CN110704530A - 基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，包括：实时数据采集系统，用于采集城市中心区的监测数据，其中监测数据包括配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；数据服务器，用于存储城市中心区的基础数据以及监测数据；中央管理模块，用于通过大数据技术针对监测数据进行数据分析，输出数据分析结果；智能展示模块，用于基于城市中心区的基础数据构建城市中心区的三维全景模型，并将监测数据以及数据分析结果在三维全景模型中展示。本发明将大数据分析技术与三维展示效果融合，对配电网状态数据进行展示，展示效果好。

Description

基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统

技术领域

本发明涉及大数据分析技术领域，特别是基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统。

背景技术

目前，大数据分析技术已经应用到了配电网数据分析中，通过大数据分析能够准确对配电网的状态预测、潜在威胁等作出准确的分析结果。

但是，目前的大数据分析系统通常是对配电网数据分析后，集中输出大数据分析结果，由于分析结果数据庞大，技术人员无法快速地从数据分析结果中筛选出合适或关注的数据，数据展示效果欠佳。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提出一种基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，包括：

实时数据采集系统，设置在城市中心区，用于采集城市中心区的监测数据，其中监测数据包括配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

数据服务器，用于存储城市中心区的基础数据以及监测数据，其中基础数据包括设备台账、电网规格数据、地理信息系统(GIS)数据、客户信息数据；

中央管理模块，用于通过大数据技术针对监测数据进行数据分析，输出数据分析结果，其中数据分析包括目标用户负荷预测，停电事件预警，配电设备运行状态预测；

智能展示模块，用于基于城市中心区的基础数据构建城市中心区的三维全景模型，并将监测数据以及数据分析结果在三维全景模型中展示。

在一种实施方式中，智能展示模块包括：模型构建单元，数据整合单元；

模型构建单元，用于以地理信息系统数据为基础，根据城市中心区的地理信息构建三维全景模型，并根据关键设备位置信息、电网规划信息以及客户所在位置信息在三维全景模型中进行相应的标记；

数据整合单元，用于从数据服务器中获取实时数据采集系统采集的监测数据，在三维全精模型中相应的位置进行标记或展示。

在一种实施方式中，中央管理模块包括大数据分析单元，

大数据分析单元，用于根据状态数据的历史数据以及该状态数据的变化趋势，分析预测状态数据的变化趋势；根据预测的状态数据分析潜在的异常信息。

在一种实施方式中，数据采集系统包括：通信单元，采集单元；

采集单元，分布在城市中心区的不同位置，用于采集配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

通信单元，与采集单元无线连接，用于将采集单元采集的监测数据发送到数据服务器。

在一种实施方式中，采集单元包括视频采集装置，用于采集电力现场的视频数据，

通信单元与视频采集装置连接，将电力现场的视频数据以及该视频采集装置的位置信息发送到数据服务器；

数据整合单元从数据服务器中获取该电力现场的视频数据，并根据该位置信息在三维全景模型的相应位置中进行展示。

在一种实施方式中，数据整合单元还包括视频处理单元，

视频处理单元用于对电力现场的视频数据进行预处理，输出预处理后的视频数据；

数据整合单元将预处理后的视频数据在三维全景模型中进行展示。

在一种实施方式中，视频处理单元进一步包括：

对接收的电力现场视频数据进行亮度调节处理，包括：

1)对视频数据进行分帧处理，获取每帧的视频数据图像；

2)针对每一帧的视频数据图像进行如下处理：

21)将视频数据图像从FGB颜色空间变换到HIS空间，获取该视频图像的色调分量H、饱和度分量S和亮度分量I；

22)针对视频图像的亮度分量I，对其进行全局亮度调节，输出全局亮度调节后的亮度分量I₁；

23)对输出全局亮度调节后的亮度分量I_a进行边缘平滑处理，估计该亮度分量I_a的照射分量Z和反射分量F；

24)将反射分量F进行均衡化处理，输出均衡化处理后的反射分量F_a；

25)将照射分量Z和均衡化处理后的反射分量F_a进行融合处理，得到增强处理后的亮度分量I_b；

26)对增强处理后的亮度分量I_b进行均衡化处理，得到均衡化处理后的亮度分量I_c；

27)根据色调分量H、饱和度分量S和均衡化处理后的亮度分量I_c合成新的HIS图像，并进一步转化到FGB颜色空间，输出该帧亮度调节处理视频数据图像；

3)将每一帧亮度调节处理视频数据图像进行整合处理，输出预处理后的视频数据。

本发明的有益效果为：本发明通过设置实时数据采集系统，实时采集城市中心区的不同类型的监测数据，并将监测数据通过无线传输的方式发送到数据服务器进行分类、汇总的存储，中央管理通过访问数据服务器，获取所需的数据进行大数据分析，将输出的大数据分析结果也同步到数据服务器中；智能展示模块从数据服务器中获取地理信息系统数据等建立三维全景模型所需的数据，以该数据为基础建立三维全景模型，并从数据服务器中选择合适的数据，依据该数据相应的地理信息，在三维全景模型的相应位置中进行展示或标记。有助于管理者通过三维全景模型，直观地观察到不同地区不同场景下的相应数据情况，提高了配电网数据的可视化展示效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明一种实施方式的框架结构图；

