一种利用云计算技术应用于工程设计的方法

技术领域

本发明涉及工程设计技术领域，具体涉及一种利用云计算技术应用于工程设计的方法。

背景技术

云计算技术是基于互联网发展而产生的一种数据管理技术，该技术可分割复杂数据为若干子程序，通过云计算服务器加以分析，并向用户数据处理系统反馈结果。云计算技术数据分析处理能力极为强大，能够将更加快捷、方便的服务提供给用户，有利于节约用户精力与时间。

随着我国经济发展的不断加快，人们的生活水平不断提高，对电能的需求也不断攀升，这也就需要对电力工程的线路设计进行不断的优化，进一步拓展电力工程的发展建设，以用来满足人们日益增长的电能需求，线路规划涉及的计算量大，因此适合与云计算技术结合快速进行电力线路设计，提高工程设计的效率。

目前的电力线路规划需要进行人为采集线路数据，耗时时间长且数据量易存在遗漏，导致线路规划不合理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用云计算技术应用于工程设计的方法，以解决现有技术中人为采集线路数据，耗时时间长且数据量易存在遗漏，导致线路规划不合理的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种利用云计算技术应用于工程设计的方法，包括以下步骤：

步骤S1、利用云计算对电力线路的安全环境进行分析及优化；

步骤S2、利用云计算对电力线路的制造成本进行分析及优化；

步骤S3、利用云计算对电力线路建造地点的人文环境进行分析及保护。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1，利用云计算对电力线路的安全环境进行分析及优化的具体方式：

步骤S101、规划电力线路：利用云计算进行GIS三维建模地图获得电力线路区域的所有电力线路，对所述电力线路进行距离、弯曲数、弯度度的计算，根据施工难度和建造成本选择合适的电力线路在GIS三维建模地图中显示；

步骤S102、规划线路铺设材料：根据电力线路的直线数、弯曲数选择相对应的铺设材料，并在GIS三维建模地图中进行标记；

步骤S103、规避恶劣气候：利用机器学习算法根据大量的云端气候数据建立气候数据表，在GIS三维建模地图中进行标记，用以实时调整电力线路走向，获得最佳电力线路规划；。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2，利用云计算对电力线路的制造成本进行分析及优化的具体方式：

步骤S201、线路成本计算：统计电力线路中的直线数和弯曲数，分别计算符合安全系数的多种材料的成本，并多个材料的成本进行性价比计算；

步骤S202、维护成本计算：根据线路材料种类、维护方式和使用年限，分别计算维护成本；

步骤S203、电力收益计算：根据电力线路辐射到的家庭数、家庭用电量和损耗量计算获得电力线路产生的电力收益。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3，利用云计算对电力线路建造地点的人文环境进行分析及保护具体方式为：

步骤S301、标注保护地点：在GIS三维建模地图中标记出历史古迹、学校，以提醒施工方规避；

步骤S302、标注规避时间：在GIS三维建模地图中标记出学校、居民楼下班高峰路段需要规避的时间点，用以提醒施工方合理规划施工时间避免延长施工时限。

作为本发明的一种优选方案，包括一种工程设计系统，所述工程设计系统包括电力线路监测无线传感器网络、云计算后台服务器和移动终端，

电力线路监测无线传感器，用于网络采集电力线路规划范围内的气候数据、GIS建模的地理数据，并将采集到的监测数据发送到所述云计算后台服务器；

云计算后台服务器，用于进行GIS三维建模、成本计算和路线规划的计算，以MapReduce计算模型为框架组合多个计算主机和服务器构建的具有高性能并行计算能力的大数据分布式系统，对监测数据进行数据分析在大数据分布式系统上会被切割成与计算主机相同数量的小型任务数量分配到各个计算主机和服务器中并行执行以提高运算效率；

移动终端，用于访问所述云计算后台服务器，实时查看电力线路的监测数据。

作为本发明的一种优选方案，所述云计算后台服务器包括数据通信单元、数据分析处理单元和数据存储单元，所述数据通信单元与所述数据分析处理单元连接，所述数据分析处理单元与所述数据存储单元连接。

