一种水电站集控一体化智慧管理系统的制作方法

1.本发明属于水电站集控技术领域，特别涉及一种水电站集控一体化智慧管理系统。


背景技术：

2.水电站作为一种将水能转换为电能的可持续性发电站，不仅承担着梯级水电站机电设备运行监控及调度、水库运行监控及调度、对外沟通协调、故障应急处置、信息报送等职责，还肩负着对外交流接待重任。随着梯级水电站流域化、市场化、综合化的不断发展，以及上级调度部门要求的提高，集控任务不断加重，集控值班人员承受的压力也逐年增加；传统水电站中布置了各类用于水电站集控的自动化系统，例如电调监控系统、水调自动化系统、工业电视系统、故障录波系统以及epms工程项目管理系统等，这些系统相互独立，通常存在数据多源异构的现象，因此难以实现水电站集控一体化，使集控值班人员难以同时从各个系统获取需要的数据，进而降低了水电站集控效率；因此，需要设计一种水电站集控一体化智慧管理系统来解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种水电站集控一体化智慧管理系统，该方案解决了现有技术的水电站中各种水电站集控的自动化系统之间相互独立，数据多源异构，难以实现实现水电站集控一体化，导致集控效率较低的问题，具有可对不同自动化系统的多源异构数据进行融合，实现水电站集控相关数据的全局共享，进而实现了水电站集控一体化的特点。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水电站集控一体化智慧管理系统，包括数据采集层、数据存储层以及异构数据融合层；数据采集层用于获取多源异构数据；数据存储层用于根据多源异构数据的数据类型和数据更新周期，将多源异构数据存储在不同集控数据库中；异构数据融合层包括元数据库、数据处理单元和数据融合单元，其中：元数据库用于定义不同数据格式的元数据模板；数据处理单元用于基于集控指令调用不同集控数据库中的多源异构数据，并对多源异构数据进行初步数据加工；数据融合单元用于根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理。
5.优选地，所述多源异构数据的数据类型包括结构化数据和非结构化数据；所述结构化数据包括电调监控系统、水调自动化系统以及epms系统中的数据；所述非结构化数据包括故障录波系统采集的波形图像、工业电视系统采集的视频影像以及人工录入的集控语音和集控文档。
6.优选地，所述集控数据库包括关系数据库、实时数据库、文件数据库以及缓存数据库；其中，所述关系数据库用于存储数据更新周期在为分钟级的结构化数据；
所述实时数据库用于存储数据更新周期为秒级的结构化数据和更新周期为秒级的非结构化数据；所述文件数据库用于存储数据更新周期为分钟级的非结构化数据。
7.优选地，所述对多源异构数据进行初步数据加工为将调用的非结构化数据处理为结构化数据，包括：若非结构化数据为波形图像，则通过图像识别算法分别获取波形图像中的波形参数作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为视频影像，则通过图像识别算法提取视频影响中关键帧的图像特征作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为集控语音，则基于语义分析算法提取集控语音中的关键词作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为集控文档，则基于分词算法提取集控文档中的关键词作为处理后的结构化数据。
8.优选地，所述根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理，包括：分别获取各个被调用的多源异构数据的调用路径，将相同调用路径的多源异构数据划分为一个数据集合；分别确定在各个数据集合内占比最大的数据格式作为一级融合格式，在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板，基于所述第一元数据模板修改多源异构数据的格式；基于一级融合后的数据集合，确定所有数据集合中占比最大的数据格式作为二级融合格式，在元数据库中检索与所述二级融合格式匹配的第二元数据模板，基于所述第二元数据模板修改多源异构数据的格式。
9.优选地，若在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板时，未检索到匹配的第一元数据模板，则判断数据集合内其他数据格式在数据集合中的占比是否达到预设比例；若均未达到预设比例，则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元；若存在达到预设比例的其他数据格式，则按照其他数据格式的占比由大到小的顺序，依次在元数据库中检索是否有与所述其他数据格式匹配的元数据模板，将检索到的元数据模板作为第一元数据模板，否则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元。
10.优选地，所述数据存储层还包括缓存数据库，用于存储数据融合单元处理后的数据。
11.优选地，所述系统还包括数据监测层，用于确定集控指令的发起人身份，监测多源异构数据的调用是否在所述发起人身份的权限范围内，当超出所述权限范围时发出越限告警。
12.本发明的有益效果为：本发明能够实现电调监控系统、水调自动化系统、epms系统等各独立系统数据的集中管理及治理，解决了来自不同自动化系统的多源异构数据的融合问题，实现水电站集
控相关数据的全局共享，进而实现了水电站集控一体化。
附图说明
13.图1是发明提供的一种水电站集控一体化智慧管理系统的架构示意图。
具体实施方式
