一种抽水蓄能电站环境变化的立体监测预警系统和方法与流程

本发明专利申请属于新能源与储能，具体涉及一种抽水蓄能电站环境变化的立体监测预警系统和方法。

背景技术：

1、抽水蓄能是目前电力系统中最为成熟的大规模储能工具，具有灵活的调峰和调频性能，在以新能源为主体的新型电力系统中具有重要的作用，对保障电力系统安全、促进新能源大规模发展和消纳利用具有重要作用。抽水蓄能电站建设周期长，一般从开工建设到投产要经历5-8年，同时抽水蓄能电站本身建设地点又多在山区，施工过程复杂，涉及工程量巨大的上下水库、大坝、地下洞室的开挖填筑和大量的弃渣堆填和高边坡工程，在漫长的工程建设期内，抽水蓄能电站核心区的地形地貌和植被环境会随着工程建设进度的推进发生重大的变化，复杂的空间环境给工程建设期的安全监测和防护带来的重大难题，未知的风险和突发的情况可能会对工程建设安全造成严重威胁，而且与其他行业相比，抽蓄工程的输水系统、排水系统、地下主副厂房、交通及通风洞等地下洞室的种类和工程量比较大，所占建设工期比较长，受地质条件不确定性的影响，安全隐患比较多，施工风险比较高，是建设安全中的重点监控对象。

2、传统的抽水蓄能电站环境与水工结构的安全监测主要采取埋设常规应力应变传感器的方式，存在监测时间有限、监测空间有限等局限性，或者采用卫星遥感、无人机与地面传感器联合进行大坝、边坡形变的单一内容的监测，无法实现抽水蓄能电站的动态全面感知，需要无效或者低效的监测投入及人工作业强度，难以满足长期施工过程中对抽蓄电站水工结构安全、环境变化、施工进度、水土保持等进行全面动态感知与立体监测预警的需要。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明专利申请提出了一种抽水蓄能电站环境变化监测预警子站，包括：数据采集模块和监测预警模块；

2、所述数据采集模块，用于在多个空间尺度上采集多个时间尺度的抽水蓄能电站中用于展现环境变化的多元感知数据并存储；

3、所述监测预警模块，用于判断多元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示；还用于将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站。

4、作为优选的，所述数据采集模块包括：监测传感器模块和业务数据系统；

5、所述监测传感器模块，用于在多个空间尺度上采集多个空间尺度的抽水蓄能电站的多元感知数据；

6、所述业务数据系统，用于存储所述监测传感器模块所采集的多元感知数据。

7、作为优选的，所述多元感知数据包括：抽水蓄能电站的地上形变变化信息、立体监测信息、结构状态变化信息以及地下温度变化和形变信息。

8、作为优选的，所述监测传感器模块包括：卫星遥感数据采集模块、无人机数据采集模块、地面数据采集模块以及分布式光纤数据采集模块；

9、所述卫星遥感数据采集模块用于采集抽水蓄能电站在卫星遥感采集周期上的地面上的地上形变变化信息，并基于地上形变变化信息确定抽水蓄能电站的重点监测范围；

10、所述无人机数据采集模块，用于采集抽水蓄能电站的重点监测范围在无人机采集间隔上的地面上的立体监测信息；

11、所述地面数据采集模块，用于采集抽水蓄能电站的重点监测范围在地面变化周期上地面上的结构状态变化信息；

12、所述分布式光纤数据采集模块，用于采集抽水蓄能电站的重点监测范围在光纤采集间隔上的地面下的地下温度变化和形变信息。

13、作为优选的，所述地上形变变化信息包括以下的一种或多种：施工进度的地上形变变化信息、用地红线控制的地上形变变化信息、环境保护的地上形变变化信息以及水土保持的地上形变变化信息；

14、所述立体监测信息包括以下的一种或多种：植被的立体监测信息、建筑物的立体监测信息、弃渣堆放的立体监测信息、道路的立体监测信息以及人员违章的立体监测信息；

15、所述结构状态变化信息包括以下的一种或多种：水工结构内部的结构状态变化信息；

16、所述地下温度变化和形变信息包括以下的一种或多种：库盆沉降的地下温度变化和形变信息、大坝的地下温度变化和形变信息、弃渣场的地下温度变化和形变信息、边坡的地下温度变化和形变信息以及隧洞围岩的地下温度变化和形变信息。

