论时空大数据与智慧能源

论时空大数据与智慧能源33时空大数据与智慧能源一、新基建时代一、新基建时代•信息基础设施：包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以北斗和高分对地观测为代表的空天信息基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等•融合基础设施：主要指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转现产业数字化和数字产业化•创新基础设施：主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施，比如，重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等2时空大数据33时空大数据与智慧能源4天基信息的实时智能服务（PNTRC）大数据的兴起•NatureScience出版社分别于2008年、2011年出版了《BigData》、《D72000200420122020u2000~2003年完成第一代实验系统（北斗一代）。u2007~2012年，建设北斗导航定位系统（北斗二代，BDS共发射16颗卫星，14颗组网，其中5颗GEO卫星地区，2013年正式提供区域导航定位服务。IGSO卫星。8u保留了北斗一代的通信功能，提供短报文服务，一次可传送多达240个字节（120个汉字）的信息，北斗-3将达到1000个汉字。u采用B1/B2/B3三个频率调制信号和星基PPP技术，对于厘米级以上的高精度导航定位（载波相位整周模糊度解算）具有重要意义。u采用了高轨同步卫星、中轨卫星和倾斜轨道卫星相结合的轨道方案，对于亚太低纬地区和高纬地区的定位均比GPS有优势。室内外一体化高精度位置服务技术突破技术突破技术路线紧耦多源融合光源相机射频信号传感器射频信号音频蓝牙音频蓝牙定位 Acoustic9高精基准控制，紧耦多源融合：以分米级的高精度定位技术为控制，以无时不在的手机内置传感器和无处不有的磁场为纽带，全源紧耦融合12种声、光、电、场等定位源的不同组合，实现高可用优于1米的定位精度。…音频定位…音频定位米基于音频的高精度智能手机测距技术针对北斗信号无法穿透室内空间，室内定位精度低的难题，突破基于音频的智能手机室内定位技术，与目前广泛采用的蓝牙定位技术相比，其信号作用距离从5-10米扩大到50米，测距精度从2-5米提升到0.12米，是目前世界上可支持所有大众手机精度最高的定位技术，解决了室内定位精度低的难题。nn利用大众手机麦克风接收nChirp信号，工作频率在16-21KHz，带通滤波后普通人听不见,也不受环境声音影响。n信号发射设备的时钟蓝牙同步（1n测量距离差TDOA，亚米级的定位精度n信号覆盖能力：40-50m基于音频的高精度智能手机定位演示空天地传感器资源•地面移动测量系统和智能驾驶车上百万辆（光学和激光雷达•海上移动测量系统（光学、激光雷达和声纳•城市的各种智能传感器（中国视频头2000多万）机载;探地无所不在的物联网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无所不在的时空大数据时空数据获取将从空天地专用传感器扩展到物联网中上亿个无所不在的非专用传感器，从而产生前所未有的时空大数据：l城市出行轨迹大数据；数字孪生数字孪生智慧城市可为人类生存繁衍、经济发展、新能源建设、社会交往和文化享受等诸多方面提供各种智能化的服务：实现低碳、绿色、可持续发展2时空大数据33时空大数据与智慧能源智慧电网数字孪生：充分利用电力系统物理模型、先进计量基础设施的在线量测数据、无人机巡线和机器人巡查加上电力系统历史运行数据，并集成电气、计算机、通信、气候、经济等多学科知识，进行的多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程，通过在虚拟空间中完成对智能电网的映射，反映智能电网的全生命周期过程。电力巡检机器人能够实现对变电、输电、配电设备进行全天时、全方位、全自主智能巡检和安全防护，包括自动巡逻、智能读表、图像识别、红外测温、实时视频回传等功能，以人工智能先进化手段代替传统人工完成电站巡检及设备查明工作，降低人员安全风险，保障电网本质安全，提升电网智能化巡检技术水平。类别参数722×458×960(mm长×宽×高）60mK成功研制系列化无人机电力巡检成套软硬件装备，搭载于多型国产大、中、小型无人机平台。率先在大电网开展常态化、规模化巡检应用。6个型号智能巡检吊舱6个型号智能巡检吊舱适配于大、中、小各型无人机线路巡检/有人机巡检技术指标首次实现机巡线路技术指标首次实现机巡线路提升6倍以上指标现有巡检手段本项目智能诊断技术单源数据人工判别为主多源数据融合自动判别13大类，40小类故障，准确率达92%巡检数据融合技术像素级别亚像素级别智能诊断处理效率离线处理在线处理技术成果专利9项专利9项软著18项输电领域高被引论文论文16篇输电领域高被引论文 电力走廊无人机巡检与智能监测系统u15个省市及地区nu15个省市及地区n经济效益超2亿n巡检线路约2000okmn巡检里程超5000okm云南高海拔雨雾巡检山东冰冻灾害巡检海鸥台风应急海鸥台风应急巡检澳门回归供电保障三个关键技术环节对实物系统的量对实物系统的量测感知数字空间数字空间建模仿真分析仿真分析决策三个关键技术环节对实物系统的量对实物系统的量测感知数字空间数字空间建模仿真分析仿真分析决策三维实时监控画面三维实时监控画面28实际飞行情况28实际飞行情况 