14.如图1所示，本实施例提出了一种水电站集控一体化智慧管理系统，所述系统包括数据采集层、数据存储层以及异构数据融合层；所述数据采集层用于获取多源异构数据；所述数据存储层用于根据多源异构数据的数据类型和数据更新周期，将多源异构数据存储在不同集控数据库中；所述异构数据融合层包括元数据库、数据处理单元和数据融合单元，其中：所述元数据库用于定义不同数据格式的元数据模板；所述数据处理单元用于基于集控指令调用不同集控数据库中的多源异构数据，并对多源异构数据进行初步数据加工；所述数据融合单元用于根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理。
15.本实施例通过异构数据融合层实现对来自不同自动化系统的多源异构数据融合，使集控人员在调用相关数据时能够将这些多源异构数据自动融合处理为统一数据格式，便于后续利用统一格式的数据制定集控策略，实现水电站集控相关数据的全局共享，进而实现录水电站集控一体化。
16.在本实施例中，所述多源异构数据的数据类型包括结构化数据和非结构化数据；所述结构化数据包括电调监控系统、水调自动化系统以及epms系统中的数据；所述非结构化数据包括故障录波系统采集的波形图像、工业电视系统采集的视频影像以及人工录入的集控语音和集控文档。
17.在本实施例中，电调监控系统的数据类型主要包括：机组、主变、线路状态；机组有功，线路有功；直流输送功率；保护、安稳、解列装置动作信号；发电计划；闸门启闭信号、闸门开度变化；agc、avc投退信号；机组切机投退信号；典型设备事故判断库。水调自动化系统的数据类型主要包括：梯级电站上下游水位、尾水位、出入库流量、实时库容、弃水量；库区关键站点水位、流量；泄水设施备用情况；闸门开度、泄流量；机组nhq曲线；闸门水位开度泄流曲线；机组水头与稳定运行区关系表；耗水率；厂站年、月、日发电量。epms系统的数据类型主要包括：发电计划；检修申请单状态、工期；工作票状态、工期。人工录入的集控语音和集控文档主要包括：电网及梯级电站规程、规定、图纸、定值单、结构化表单（发电计划修改申请、紧急检修申请、信息报告单等）、标准操作命令票、现场处置方案、技术总结、异常分析报告、电力市场运营考核规则、公司相关制度、培训题库等。
18.进一步的，所述集控数据库包括关系数据库、实时数据库、文件数据库以及缓存数据库；其中，所述关系数据库用于存储数据更新周期在为分钟级的结构化数据；所述实时数据库用于存储数据更新周期为秒级的结构化数据和更新周期为秒级
的非结构化数据；所述文件数据库用于存储数据更新周期为分钟级的非结构化数据。
19.在本实施例中，电调监控系统的数据更新周期为秒级，水调自动化系统和epms系统的数据更新周期为分钟级，其他非结构化数据的数据更新周期均为秒级。本实施例中，将数据更周期为秒级的数据视为对实时性要求更高的数据，因此将秒级的数据存储在实时数据库中。
20.本实施例提出的水电站集控一体化智慧管理系统可通过etl工具、kafka消息组件及人工录入等方式分别将关系型数据、实时数据、文件数据存储到相应的数据库中，从而将所需的电调监控系统数据、水调监控系统数据、epms系统数据、文本资料等数据，按照数据的实时性要求及类型，分别存储于实时数据库、关系数据库及文件数据库中，并对语音数据及工业视频数据根据应用需求进行缓存，支撑各项辅助调度应用功能进行数据调用及应用，同时各项辅助应用将自己的应用结果数据提交给数据服务平台进行公用和共享。
21.在此基础上，所述对多源异构数据进行初步数据加工为将调用的非结构化数据处理为结构化数据，包括：若非结构化数据为波形图像，则通过图像识别算法分别获取波形图像中的波形参数作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为视频影像，则通过图像识别算法提取视频影响中关键帧的图像特征作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为集控语音，则基于语义分析算法提取集控语音中的关键词作为处理后的结构化数据；若非结构化数据为集控文档，则基于分词算法提取集控文档中的关键词作为处理后的结构化数据。
22.所述根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理，包括：分别获取各个被调用的多源异构数据的调用路径，将相同调用路径的多源异构数据划分为一个数据集合；分别确定在各个数据集合内占比最大的数据格式作为一级融合格式，在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板，基于所述第一元数据模板修改多源异构数据的格式；基于一级融合后的数据集合，确定所有数据集合中占比最大的数据格式作为二级融合格式，在元数据库中检索与所述二级融合格式匹配的第二元数据模板，基于所述第二元数据模板修改多源异构数据的格式。
23.在上述过程中，数据融合处理分为两个阶段。首先对相同调用路径的数据进行第一次格式统一调整，即对同数据源的异构数据统一格式，其中，按照少数服从多数的原则，以占比最大的数据格式作为统一的基准。同理，再对不同调用路径的数据进行格式统一。
24.若在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板时，未检索到匹配的第一元数据模板，则判断数据集合内其他数据格式在数据集合中的占比是否达到预设比例；若均未达到预设比例，则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元；
若存在达到预设比例的其他数据格式，则按照其他数据格式的占比由大到小的顺序，依次在元数据库中检索是否有与所述其他数据格式匹配的元数据模板，将检索到的元数据模板作为第一元数据模板，否则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元。