图2为本发明另一种实施方式的框架结构图；

图3为本发明视频处理单元的框架结构图。

附图标记：

实时数据采集系统1、数据服务器2、中央管理模块3、智能展示模块4、通信单元11、采集单元12、大数据分析单元31、模型构建单元41、数据整合单元42、视频采集装置121、视频处理单元421

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，包括：

参见图1，其示出一种基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，包括：实时数据采集系统1，设置在城市中心区，用于采集城市中心区的监测数据，其中监测数据包括配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

数据服务器2，用于存储城市中心区的基础数据以及监测数据，其中基础数据包括设备台账、电网规格数据、地理信息系统(GIS)数据、客户信息数据；

中央管理模块3，用于通过大数据技术针对监测数据进行数据分析，输出数据分析结果，其中数据分析包括目标用户负荷预测，停电事件预警，配电设备运行状态预测；

智能展示模块4，用于基于城市中心区的基础数据构建城市中心区的三维全景模型，并将监测数据以及数据分析结果在三维全景模型中展示。

在一种实施方式中，参见图2，智能展示模块4包括：模型构建单元41，数据整合单元42；

模型构建单元41，用于以地理信息系统数据为基础，根据城市中心区的地理信息构建三维全景模型，并根据关键设备位置信息、电网规划信息以及客户所在位置信息在三维全景模型中进行相应的标记；

数据整合单元42，用于从数据服务器2中获取实时数据采集系统1采集的监测数据，在三维全精模型中相应的位置进行标记或展示。

在一种实施方式中，中央管理模块3包括大数据分析单元31，

大数据分析单元31，用于根据状态数据的历史数据以及该状态数据的变化趋势，分析预测状态数据的变化趋势；根据预测的状态数据分析潜在的异常信息。

在一种实施方式中，实时数据采集系统1：通信单元11，采集单元12；

采集单元12，分布在城市中心区的不同位置，用于采集配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

通信单元11，与采集单元12无线连接，用于将采集单元12采集的监测数据发送到数据服务器2。

本发明上述实施方式，通过设置实时数据采集系统，实时采集城市中心区的不同类型的监测数据，并将监测数据通过无线传输的方式发送到数据服务器进行分类、汇总的存储，中央管理通过访问数据服务器，获取所需的数据进行大数据分析，将输出的大数据分析结果也同步到数据服务器中；智能展示模块从数据服务器中获取地理信息系统数据等建立三维全景模型所需的数据，以该数据为基础建立三维全景模型，并从数据服务器中选择合适的数据，依据该数据相应的地理信息，在三维全景模型的相应位置中进行展示或标记。有助于管理者通过三维全景模型，直观地观察到不同地区不同场景下的相应数据情况，提高了配电网数据的可视化展示效果。