作为本发明的一种优选方案，工程设计系统还包括用于采集电力线路视频流的监控终端，所述监控终端通过通讯网络与云计算后台服务器连接。

作为本发明的一种优选方案，所述的电力线路监测无线传感器网络为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集所述监测数据的电力线路监测节点、用于收集簇内电力线路监测节点发送的电力线路监测数据的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的电力线路监测数据和收集的电力线路监测数据融合后传递至基站，进而通过基站将收集的电力线路监测数据发送至云计算后台服务器。

作为本发明的一种优选方案，所述的电力线路监测无线传感器网络进行簇头节点竞选时，具体执行：

(1)电力线路监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应设定的阈值，则该电力线路监测节点当选为临时簇头节点；

(2)成功当选为临时簇头节点的电力线路监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

作为本发明的一种优选方案，所述电力线路监测无线传感器网络采集的监测数据传输到云计算后台服务器存储器进行存储。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明利用云计算技术对线路规划进行GIS三维建模，可视化程度高且成本分析、路线规划计算速率高，并且将采集信息的电力线路监测无线传感器网络采用簇头节点竞选时，可以全面高效的获得GIS建模所需的监测数据，为提高电力线路规划准确性和合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的工程设计系统结构框图。

图中的标号分别表示如下：

1-电力线路监测无线传感器网络；2-云计算后台服务器；3-移动终端；4- 监控终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本发明提供了包括以下步骤：

步骤S1、利用云计算对电力线路的安全环境进行分析及优化；

电力线路环境的分析及规划的原则是不增加施工成本，不影响工程工期的情况下，路径的选择要尽可能地保证线路用线最短、转弯最少、转弯度最小，并且对线路通过区域的人群用电情况进行统计和分析，保证线路的覆盖率，做到线路与电力用户直接的平均距离要达到最短。

所述步骤S1，利用云计算对电力线路的安全环境进行分析及优化的具体方式：

步骤S101、规划电力线路：利用云计算进行GIS三维建模地图获得电力线路区域的所有电力线路，对所述电力线路进行距离、弯曲数、弯度度的计算，根据施工难度和建造成本选择合适的电力线路在GIS三维建模地图中显示；

步骤S102、规划线路铺设材料：根据电力线路的直线数、弯曲数选择相对应的铺设材料，并在GIS三维建模地图中进行标记；

步骤S103、规避恶劣气候：利用机器学习算法根据大量的云端气候数据建立气候数据表，在GIS三维建模地图中进行标记，用以实时调整电力线路走向，获得最佳电力线路规划。

在GIS三维建模地图上规划电力线路，有效的增加了可视性，还可以进一步在对电力线路进行更高层级的规划；遇到不同的地形地貌和障碍的时候，要根据当地的地理环境合理布置线路，通过相应的对比和分析，从而选出最优化的线路方案。

进一步，在遇到特殊地理环境时，要对现场实际环境进行判断，如线路在经过山区的时候，要保证施工环境条件良好，对线路进行合理施工；还有在线路过河时，要尽量保持路径方向是和河水流行向垂直的等

步骤S2、利用云计算对电力线路的制造成本进行分析及优化；

所述步骤S2，利用云计算对电力线路的制造成本进行分析及优化的具体方式：

步骤S201、线路成本计算：统计电力线路中的直线数和弯曲数，分别计算符合安全系数的多种材料的成本，并多个材料的成本进行性价比计算；

导电线材料是输电线路中的重要元件，依靠导电线可以将电能输送至用户家中，并依靠它形成电力网络，平衡各地的电力供应，因此在电力系统供电中占有十分重要位置，因此需要计算导电性材料的性价比。

