项数据值进行调度处理工作，有效避免了能源的浪费。
46.(2)运维平台的三维数字建模模块既包括正向建模单元又包括逆向建模单元，其中，正向建模单元能通过正向建模得到变电站虚拟模型，逆向建模单元能通过逆向建模得到变电站实体模型，最后基于变电站虚拟模型和变电站实体模型得到变电站三维数字模型，也就是说，本实施例的运维展示云平台能通过正向与逆向的双向建模建立变电站三维数字模型，由于变电站虚拟模型是基于监测到的变电站中的各模型数据建立的，变电站实体模型是基于变电站实体数据建立的，因此本实施例的变电站三维数字模型既能体现变电站中各模型数据的特点又能体现变电站实体数据的特点，这样在对变电站全景进行展示时能够取得较好的建模效果，还能够对建模数据的偏差进行修改，也便于外部人员更加直观的查看整个变电站的实体效果，达到与环境一致的建模数据。
47.(3)运维平台还能标记异常值，并能直接将异常值输送到移动终端内部，从而使外部操作人员直接观测到异常数值，再直接对变电站内部的变电设备内部数值进行调整，避免了意外情况的发生。
48.(4)监管系统通过数据排列模块和数据整合模块能够将各项数据进行依次整理后进行整合，避免了多项数据出现混乱，便于外部操作人员对数据进行处理。
49.方法实施例：
50.本实施例的基于变电站全景可视化运维展示云平台的数据处理方法包括以下步骤：
51.(1)获取变电站中的主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据；
52.(2)对主设备模型数据、量测模型数据、电网拓扑数据和共享资源模型数据进行虚拟建模得到变电站虚拟模型，同时对变电站实体数据进行建模得到变电站实体模型，然后对变电站虚拟模型和变电站实体模型进行拼接得到变电站三维数字模型。
53.其中，变电站全景可视化运维展示云平台的具体结构以及变电站虚拟模型、变电站实体模型和变电站三维数字模型的具体构建方法，参见平台实施例，此处不再赘述。