甘肃2.5D-GIS技术_gis应用

基于BIM+3DGIS物理信息智能化管理平台功能需求

3.1 BIM+3DGIS三维信息管理

3DGIS地图模块以三维空间物理信息数据资源库为基础，集成影像数据、矢量数据、建筑物模型，为管理人员提供可视化建设管理服务，直观展示建设地理信息、位置分布，周边道路、设施、环境信息以及重要单位，提高工作的准确性，推进建设、空间、设施设备科学化管理。在3DGIS场景中放入BIM模型，通过三维GIS虚拟再现区域建设物、管网系统及其他设备，在三维场景中实现场景的漫游、查询、统计以及多种空间分析等功能。

3.2运维管理

1）设备及资产管理。利用系统中BIM模型所提供的设备及资产的相关资料和信息，运用信息化技术增强设备及资产监管力度，降低资产的闲置浪费，充分发挥设备效能，使业主在设备资产管理上更加规范，进而从整体上提高管理水平。该模块应提供设备的可视化管理、信息查询、故障分析、安全评估等操作功能。

2）工单管理。工单管理模块有利于设施设备的耗损预测及制定预防性的保养计划。管理人员可根据工单的紧急性或特定需求，制定执行计划，计算执行成本，为前期工作从申请到批准、执行、完工乃至最后的工作汇报提供一个完整的流程管理。

3）健康监测及预警。平台以BIM模型为载体，通过物联设备及网络传输手段，实现实时监测、监测分析、报警查询、质量评估等功能。通过应变监测、荷载监测等数据信息，监测该工程结构使用状态及其发展趋势，使结构实时处于可知和可控的状态，当相关监测数据发生异常时，系统自动发送警示消息。技术人员可针对性地对异常区域进行检查，寻找可能的事故隐患，快速排除故障维持正常运行。

应急情况可依据危险程度、影响程度、紧急程度进行分级，在系统中以不同颜色等级呈现处理排序，以及目前出现故障需处理的系统类型，使管理人员能快速的从系统中点选此项报警，直观了解出问题的设备，以及此设备在三维中的具体位置，并可查该设备的历史修缮信息，作为应急处置与故障排除的参考依据。

4）巡检管理。针对该平台，可配合开发手机应用软件用于物理设备巡检管理及日常设备维护记录。同时，在物理设备发生故障时，可在第一时间将故障信息推送至管理人员的手机客户端，APP收到预警信息后，管理人员可及时到现场有效地处理设备问题，降低故障损失。

3.3环境监控管理

通过管理平台预留接口，对前端摄像机、编码器、控制器等设备进行统一管理，通过管理平台实现全网统一的用户、权限和视频资源管理，满足系统多用户监控、管理需求。环境监控管理模块应具有安防设备管理、信息自动分类显示、事件查询、视频复核、远程控制等功能。

3.4数据分析

该模块主要对项目运营消耗的能源(如:电、水、热力等)进行监测、记录、分析。通过智能能耗监测，实现对项目内的水、电、暖等能源消耗情况进行分量式监测以及电能分项数据采集，建立能源消耗和成本控制数据库，并构建多级能耗监管系统。通过BIM模型查看各分区内设备能耗信息，可以生成历史、实时、预测能耗趋势图、统计报表等。实时监测各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，促进管理水平的提高，降低运营成本，使能源充分合理使用，控制浪费，达到节能减排，最终达到提高用能效率的目的。

城市电网规划属于一种十分复杂的工程任务，其中涉及到大量的计算内容，存在诸多无法确定的元素，同时电网规划还涉及多种专业领域因为该行业的更新发展变化较快，该种复杂性也使传统模式下，单纯依靠规划人员经验进行的规划设计无法满足新时期的工作需求。而我国的城市电网上作正处于发展过程中，是专家干预和规划辅助系统有机融合到规划平台和日常化规划相结合之间的过渡阶段，日常化的规划上作也是新时期的规划发展卞要方向，为电力规划提出了挑战和全新的发展要求。为此需要积极研发出一种拥有良好扩展性、界面友好、结构科学的以GIS数据平台为基础的电网规划辅助系统，这项工作对于我国电力系统发展具有重要的意义。

从体系结构层面分析，此次系统卞要是B/S结构模式，具体可以分成四种层次，分别是表现层、应用层、平台层以及数据储存层。

其中数据储存空间的特点是服务器都是非结构化和结构化相结合的数据库形式。平台层特点是该层能够提供较高三维渲染效率的三维GIS平台和二维GIS平台，而平台主要是通过当下所拥有的成熟科学技术实施独立封装，创建自由知识产权的GIS平台，能够突显电网定制特征，同时还不会被GIS外部采购平台所限制，能够有效避免各种安全风险的影响。应用层的主要特征是，系统架构上层即应用系统，而客户端界面的朝向主要是广大用户，服务器端通过功能模块促进各种现实功能的有效落实。

表现层方面，整个系统能够分成经济评价、高压网络规划、负荷预测、数据采集、电力资源管理、变电站选址定容、分析高压现状、控制台等数个业务板块。系统将3D-GIS平台作为人机交互界面，通过容易平台和信息模型进行架构，将和电网存在一定联系的人文信息、社会信息、经济信息，以及电网广域实时信息输入到系统当中，联系营配信息、抄表信息、监控运行、故障诊断、客户服务、电网抢修、电网调度等多种异构数据信息，促进电网实现全景动态可视化呈现，从而为智能电网相关体系构建提供良好的信息管理平台和有效的数据信息。

2.3 以深度学习模型为基础的自动方案匹配

随着时代进步和科技发展，经验形式的电力规划模式逐渐成为一种过去式，传统形式的变电站与主网送电线路在实际规划过程中主要是以相关专家所拥有的工程经验进行合理的规划工作，此次研究过程中打算结合人工智能深度学习相关模型算法为基础，辅助城市电力

规划实施连结定容和选址选线等操作。

电力规划属于混合整数规划的问题，其主要特点是受约束性、多阶段和多目标。立足于数学角度层面进行分析，其也属于运筹学层面的问题。像是混合整数规划、线性规划措施以及整数规划等传统运筹学方法，尽管其数学原理十分严谨，但在实际应用中，处理变电站相关规划工作过程中，通常会不可避免出现搜索方向错误以及迭代发散各种问题。在变量不断增加的条件下，通常会陷入到一种组合爆炸的问题当中，该种方法也无法获得有效的问题优化方案。当下人工智能为基础的多种优化算法逐渐变成解析变电站规划数学模型的核心算法。

通过此次研究工作，创建一套以数据神经网络为基础的深度学习模型，并把电网架构历史数据输入其中，训练自动规划作为模型辅助，在实际应用操作中，进行合理修正，最终构建出自动化电网规划模型，形成神经网络系统，提升电网规划质量。

3、应用实例

以上述关键技术框架为基础构建的3D-GIS平台系统已经在我国部分城市的电力企业当中有所涉及，系统能够对电容、开关、配变、线路、电机、杆塔等设备信息进行台账管理。同时能够针对配电网图形信息进行调整、标注和测量，导出馈线的接线图，科学设计电网走线等功能。此外系统还能够设置巡检任务，进行实时监控和信息发布，对集成配电线路进行故障诊断，运行视频监控系统、集抄自动化系统，对供电企业、变电站、配变电和开关等运行状态进行合理检测，实时反馈各种故障信息。