步骤S202、维护成本计算：根据线路材料种类、维护方式和使用年限，分别计算维护成本；

对于极寒地带等恶劣天气明显的地区，维护成本计算的必要性较大，否则会导致电路线路难以真诚投入使用。

步骤S203、电力收益计算：根据电力线路辐射到的家庭数、家庭用电量和损耗量计算获得电力线路产生的电力收益。

将电力收益与成本进行统筹计算，获得电力线路的真实成本，用以作为电力线路规划的参考基准。

步骤S3、利用云计算对电力线路建造地点的人文环境进行分析及保护。

所述步骤S3，利用云计算对电力线路建造地点的人文环境进行分析及保护具体方式为：

步骤S301、标注保护地点：在GIS三维建模地图中标记出历史古迹、学校，以提醒施工方规避；

步骤S302、标注规避时间：在GIS三维建模地图中标记出学校、居民楼下班高峰路段需要规避的时间点，用以提醒施工方合理规划施工时间避免延长施工时限。

通过标注加强对当地自然人文环境的了解，尽可能地减少对当地环境的污染和破坏，避免不必要的纠纷产生影响电力线路建造周期。

所述工程设计系统包括电力线路监测无线传感器网络1、云计算后台服务器2和移动终端3，

电力线路监测无线传感器1，用于网络采集电力线路规划范围内的气候数据、GIS建模的地理数据，并将采集到的监测数据发送到所述云计算后台服务器；

云计算后台服务器2，用于进行GIS三维建模、成本计算和路线规划的计算，以MapReduce计算模型为框架组合多个计算主机和服务器构建的具有高性能并行计算能力的大数据分布式系统，对监测数据进行数据分析在大数据分布式系统上会被切割成与计算主机相同数量的小型任务数量分配到各个计算主机和服务器中并行执行以提高运算效率。

移动终端3，用于访问所述云计算后台服务器，实时查看电力线路的监测数据。

所述云计算后台服务器1包括数据通信单元、数据分析处理单元和数据存储单元，所述数据通信单元与所述数据分析处理单元连接，所述数据分析处理单元与所述数据存储单元连接。

工程设计系统还包括用于采集电力线路视频流的监控终端4，所述监控终端通过通讯网络与云计算后台服务器2连接。

所述的电力线路监测无线传感器1网络为分簇结构的无线传感器网络，包括用于采集所述监测数据的电力线路监测节点、用于收集簇内电力线路监测节点发送的电力线路监测数据的簇头节点，还包括基站，该簇头节点将自身采集的电力线路监测数据和收集的电力线路监测数据融合后传递至基站，进而通过基站将收集的电力线路监测数据发送至云计算后台服务器。

所述的电力线路监测无线传感器1网络进行簇头节点竞选时，具体执行：

(1)电力线路监测节点在0到1之间随机选择一个数，如果随机选择的数小于对应设定的阈值，则该电力线路监测节点当选为临时簇头节点；

(2)成功当选为临时簇头节点的电力线路监测节点进一步竞选为簇头节点，若两个临时簇头节点的间距小于其中S为监测区域面积，M为设定的最优簇头节点数目，则该两个临时簇头节点互为邻居临时簇头节点，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

进一步采用分簇路由策略，其中设定了簇半径的计算公式，使得能量等级权重较大或者距离基站较远的簇头节点对应的簇半径较大，输电线路监测节点根据簇半径选择合适的簇头节点，从而能量等级权重较大的簇头节点可以担负更多的输电线路监测数据传输任务，并且距离基站较近的簇头节点可以节省更多能量用于转发簇间的输电线路监测数据，有效延长无线传感器网络的生命周期。

所述电力线路监测无线传感器1网络采集的监测数据传输到云计算后台服务器2存储器进行存储。

云计算后台服务器的资源共享、虚拟化、可扩展性等提高监测系统的兼容性，输电线路监测数据通过云计算后台服务器进行分析处理和存储，不仅减少了监测系统部分软硬件的投入和维护，节约了成本，增加了系统的可靠性，而且还充分利用云计算后台服务器的资源，实现输电线路监测数据的共享。

本发明利用云计算技术对线路规划进行GIS三维建模，可视化程度高且成本分析、路线规划计算速率高，并且将采集信息的电力线路监测无线传感器网络采用簇头节点竞选时，可以全面高效的获得GIS建模所需的监测数据，为提高电力线路规划准确性和合理性。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。