同时，针对从电力现场采集的电力现场视频数据的展示，本申请还提出了一种改进的视频展示方案如下：

在一种实施方式中，参见图3，采集单元12包括视频采集装置121，用于采集电力现场的视频数据，

通信单元11与视频采集装置121连接，将电力现场的视频数据以及该视频采集装置121的位置信息发送到数据服务器2；

数据整合单元42从数据服务器2中获取该电力现场的视频数据，并根据该位置信息在三维全景模型的相应位置中进行展示。

在一种实施方式中，数据整合单元42还包括视频处理单元421，

视频处理单元421用于对电力现场的视频数据进行预处理，输出预处理后的视频数据；

数据整合单元42将预处理后的视频数据在三维全景模型中进行展示。

在一种实施方式中，视频处理单元421进一步包括：

对接收的电力现场视频数据进行亮度调节处理，包括：

1)对视频数据进行分帧处理，获取每帧的视频数据图像；

2)针对每一帧的视频数据图像进行如下处理：

21)将视频数据图像从FGB颜色空间变换到HIS空间，获取该视频图像的色调分量H、饱和度分量S和亮度分量I；

22)针对视频图像的亮度分量I，对其进行全局亮度调节，输出全局亮度调节后的亮度分量I₁；

23)对输出全局亮度调节后的亮度分量I_a进行边缘平滑处理，估计该亮度分量I_a的照射分量Z和反射分量F；

24)将反射分量F进行均衡化处理，输出均衡化处理后的反射分量F_a；

25)将照射分量Z和均衡化处理后的反射分量F_a进行融合处理，得到增强处理后的亮度分量I_b；

26)对增强处理后的亮度分量I_b进行均衡化处理，得到均衡化处理后的亮度分量I_c；

27)根据色调分量H、饱和度分量S和均衡化处理后的亮度分量I_c合成新的HIS图像，并进一步转化到FGB颜色空间，输出该帧亮度调节处理视频数据图像；

3)将每一帧亮度调节处理视频数据图像进行整合处理，输出预处理后的视频数据。

本发明上述实施方式，对电力现场视频数据进行亮度增强调节处理，能够针对从电力现场中获取的视频亮度无法保证而导致视频质量不佳的情况(室内的视频亮度不足，室外的视频过渡曝光)，本发明上述方法，首先对获取的视频数据进行分帧处理，分成每帧视频图像进行处理，首先将视频图像转化到HIS空间，获取视频图像的亮度分量，对亮度分量进行全局调节，使得视频的全局亮度处于合适的水平；然后分别获取视频图像的照射分量和反射分量，并对可能存在亮度干扰的反射分量进行均衡化处理，剔除了因反射分量中存在的噪声干扰，增强视频图像中的细节部分的亮度效果，同时在根据照射分量和均衡化处理后的反射分量进行融合处理，得到增强后的视频图像亮度分量，消除了噪声干扰。最后对增强后的视频图像亮度分量记性均衡化处理，对增强后的视频亮度分量再次调节，得到合适的均衡化处理后的亮度分量I₃；通过色调分量、饱和度分量和均衡化处理后的亮度分量重新合成亮度调节后的视频数据图像，并整合输出各帧亮度调节后的视频数据图像成预处理后的视频数据。

在一种实施方式中，视频处理单元421中，22)针对视频图像的亮度分量I，对其进行全局亮度调节，输出全局亮度调节后的亮度分量I_a，具体包括：

采用全局亮度调节函数对视频图像的亮度分量I进行调节处理，其中全局亮度调节函数为：

式中，I(m,n)表示视频图像中像素点(m,n)的亮度分量，其中0＜I(m,n)＜1，a表示调节控制因子，I_a(m,n)表示全局亮度调节后像素点(m,n)的亮度分量,sgn(·)表示符号函数。

本发明上述实施方式，根据图像的亮度信息，对亮度分量进行全局调节，将视频图像的亮度分量调节到一个合适的水平，其中太亮或者太暗的部分的调节幅度更大，处于舒适亮度位置的部分进行微调，使得视频的全局亮度处于合适的水平，同时尽量保留了图像中的细节部分，避免了过调节的情况。

在一种实施方式中，视频处理单元421中，25)将照射分量Z和均衡化处理后的反射分量F₁进行融合处理，得到增强处理后的亮度分量I_b，具体包括：

采用下列分量融合函数获取增强处理后的亮度分量I_b：

式中，I_b(m,n)表示像素点(m,n)的增强处理后的亮度分量，F_a(m,n)表示像素点(m,n)均衡化处理后的反射分量，Z(m,n)表示像素点(m,n)的照射分量，

和

分别表示反射和照射调节因子。

本发明上述实施方式，采用上述的分量融合函数对照射分量和反射分量，通过合理设定照射分量和反射分量的融合调节因子，能够使得融合后的亮度分量在去除了亮度干扰噪声的同时，保证了细节部分的亮度增强效果。

在一种实施方式中，视频处理单元421中，26)对增强处理后的亮度分量I_b进行均衡化处理，得到均衡化处理后的亮度分量I_c，具体包括：

1)根据视频图像中每个像素点增强处理后的亮度分量I_b和原始亮度分量I获取该像素点的亮度增强尺度：

式中，D(m,n)表示像素点(m,n)的亮度增强尺度，I_b(m,n)表示像素点(m,n)的增强处理后的亮度分量，I(m,n)示像素点(m,n)的原始亮度分量；

2)对视频图像中每个像素点的亮度增强尺度D(m,n)进行直方图统计，分别获取不同亮度增强尺度的概率统计，将直方图中概率最大的亮度增强尺度D′作为目标点，并获取该概率最大亮度增强尺度D′中所包括的像素点的灰度均值h′，根据该灰度均值h′以及原始视频图像中像素点的灰度值作为判断标准，采用下列均衡化函数对每个像素点的亮度分量进行均衡化处理：