电网是关系国计民生和国家安全的战略性基础设施，安全、经济、高效的数字电网是“数字中国”建设的重要内容，需要准确、即时的时空信息服务结构复杂规模庞大结构复杂规模庞大供电面积848万km2供电面积848万km2设备数量15.2亿欧美国家最大电网设备数量不超过1.5亿问题问题难点难点严重阻碍物理电网向全数字化智能电网转型升级为复杂大电网提供全面、即时和准确的时空信息服务是世界性难题问题与难点创新与突破平台与服务应用推广电网时空信息服务网络电网时空信息服务平台电网如何在电气与地理双空间统一表达电气状态的瞬变如何实时反电网时空信息服务网络电网时空信息服务平台电网如何在电气与地理双空间统一表达电气状态的瞬变如何实时反映到数字电网电网资源信息如何进行高效可信更新运维检修故障抢修时空拓扑秒级实时重构技术防灾减灾可信高效客户服务更新技术客户服务体系该平台基于云架构实现了电网时空信息的统一建模、秒级分布式存储容器虚拟化微应用运行框架内存计算框架【专利2-9、2-12、2-14；论文B12、B19、B21；标准C12-14；软著D7、D10】分布式存储容器虚拟化微应用运行框架内存计算框架3440个移动应用桌面应用Web应用448个基础服务 建立了由27个主干节点、1000多台服务器、10万多个操作节点构成的电网时空信息服务网络10万多个操作节点10万多个操作节点27个主干节点27个主干节点1000多台服务器为70多万用户提供日均1000多万次时空信息服务，全球规模最大、服务频次最高、性能最好 全面支撑电网规划、基建、生产、运维、调度、抢修、客服、防灾减灾、应急指挥、保供电等36个电网核心业务应用智慧电网运营脑SmartSmartGrid智慧电网1、数字化（第一阶段）通过空天地一体化移动测量手段（无人机、移动测量车、背负式单兵等可快速完成厂区数字孪生三维地图构建，实现三维可视化的运维管理模式。2、智能化（第二阶段）在实现场景高精度数字化基础上，通过物联网技术使石油天然气厂区内所有的设备设施3、智慧化（第三阶段）实现无人巡检机器人、无人矿卡等自动驾驶应用，逐步实现无人巡检、无人操作和智慧运行数字孪生数据采集设备移动测量车室内小推车无人机倾斜摄影系统移动测量车室内小推车道路勘查箱背负式单兵自主测图机器人道路勘查箱背负式单兵通过精细化三维模型对石油天然气工厂的进行描述通过精细化三维模型描述石油天然气工厂物理资产的功能位置、机械特性、工艺特性、物理组成等本体属性。对工厂主要资产、设施进行工程级和仿真级三维建模，对重点设备建立可拆解的工程级模型。对石油天然气厂区生产活动涉及的要素进行模型抽象，解决生产、能源、工艺、安全、环保等各专业在指标粒度、空间属性、时间属性、数据层次不一致的问题。•空间位置•空间位置•外观形象1、厂区内环境监测2、安防监控3、火灾应急预案制定建设全面智能化厂区，使厂区的资产管理、生产管理、运维管理提质增效！优势特点家/运维人员调动平台、专网终端/APP石油危化品厂区防爆巡检机器人立得空间石油厂区巡检机器人能够实现对天然气集站、成品油库、石油炼化厂等场景进行全天时、全方位、全自主智能巡检和安全防护，包括自动巡逻、气体泄漏识别、图像识别、红外测温、实时视频回传等功能，以人工智能先进化手段代替传统人工完成巡检及设备查明工作，降低人员安全风险，保障厂区本质安全，提升能源厂区智能化巡检技术水平。石油危化品厂区防爆巡检机器人全天候自主巡检及路径规划，智能避障产品功能1、机器人可以按照设定的路线，实现自主导航行走功能2、支持建图范围内任意点之间路径导航3、遇障碍后可更新路径规划并智能避障4、可以便捷的增删改巡检点和巡检路线石油危化品厂区防爆巡检机器人产品功能智能实时测温、及时发现设施缺陷配备高清红外相机、热成像系统，能够对相机实时画面中任意点、任意区域进行实时测温数据分析，实现设备温度与安全阀值对比判断及时发现设备缺陷并报警石油危化品厂区防爆巡检机器人产品功能能够将厂区设备的状态数据、趋势状态、现场实景情况、全息地理信息、设备责任人等信巡检数据实时传输至本地监控后台，并完成数据的分析处理及预警、告警等功能，实现电站设备状况一目了然。还可对历史数据进行汇曲线和可视化报表，还可以自动生成故障报表。配套专业智能管控平台便携式背包数据采集设备立得空间便携式背包数据采集设备是集多线激光Lidar，全景相机、惯性导航设备、同步控制器等多传感器于一体，以移动测量系统技术为基础，专门针对天然气集站、成品油库、石油炼化厂等场景完成高精度三维激光全景数据采集。三维高精度点云模型采集、处理、出图，软件自动化一键式处理便携式背包侠便携式背包侠通过背包侠采集的带高精度坐标信息的全景影像及三维点云能够让巡检机器无人机自动盘煤、盘土石方在煤场条形煤剁上方规划无人机飞行路径，通过SLAM算法使无人机具备室内自主导航飞行能力，其搭载三维激光雷达设备执行飞行任务。通过飞行作业，结合激光雷达载荷对煤场进行实时扫描测量，计算出煤堆体积，盘点作业全程无需人工干预，不受限于工作面和工作地点，工作区域可以任意划定。u无人机盘煤/砂石料特点u背包盘煤/砂石料特点惯性导航设备——石油管道检测以装在任意一台石油管道中行驶的巡检机器人上，惯导装置能够将位置和姿态与里程计进行组合解算，判断输油管道是否发生形变、沉降、泄露等。基于立得LBS的时空信息云平台是以时间和空间的维度整合石油天然气企业业务数据，将各部门分散的孤岛数据逐步接入云平台进行清洗、汇聚、融合、管理与共享，形成大数据资源湖，可结合各部门的业务场景进行数据建模、挖掘、分析与可视化。时空信息云平台可以架构在任何一种公有云或私有云上，既可以作为独立的运营中心运营，也可以无缝链接各个部门的信息系统，支持第三方调用与二次开发，以开放架构服务于石油天然气各