25.在本实施例中，为了提高多源异构数据融合效率，尽量减少需要调整格式的数据，以缩短统一格式的处理时间，只有数据集合内其他数据格式的占比达到预设比例时，才具备将这个数据格式作为统一基准的条件，从而尽可能减少需要改变数据格式的数据量。
26.进一步的，所述数据存储层还包括缓存数据库，用于存储数据融合单元处理后的数据。
27.进一步的，所述系统还包括数据监测层，用于确定集控指令的发起人身份，监测多源异构数据的调用是否在所述发起人身份的权限范围内，当超出所述权限范围时发出越限告警。
28.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于：包括数据采集层、数据存储层以及异构数据融合层；数据采集层用于获取多源异构数据；数据存储层用于根据多源异构数据的数据类型和数据更新周期，将多源异构数据存储在不同集控数据库中；异构数据融合层包括元数据库、数据处理单元和数据融合单元；元数据库用于定义不同数据格式的元数据模板；数据处理单元用于基于集控指令调用不同集控数据库中的多源异构数据，并对多源异构数据进行初步数据加工；数据融合单元用于根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理。2.根据权利要求1所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，所述多源异构数据的数据类型包括结构化数据和非结构化数据；所述结构化数据包括电调监控系统、水调自动化系统以及epms系统中的数据；所述非结构化数据包括故障录波系统采集的波形图像、工业电视系统采集的视频影像以及人工录入的集控语音和集控文档。3.根据权利要求2所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，所述集控数据库包括关系数据库、实时数据库、文件数据库以及缓存数据库；关系数据库用于存储数据更新周期在为分钟级的结构化数据；实时数据库用于存储数据更新周期为秒级的结构化数据和更新周期为秒级的非结构化数据；文件数据库用于存储数据更新周期为分钟级的非结构化数据。4.根据权利要求2所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，对多源异构数据进行初步数据加工的方法为：将调用的非结构化数据处理为结构化数据，具体方法如下：s401，若非结构化数据为波形图像，则通过图像识别算法分别获取波形图像中的波形参数作为处理后的结构化数据；s402，若非结构化数据为视频影像，则通过图像识别算法提取视频影响中关键帧的图像特征作为处理后的结构化数据；s403，若非结构化数据为集控语音，则基于语义分析算法提取集控语音中的关键词作为处理后的结构化数据；s404，若非结构化数据为集控文档，则基于分词算法提取集控文档中的关键词作为处理后的结构化数据。5.根据权利要求1所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，所述根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理的方法如下：s501，分别获取各个被调用的多源异构数据的调用路径，将相同调用路径的多源异构数据划分为一个数据集合；s502，分别确定在各个数据集合内占比最大的数据格式作为一级融合格式，在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板，基于所述第一元数据模板修改多源异构数据的格式；s503，基于一级融合后的数据集合，确定所有数据集合中占比最大的数据格式作为二级融合格式，在元数据库中检索与所述二级融合格式匹配的第二元数据模板，基于所述第二元数据模板修改多源异构数据的格式。
6.根据权利要求5所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，若在元数据库中检索与所述一级融合格式匹配的第一元数据模板时，未检索到匹配的第一元数据模板，则判断数据集合内其他数据格式在数据集合中的占比是否达到预设比例；若均未达到预设比例，则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元；若存在达到预设比例的其他数据格式，则按照其他数据格式的占比由大到小的顺序，依次在元数据库中检索是否有与所述其他数据格式匹配的元数据模板，将检索到的元数据模板作为第一元数据模板，否则将一级融合格式的元数据模板人工导入数据融合单元。7.根据权利要求1所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，所述数据存储层还包括缓存数据库，用于存储数据融合单元处理后的数据。8.根据权利要求1所述的一种水电站集控一体化智慧管理系统，其特征在于，所述系统还包括数据监测层，用于确定集控指令的发起人身份，监测多源异构数据的调用是否在所述发起人身份的权限范围内，当超出所述权限范围时发出越限告警。

技术总结
本发明公开了一种水电站集控一体化智慧管理系统，包括数据采集层、数据存储层以及异构数据融合层；数据采集层用于获取多源异构数据；数据存储层用于根据数据类型和数据更新周期存储在不同集控数据库中；异构数据融合层包括元数据库、数据处理单元和数据融合单元，元数据库用于定义不同数据格式的元数据模板；数据处理单元用于基于集控指令调用不同集控数据库中的多源异构数据，并对多源异构数据进行初步数据加工；数据融合单元用于根据调用路径的情况确定元数据库中匹配的元数据模板，基于匹配到的元数据模板对多源异构数据进行融合处理；本发明解决了来自不同自动化系统的多源异构数据的融合问题，实现水电站集控相关数据的全局共享。的全局共享。的全局共享。


技术研发人员：邹泽华 李鹏 王代春 林显 周敏 叶青 田祚堡 王林 夏运超
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/7