式中，I_c(m,n)表示像素点(m,n)的均衡化处理后的亮度分量，I(m,n)表示像素点(m,n)的原始亮度分量，I_b(m,n)表示像素点(m,n)的增强处理后的亮度分量；h(m,n)表示原始图像中像素点(m,n)的灰度值，τ表示均衡系数，δ表示修正因子。

本发明上述实施方式，针对增强处理后的亮度分量中可能针对图像中较暗非细节部分的处理效果不明显的情况，容易造成图像的失真，因此首先根据亮度增幅筛选出容易存在失真的像素点，根据像素点的灰度信息，将灰度值较低且的容易失真像素点筛选出来，并采用直接的增强处理方式对其进行增强处理，能够降低图像在亮度调节后的失真效果，提高图像质量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，包括：

实时数据采集系统，设置在城市中心区，用于采集城市中心区的监测数据，其中所述监测数据包括配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

数据服务器，用于存储城市中心区的基础数据以及所述监测数据，其中所述基础数据包括设备台账、电网规格数据、地理信息系统数据、客户信息数据；

中央管理模块，用于通过大数据技术针对所述监测数据进行数据分析，输出数据分析结果，其中所述数据分析包括目标用户负荷预测，停电事件预警，配电设备运行状态预测；

智能展示模块，用于基于所述城市中心区的基础数据构建城市中心区的三维全景模型，并将所述监测数据以及所述数据分析结果在所述三维全景模型中展示。

2.根据权利要求1所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述智能展示模块包括：模型构建单元，数据整合单元；

所述模型构建单元，用于以地理信息系统数据为基础，根据城市中心区的地理信息构建三维全景模型，并根据关键设备位置信息、电网规划信息以及客户所在位置信息在所述三维全景模型中进行相应的标记；

数据整合单元，用于从数据服务器中获取所述实时数据采集系统采集的监测数据，在所述三维全精模型中相应的位置进行标记或展示。

3.根据权利要求1所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述中央管理模块包括大数据分析单元，

所述大数据分析单元，用于根据所述状态数据的历史数据以及该状态数据的变化趋势，分析预测所述状态数据的变化趋势；根据预测的状态数据分析潜在的异常信息。

4.根据权利要求1所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述实时数据采集系统包括：通信单元，采集单元；

所述采集单元，分布在城市中心区的不同位置，用于采集配电设备的状态信息，现场作业信息，停电事件信息，目标用户负荷信息；

所述通信单元，与所述采集单元无线连接，用于将所述采集单元采集的监测数据发送到所述数据服务器。

5.根据权利要求4所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述采集单元包括视频采集装置，用于采集电力现场的视频数据；

所述通信单元与所述视频采集装置连接，将所述电力现场的视频数据以及该视频采集装置的位置信息发送到数据服务器；

所述数据整合单元从所述数据服务器中获取该电力现场的视频数据，并根据该位置信息在所述三维全景模型的相应位置中进行展示。

6.根据权利要求5所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述数据整合单元还包括视频处理单元，

所述视频处理单元用于对所述电力现场的视频数据进行预处理，输出预处理后的视频数据；

数据整合单元将预处理后的视频数据在所述三维全景模型中进行展示。

7.根据权利要求6所述的基于大数据分析技术的一种城市中心区配电网可视化系统，其特征在于，所述视频处理单元进一步包括：

对接收的电力现场视频数据进行亮度调节处理，包括：

1)对视频数据进行分帧处理，获取每帧的视频数据图像；

2)针对每一帧的视频数据图像进行如下处理：

21)将视频数据图像从FGB颜色空间变换到HIS空间，获取该视频图像的色调分量H、饱和度分量S和亮度分量I；

22)针对视频图像的亮度分量I，对其进行全局亮度调节，输出全局亮度调节后的亮度分量I₁；

23)对输出全局亮度调节后的亮度分量I_a进行边缘平滑处理，估计该亮度分量I_a的照射分量Z和反射分量F；

24)将反射分量F进行均衡化处理，输出均衡化处理后的反射分量F_a；

25)将照射分量Z和均衡化处理后的反射分量F_a进行融合处理，得到增强处理后的亮度分量I_b；

26)对增强处理后的亮度分量I_b进行均衡化处理，得到均衡化处理后的亮度分量I_c；

27)根据色调分量H、饱和度分量S和均衡化处理后的亮度分量I_c合成新的HIS图像，并进一步转化到FGB颜色空间，输出该帧亮度调节处理视频数据图像；

3)将每一帧亮度调节处理视频数据图像进行整合处理，输出预处理后的视频数据。

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