1系统搭建的背景
众所周知,电网企业在电力调度、施工作业、防风减灾等多个领域都需要依赖实时而精准的气象数据。然而,目前的天气预报只是对城市的天气情况进行笼统预测,这个预测无法精确到各个具体地点。而且,天气预报只是事先预测,并不对任何地点真实发生的天气情况做实时监测汇报。现今,电力系统各项工作对精确气象信息的需求在不断提高,我们亟需一套足够精确且实时的气象监测系统,能使我们对所关注的任何地点的天气信息触手可得,并为我们提供精准且实时的天气服务。(包括但不限于监测、记录、提示、嵌入)
2系统基于电力平台的优势
巧合的是,在捕捉到电网企业对天气数据具有强烈需求的同时,我们发现电网企业在搭建微观气象监测系统中具有独特且巨大的优势。通过基于电力设施搭建系统可充分利用电力系统设施独有的几大内在价值,大大降低建设成本。
一是露天优势。户外电力网络设施直接面对风吹雨淋等气候征象,具备采集降雨、风力风向、气温等多种气象信息的先天优势。
二是信号优势。电力杆塔等设施所在地无线通信信号强,信号传输顺畅。在经历了配网智能化之后,电力设施上已广泛布设了足够多的通信传输网络,且电力的通信网络具有足够多的信息承载余量,这样就完全免去了一般气象站建设中的通信设施搭建及流量费用。
三是供电优势。配电网络设施如电线杆塔、配电站房本身具备强大的供电能力,气象数据采集设备围绕其搭载,取电方便。而常规气象站建设中一个很大的问题就是供电设施的搭建,若是野外气象站,往往采用太阳能板供电方案。(特点是:价格昂贵、维护麻烦、寿命短、供电不稳定)
四是场地优势。电力系统拥有非常庞大且分布广泛的各种电力硬件,可为微观气象监测系统的搭提供免费且宝贵的占地资源。
3系统的构造
如下图所示,本微观气象监测系统包括:气象数据采集设备(图中标注为1),安装于电力网络的各个节点(包括但不限于电力杆塔、配电站房等,图中标注为200),用于采集天气信息,以上天气信息包括但不限于降水、风力风向、气温等天气信息;通信设施(图中标注为2),安装于配电网络的各个节点,通信设施与气象数据采集设备信号连接;服务器(图中标注为3),与各个节点的通信设施信号连接,服务器可以时间为轴记录各个节点的天气信息,个人终端(图中标注为100)与服务器信号连接并可接收或读取服务器传来的天气信息。通过气象数据采集设备、通信设施、服务器及个人终端环环相扣,节点之间有机结合,产生矩阵效应,形成完整链条,最终构成一种基于电力服务全民的微观气象监测系统,以下简称系统。
4 系统的用途
4.1 指导施工
系统可用于电力施工及抢修,为电力工人提供智能的、实时的、准确的现场气象情况支撑,提升现场电力工作的工作效率和安全系数。电力作业普遍对现场的天气情况有较高要求,比如安规规定多项电力工作的现场风力不得大于5级。本系统可通过手机实时查看工作地点的天气情况,并可通过设置,向工作人员发出多种定制化提示。
4.2 抗风减灾
系统可用于抗风减灾,精准监控过境台风微观形态,减少台风对电力系统的破坏,减少电力系统经济损失,保障抗风抢险人员生命安全。福建地处东南沿海,常年遭遇台风。如何做好台风监测是电力系统的一项重要课题。本系统通过在分布广泛的电力杆塔上或配电站房上布局风力风向等气象监测仪,以点成面,形成台风监测矩阵,像一台显示器一样,将台风的准确形态刻画出来,成为电力系统抵御台风的一项利器。
4.3 水电调度
系统可服务于电力系统水电站调度。水力发电是经济性高的清洁能源,准确预测水电站的发电能力可减少对水力资源的浪费,提升并网电能的经济效益。本系统可通过读取水电站所在地及水电站上游流域相关的降水监测节点矩阵的数据,准确预测水电站上游的径流量,从而对水电站的发电能力做到精准把控。(注释:径流量与降水、地质结构相关,地质结构是定量,而降水是变量,所以只要降水数据足够精确就可以通过不断迭代的算法,使得对径流量的预测足够准确。而之前的水电站仅依赖笼统的降水数据,根本无法满足准确预测的要求。)
4.4 森林火灾
2020年3月31日,四川大凉山专业打火队接到任务,21名队员在一名当地向导的带领下,义无反顾地冲向火海。可又没想到,风向突变,22个人被大火包围。就在人们盼望着他们平安归来的时候,传来的却是一个痛心的消息:19 名年轻的救火英雄,牺牲了。本微观气象监测系统可布局于经常发生山火的林区,为消防员灭火时提供实时准确的微观风力风向图,即使风向突变,也可带领消防员及时走出危险的下风区。
4.5 雷电定位
雷电对电力系统的危害普遍且多发,对雷击点的定位是个全社会的命题(比如,雷击电力设施引发故障时若能准确定位雷击点将大大缩短抢修时长),而寻找雷击点却是一个极大的难题。微观气象监测系统可通过声光捕捉比较法,多节点响应,精确定位雷电,可使对雷击点的定位精度达到相当高的级别。
4.6 服务全民
系统所采集并记录到的降雨、风力风向、气温等天气大数据可广泛应用于居民生活生产各行各业。天气情况与你我的日常生活息息相关,每个人每天都有查看某个特定地点实时天气状况的需求,比如在考虑要不要开车去海边钓鱼,比如在考虑要不要去某个山区地带郊游,比如在考虑要不要回趟老家等等每人每天都时不时要遇到的场景。在做这些决策时我们都迫切需要知道目标地点的天气情况。现今基本人手一部手机,然而目前没有任何一款手机端应用能满足上述需求。本系统一旦建立完成,即可服务所在城市每位市民的日常所需,为每位市民提供其所要知道的任何地点的准确且实时的天气信息。
再例如,农业生产需要关注天气情况。本系统所得各地点的天气情况大数据日积月累,积少成多。该大数据对农民农业生产决策及农业科研人员分析研究至关重要。再举例,行车导航公司若接入读取本系统天气数据,即可收到不同地点的各自的实时的天气状况,为司机在行车途中提供精准天气导航,比如避开暴雨路径,避开狂风地带。再举例,天气情况会影响消费者消费习惯,精准的天气大数据可提供给当地商业调研机构分析使用。每个市民可以选择一个自己最关注的地点实时获取该地点的天气信息并享受相关定制服务(比定制可让自己手机收到“该地点下雨”或“该地点雨停”的提示),这个地点可以是自己的家,也可以是你上班的地点,也可使是你家的农田等等。当然用户也可以选择获取全市任何地点的准确天气信息。对于企事业单位,比如商业调研公司,可购买该城市所有地点全部采集器累积下来的一整年的天气大数据原始资料,用于非常广泛的科研或商业用途。
所以,本系统搭建后的用户需求将异常强烈且广泛。基于本系统出诞生出一款全民热捧的互联网APP产品。
5 意义与价值
国家在呼吁创新,电力系统在大力倡导提质增效,本系统是对提质增效的一次极佳响应。通过创造性的构思,挖掘出电力硬件的潜在价值,对内产生巨大经济效益,对外产生重大社会价值。系统为全社会提供了一种从未有过又每日皆需每人皆需的原始大数据。原始大数据的社会效益是巨大的,其社会效益是一级一级传导并不断累积的且无法用具体数值估量的。类似电能,电能是社会运转的源动力,每一度电有价,但每一度电对社会的贡献是无价的。