論時空大數據與智慧能源

論時空大數據與智慧能源33時空大數據與智慧能源一、新基建時代一、新基建時代?信息基礎設施：包括以5G、物聯(lián)網、工業(yè)互聯(lián)網、衛(wèi)星互聯(lián)網為代表的通信網絡基礎設施，以北斗和高分對地觀測為代表的空天信息基礎設施，以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術基礎設施，以數據中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等?融合基礎設施：主要指深度應用互聯(lián)網、大數據、人工智能等技術，支撐傳統(tǒng)基礎設施轉現(xiàn)產業(yè)數字化和數字產業(yè)化?創(chuàng)新基礎設施：主要是指支撐科學研究、技術開發(fā)、產品研制的具有公益屬性的基礎設施，比如，重大科技基礎設施、科教基礎設施、產業(yè)技術創(chuàng)新基礎設施等2時空大數據33時空大數據與智慧能源4天基信息的實時智能服務（PNTRC）大數據的興起?NatureScience出版社分別于2008年、2011年出版了《BigData》、《D72000200420122020u2000~2003年完成第一代實驗系統(tǒng)（北斗一代）。u2007~2012年，建設北斗導航定位系統(tǒng)（北斗二代，BDS共發(fā)射16顆衛(wèi)星，14顆組網，其中5顆GEO衛(wèi)星地區(qū)，2013年正式提供區(qū)域導航定位服務。IGSO衛(wèi)星。8u保留了北斗一代的通信功能，提供短報文服務，一次可傳送多達240個字節(jié)（120個漢字）的信息，北斗-3將達到1000個漢字。u采用B1/B2/B3三個頻率調制信號和星基PPP技術，對于厘米級以上的高精度導航定位（載波相位整周模糊度解算）具有重要意義。u采用了高軌同步衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星和傾斜軌道衛(wèi)星相結合的軌道方案，對于亞太低緯地區(qū)和高緯地區(qū)的定位均比GPS有優(yōu)勢。室內外一體化高精度位置服務技術突破技術突破技術路線緊耦多源融合光源相機射頻信號傳感器射頻信號音頻藍牙音頻藍牙定位 Acoustic9高精基準控制，緊耦多源融合：以分米級的高精度定位技術為控制，以無時不在的手機內置傳感器和無處不有的磁場為紐帶，全源緊耦融合12種聲、光、電、場等定位源的不同組合，實現(xiàn)高可用優(yōu)于1米的定位精度?！纛l定位…音頻定位米基于音頻的高精度智能手機測距技術針對北斗信號無法穿透室內空間，室內定位精度低的難題，突破基于音頻的智能手機室內定位技術，與目前廣泛采用的藍牙定位技術相比，其信號作用距離從5-10米擴大到50米，測距精度從2-5米提升到0.12米，是目前世界上可支持所有大眾手機精度最高的定位技術，解決了室內定位精度低的難題。nn利用大眾手機麥克風接收nChirp信號，工作頻率在16-21KHz，帶通濾波后普通人聽不見,也不受環(huán)境聲音影響。n信號發(fā)射設備的時鐘藍牙同步（1n測量距離差TDOA，亞米級的定位精度n信號覆蓋能力：40-50m基于音頻的高精度智能手機定位演示空天地傳感器資源?地面移動測量系統(tǒng)和智能駕駛車上百萬輛（光學和激光雷達?海上移動測量系統(tǒng)（光學、激光雷達和聲納?城市的各種智能傳感器（中國視頻頭2000多萬）機載;探地無所不在的物聯(lián)網ConsumerPowerHealthIndustrialConsumerPowerHealthIndustrialRetailTransportationGovernment/SecurityBuildingsInfrastructureInfrastructureVehicles-SemiFabs--SemiFabs-Chemical-Pharma-Refining?Pulp/Paper?Complexmachines?Simple/standardmachinesApplianceAppliance?EnvironmentalSignage/DisplayPOSInfrastructurePOSInfrastructureCommuni-Communi-Devices:Pumps,Valves,Devices:TVs,VCRs,DVRs,Dishwashers,Washer/Dryers,Refrigerators,Lights,Computers,etc.-Wastewater?