17、作为优选的，所述监测预警模块包括：安全监测模块和预警管理模块；

18、所述安全监测模块，用于通过阈值实时判断每一元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示；

19、所述预警管理模块，用于将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站。

20、基于同一发明构思，本发明专利申请还提出了一种抽水蓄能电站环境变化监测预警方法，包括：

21、在多个空间尺度上采集多个时间尺度的抽水蓄能电站中用于展现环境变化的多元感知数据并存储；

22、判断多元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示，并将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站。

23、作为优选的，所述在多个空间尺度上采集多个时间尺度的抽水蓄能电站中用于展现环境变化的多元感知数据并存储，包括：

24、在多个空间尺度上采集多个空间尺度的抽水蓄能电站的多元感知数据；

25、将所采集的所述多元感知数据进行存储。

26、作为优选的，所述多元感知数据包括：抽水蓄能电站的地上形变变化信息、立体监测信息、结构状态变化信息以及地下温度变化和形变信息。

27、作为优选的，所述在多个空间尺度上采集多个空间尺度的抽水蓄能电站的多元感知数据，包括：

28、采集抽水蓄能电站在卫星遥感采集周期上的地面上的地上形变变化信息，并基于地上形变变化信息确定抽水蓄能电站的重点监测范围；

29、采集抽水蓄能电站的重点监测范围在无人机采集间隔上的地面上的立体监测信息；

30、采集抽水蓄能电站的重点监测范围在地面变化周期上地面上的结构状态变化信息；

31、采集抽水蓄能电站的重点监测范围在光纤采集间隔上的地面下的地下温度变化和形变信息。

32、作为优选的，所述地上形变变化信息包括以下的一种或多种：施工进度的地上形变变化信息、用地红线控制的地上形变变化信息、环境保护的地上形变变化信息以及水土保持的地上形变变化信息；

33、所述立体监测信息包括以下的一种或多种：植被的立体监测信息、建筑物的立体监测信息、弃渣堆放的立体监测信息、道路的立体监测信息以及人员违章的立体监测信息；

34、所述结构状态变化信息包括以下的一种或多种：水工结构内部的结构状态变化信息；

35、所述地下温度变化和形变信息包括以下的一种或多种：库盆沉降的地下温度变化和形变信息、大坝的地下温度变化和形变信息、弃渣场的地下温度变化和形变信息、边坡的地下温度变化和形变信息以及隧洞围岩的地下温度变化和形变信息。

36、作为优选的，所述判断多元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示，并将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站，包括：

37、通过阈值实时判断每一元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示；

38、将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站。

39、基于同一发明构思，本发明专利申请又提出了一种主站，包括：外网主站和内网主站；

40、所述外网主站与所述内网主站通信连接；

41、所述外网主站，用于将所接收的各个抽水蓄能电站环境变化监测预警子站的每一元感知数据对应的预警状态进行外网展示；

42、所述内网主站，用于将外网主站所接收的每一元感知数据对应的预警状态进行内网展示和维护。

43、基于同一发明构思，本发明专利申请再提出了一种主站数据处理方法，包括：

44、将所接收的各个抽水蓄能电站环境变化监测预警子站的每一元感知数据对应的预警状态进行外网展示；

45、将外网主站所接收的每一元感知数据对应的预警状态进行内网展示和维护。

46、基于同一发明构思，本发明专利申请再提出了一种抽水蓄能电站环境变化的立体监测预警系统，包括主站以及与主站通信连接的一个或多个抽水蓄能电站环境变化监测预警子站；

47、所述抽水蓄能电站环境变化监测预警子站为上述的任一项抽水蓄能电站环境变化监测预警子站；

48、所述主站为上述的主站。

49、与最接近的现有技术相比，本发明专利申请具有的有益效果如下：

50、本发明专利申请提供了一种抽水蓄能电站环境变化的立体监测预警系统和方法，包括：数据采集模块和监测预警模块；所述数据采集模块，用于在多个空间尺度上采集多个时间尺度的抽水蓄能电站中用于展现环境变化的多元感知数据并存储；所述监测预警模块，用于判断多元感知数据的预警状态为正常或者异常，并在预警状态为异常的时候进行警示；还用于将每一元感知数据对应的预警状态传递到外接的主站；本发明专利申请利用多种手段采集多个时间尺度、多个空间尺度的抽水蓄能电站中用于展现环境变化的多元感知数据，并依据这些多元感知数据进行预警，构建多个时间尺度、多个空间尺度的多源立体感知体系，从不同的时间尺度和空间尺度上进行互相补充，实现抽水蓄能电站水工结构与环境的动态全面感知，减少无效、低效的监测投入和人工作业强度，满足长期施工过程中对抽蓄电站水工结构安全、环境变化、施工进度、水土保持等进行全面动态感知与立体监测预警需要。