-Wastewater?Radar/Satellite-Regulatory?Records??Building?Seaenviron.?Generalenviron.Devices:Weapons,VehiDevices:Weapons,Vehi無所不在的時空大數據時空數據獲取將從空天地專用傳感器擴展到物聯(lián)網中上億個無所不在的非專用傳感器，從而產生前所未有的時空大數據：l城市出行軌跡大數據；數字孿生數字孿生智慧城市可為人類生存繁衍、經濟發(fā)展、新能源建設、社會交往和文化享受等諸多方面提供各種智能化的服務：實現(xiàn)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展2時空大數據33時空大數據與智慧能源智慧電網數字孿生：充分利用電力系統(tǒng)物理模型、先進計量基礎設施的在線量測數據、無人機巡線和機器人巡查加上電力系統(tǒng)歷史運行數據，并集成電氣、計算機、通信、氣候、經濟等多學科知識，進行的多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程，通過在虛擬空間中完成對智能電網的映射，反映智能電網的全生命周期過程。電力巡檢機器人能夠實現(xiàn)對變電、輸電、配電設備進行全天時、全方位、全自主智能巡檢和安全防護，包括自動巡邏、智能讀表、圖像識別、紅外測溫、實時視頻回傳等功能，以人工智能先進化手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工完成電站巡檢及設備查明工作，降低人員安全風險，保障電網本質安全，提升電網智能化巡檢技術水平。類別參數722×458×960(mm長×寬×高）60mK成功研制系列化無人機電力巡檢成套軟硬件裝備，搭載于多型國產大、中、小型無人機平臺。率先在大電網開展常態(tài)化、規(guī)模化巡檢應用。6個型號智能巡檢吊艙6個型號智能巡檢吊艙適配于大、中、小各型無人機線路巡檢/有人機巡檢技術指標首次實現(xiàn)機巡線路技術指標首次實現(xiàn)機巡線路提升6倍以上指標現(xiàn)有巡檢手段本項目智能診斷技術單源數據人工判別為主多源數據融合自動判別13大類，40小類故障，準確率達92%巡檢數據融合技術像素級別亞像素級別智能診斷處理效率離線處理在線處理技術成果專利9項專利9項軟著18項輸電領域高被引論文論文16篇輸電領域高被引論文 電力走廊無人機巡檢與智能監(jiān)測系統(tǒng)u15個省市及地區(qū)nu15個省市及地區(qū)n經濟效益超2億n巡檢線路約2000okmn巡檢里程超5000okm云南高海拔雨霧巡檢山東冰凍災害巡檢海鷗臺風應急海鷗臺風應急巡檢澳門回歸供電保障三個關鍵技術環(huán)節(jié)對實物系統(tǒng)的量對實物系統(tǒng)的量測感知數字空間數字空間建模仿真分析仿真分析決策三個關鍵技術環(huán)節(jié)對實物系統(tǒng)的量對實物系統(tǒng)的量測感知數字空間數字空間建模仿真分析仿真分析決策三維實時監(jiān)控畫面三維實時監(jiān)控畫面28實際飛行情況28實際飛行情況 電網是關系國計民生和國家安全的戰(zhàn)略性基礎設施，安全、經濟、高效的數字電網是“數字中國”建設的重要內容，需要準確、即時的時空信息服務結構復雜規(guī)模龐大結構復雜規(guī)模龐大供電面積848萬km2供電面積848萬km2設備數量15.2億歐美國家最大電網設備數量不超過1.5億問題問題難點難點嚴重阻礙物理電網向全數字化智能電網轉型升級為復雜大電網提供全面、即時和準確的時空信息服務是世界性難題問題與難點創(chuàng)新與突破平臺與服務應用推廣電網時空信息服務網絡電網時空信息服務平臺電網如何在電氣與地理雙空間統(tǒng)一表達電氣狀態(tài)的瞬變如何實時反電網時空信息服務網絡電網時空信息服務平臺電網如何在電氣與地理雙空間統(tǒng)一表達電氣狀態(tài)的瞬變如何實時反映到數字電網電網資源信息如何進行高效可信更新運維檢修故障搶修時空拓撲秒級實時重構技術防災減災可信高效客戶服務更新技術客戶服務體系該平臺基于云架構實現(xiàn)了電網時空信息的統(tǒng)一建模、秒級分布式存儲容器虛擬化微應用運行框架內存計算框架【專利2-9、2-12、2-14；論文B12、B19、B21；標準C12-14；軟著D7、D10】分布式存儲容器虛擬化微應用運行框架內存計算框架3440個移動應用桌面應用Web應用448個基礎服務 建立了由27個主干節(jié)點、1000多臺服務器、10萬多個操作節(jié)點構成的電網時空信息服務網絡10萬多個操作節(jié)點10萬多個操作節(jié)點27個主干節(jié)點27個主干節(jié)點1000多臺服務器為70多萬用戶提供日均1000多萬次時空信息服務，全球規(guī)模最大、服務頻次最高、性能最好 全面支撐電網規(guī)劃、基建、生產、運維、調度、搶修、客服、防災減災、應急指揮、保供電等36個電網核心業(yè)務應用智慧電網運營腦SmartSmartGrid智慧電網1、數字化（第一階段）通過空天地一體化移動測量手段（無人機、移動測量車、背負式單兵等可快速完成廠區(qū)數字孿生三維地圖構建，實現(xiàn)三維可視化的運維管理模式。2、智能化（第二階段）在實現(xiàn)場景高精度數字化基礎上，通過物聯(lián)網技術使石油天然氣廠區(qū)內所有的設備設施3、智慧化（第三階段）實現(xiàn)無人巡檢機器人、無人礦卡等自動駕駛應用，逐步實現(xiàn)無人巡檢、無人操作和智慧運行數字孿生數據采集設備移動測量車室內小推車無人機傾斜攝影系統(tǒng)移動測量車室內小推車道路勘查箱背負式單兵自主測圖機器人道路勘查箱背負式單兵通過精細化三維模型對石油天然氣工廠的進行描述通過精細化三維模型描述石油天然氣工廠物理資產的功能位置、機械特性、工藝特性、物理組成等本體屬性。對工廠主要資產、設施進行工程級和仿真級三維建模，對重點設備建立可拆解的工程級模型。對石油天然氣廠區(qū)生產活動涉及的要素進行模型抽象，解決生產、能源、工藝、安全、環(huán)保等各專業(yè)在指標粒度、空間屬性、時間屬性、數據層次不一致的問題。?空間位置?空間位置?外觀形象1、廠區(qū)內環(huán)境監(jiān)測2、安防監(jiān)控3、火災應急預案制定建設全面智能化廠區(qū)，使廠區(qū)的資產管理、生產管理、運維管理提質增效！優(yōu)勢特點家/運維人員調動平臺、專網終端/APP石油?；窂S區(qū)防爆巡檢機器人立得空間石油廠區(qū)巡檢機器人能夠實現(xiàn)對天然氣集站、成品油庫、石油煉化廠等場景進行全天時、全方位、全自主智能巡檢和安全防護，包括自動巡邏、氣體泄漏識別、圖像識別、紅外測溫、實時視頻回傳等功能，以人工智能先進化手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工完成巡檢及設備查明工作，降低人員安全風險，保障廠區(qū)本質安全，提升能源廠區(qū)智能化巡檢技術水平。石油?；窂S區(qū)防爆巡檢機器人全天候自主巡檢及路徑規(guī)劃，智能避障產品功能1、機器人可以按照設定的路線，實現(xiàn)自主導航行走功能2、支持建圖范圍內任意點之間路徑導航3、遇障礙后可更新路徑規(guī)劃并智能避障4、可以便捷的增刪改巡檢點和巡檢路線石油?；窂S區(qū)防爆巡檢機器人產品功能智能實時測溫、及時發(fā)現(xiàn)設施缺陷配備高清紅外相機、熱成像系統(tǒng)，能夠對相機實時畫面中任意點、任意區(qū)域進行實時測溫數據分析，實現(xiàn)設備溫度與安全閥值對比判斷及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷并報警石油?；窂S區(qū)防爆巡檢機器人產品功能能夠將廠區(qū)設備的狀態(tài)數據、趨勢狀態(tài)、現(xiàn)場實景情況、全息地理信息、設備責任人等信巡檢數據實時傳輸至本地監(jiān)控后臺，并完成數據的分析處理及預警、告警等功能，實現(xiàn)電站設備狀況一目了然。還可對歷史數據進行匯曲線和可視化報表，還可以自動生成故障報表。配套專業(yè)智能管控平臺便攜式背包數據采集設備立得空間便攜式背包數據采集設備是集多線激光Lidar，全景相機、慣性導航設備、同步控制器等多傳感器于一體，以移動測量系統(tǒng)技術為基礎，專門針對天然氣集站、成品油庫、石油煉化廠等場景完成高精度三維激光全景數據采集。三維高精度點云模型采集、處理、出圖，軟件自動化一鍵式處理便攜式背包俠便攜式背包俠通過背包俠采集的帶高精度坐標信息的全景影像及三維點云能夠讓巡檢機器無人機自動盤煤、盤土石方在煤場條形煤剁上方規(guī)劃無人機飛行路徑，通過SLAM算法使無人機具備室內自主導航飛行能力，其搭載三維激光雷達設備執(zhí)行飛行任務。通過飛行作業(yè)，結合激光雷達載荷對煤場進行實時掃描測量，計算出煤堆體積，盤點作業(yè)全程無需人工干預，不受限于工作面和工作地點，工作區(qū)域可以任意劃定。u無人機盤煤/砂石料特點u背包盤煤/砂石料特點慣性導航設備——石油管道檢測以裝在任意一臺石油管道中行駛的巡檢機器人上，慣導裝置能夠將位置和姿態(tài)與里程計進行組合解算，判斷輸油管道是否發(fā)生形變、沉降、泄露等?；诹⒌肔BS的時空信息云平臺是以時間和空間的維度整合石油天然氣企業(yè)業(yè)務數據，將各部門分散的孤島數據逐步接入云平臺進行清洗、匯聚、融合、管理與共享，形成大數據資源湖，可結合各部門的業(yè)務場景進行數據建模、挖掘、分析與可視化。時空信息云平臺可以架構在任何一種公有云或私有云上，既可以作為獨立的運營中心運營，也可以無縫鏈接各個部門的信息系統(tǒng)，支持第三方調用與二次開發(fā)，以開放架構服務于石油天然氣各