(廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院,廣東 廣州 510990)
目前,隨著企業(yè)向集約化、經(jīng)濟(jì)化的方向發(fā)展,電力企業(yè)也在不斷地向大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展,如何挖掘電力大數(shù)據(jù)的潛能,對(duì)電力企業(yè)安全、可靠的運(yùn)行,具有十分重要的作用。電力系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)主要有電力流、業(yè)務(wù)流以及故障流等數(shù)據(jù),在具體的應(yīng)用中,需要對(duì)有用的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行挖掘,才能為電力企業(yè)的發(fā)展提供決策服務(wù)。電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用架構(gòu)包括各個(gè)環(huán)節(jié),主要由電力數(shù)據(jù)的采集、MIS系統(tǒng)、電能計(jì)量系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)等構(gòu)成,具體如圖1所示。
圖1 電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)圖
電力大數(shù)據(jù)在電力企業(yè)中具有十分廣泛的應(yīng)用,在單獨(dú)的電網(wǎng)系統(tǒng)中,可以通過(guò)子網(wǎng)的單獨(dú)應(yīng)用來(lái)提升其使用的價(jià)值,如果應(yīng)用于電力檢測(cè)系統(tǒng)中,可以直接對(duì)電路系統(tǒng)的在線(xiàn)狀態(tài)、在線(xiàn)診斷等進(jìn)行分析,也可以與其他電力管理系統(tǒng)融合在一起,如電力設(shè)備在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)融合TMRS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等系統(tǒng)融合,形成大數(shù)據(jù)的信息采集系統(tǒng),通過(guò)利用此平臺(tái)對(duì)電力數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析,就可以形成電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)線(xiàn)損分析系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中存在的問(wèn)題,挖掘電力系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。
1)電力大數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。隨著電網(wǎng)企業(yè)信息化建設(shè)的不斷加快,各種電力管理呈現(xiàn)出系統(tǒng)化發(fā)展的趨勢(shì),例如計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等在電力企業(yè)中的應(yīng)用也在不斷加大。但是,在不同的省級(jí)電網(wǎng)部門(mén)之間,信息化的建設(shè)都是獨(dú)立建設(shè),缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范;而且同一個(gè)電力企業(yè)內(nèi)部,往往根據(jù)需求,開(kāi)發(fā)性能單一、可擴(kuò)展性比較差的專(zhuān)用通信系統(tǒng),它們?cè)陂_(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上存在很大的差異,導(dǎo)致開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)很難形成共享,信息不能兼容,在整個(gè)電網(wǎng)中,形成了一個(gè)個(gè)“信息孤島”,從而影響整個(gè)國(guó)家電力發(fā)展的戰(zhàn)略。
在電網(wǎng)企業(yè)中,電網(wǎng)的調(diào)度中心運(yùn)行方式與電力自動(dòng)化控制、繼電保護(hù)等電力管理部門(mén)都有單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù),不同的部門(mén)之間采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)編碼格式與存儲(chǔ)模式,缺乏統(tǒng)一有效的數(shù)據(jù)管理模式與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)系統(tǒng),導(dǎo)致在企業(yè)的內(nèi)部也不能有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)不能有效地發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。這樣,在企業(yè)的內(nèi)部電網(wǎng)中就形成了“一個(gè)電網(wǎng),多套數(shù)據(jù)”的問(wèn)題,對(duì)電網(wǎng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展十分不利。
2)電網(wǎng)企業(yè)直接的數(shù)據(jù)協(xié)作比較困難。在現(xiàn)代電網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展中,特別是智能電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展中,只有電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部各個(gè)部門(mén)以及電網(wǎng)企業(yè)之間相互協(xié)調(diào)、相互協(xié)作,才能夠有效地完成電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)動(dòng);統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理、運(yùn)營(yíng)等,只有在電力大數(shù)據(jù)統(tǒng)一運(yùn)行與管理的情況下才能夠?qū)崿F(xiàn)。例如電力數(shù)據(jù)需要從一個(gè)部門(mén)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部門(mén)時(shí),或者數(shù)據(jù)從上級(jí)發(fā)送到下級(jí)以及不同的部門(mén)在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享時(shí),如果數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、格式等不同,就會(huì)導(dǎo)致不同的部門(mén)之間數(shù)據(jù)不同共享,這樣就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)在調(diào)度、運(yùn)行與管理等方面存在問(wèn)題,進(jìn)而也會(huì)使得電網(wǎng)之間的相互協(xié)作變得困難。
3)電力大數(shù)據(jù)發(fā)展與電力企業(yè)的發(fā)展不一致。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,電力企業(yè)的各種數(shù)據(jù)也在不斷地集成與統(tǒng)一。目前,電力企業(yè)正朝著智能化、信息化方向邁進(jìn),在不同的管理方式中,都需要大數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)提高電網(wǎng)的管理效率。智能電網(wǎng)的高效安全可靠的運(yùn)營(yíng),需要對(duì)產(chǎn)生的電路大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,在電力企業(yè)設(shè)備建設(shè)的過(guò)程中,不同的區(qū)域往往會(huì)采用不同的電力設(shè)備,在不同的區(qū)域與地點(diǎn),就會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化與半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù),如何有效實(shí)現(xiàn)這些電力大數(shù)據(jù)的融合,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一與共享,成為電力企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題。因此,在電力企業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,需要解決電力大數(shù)據(jù)與電力企業(yè)統(tǒng)一管理的標(biāo)準(zhǔn),將多源異構(gòu)的電力大數(shù)據(jù)融合在一起,形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),才能實(shí)現(xiàn)電力大數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、交換共享。
SOA(service-oriented architecture,面向服務(wù)架構(gòu))是一種架構(gòu)模型,主要采用組件式的結(jié)構(gòu),采用分布式粗粒度的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合與代用。SOA采用的基礎(chǔ)服務(wù),具有粗粒度、松耦合的特征,它是一個(gè)組件模型,通過(guò)構(gòu)件之間的相互組合,可以有效地實(shí)現(xiàn)各種功能的組合與調(diào)用,通過(guò)對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì),采用標(biāo)準(zhǔn)化的通信數(shù)據(jù)接口,可以實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)調(diào)用,采用SOA技術(shù)可以有效解決電力大數(shù)據(jù)的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
SOA技術(shù)的核心是Web Services,是一種標(biāo)準(zhǔn)的編程模塊,可以在不同的平臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,十分方便給松耦合、異構(gòu)平臺(tái)之間提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)采用HTTP協(xié)議與XML格式,在安全訪(fǎng)問(wèn)范圍內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的調(diào)用,就可以有效避免不同企業(yè)之間應(yīng)用防火墻,而導(dǎo)致不能訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)的情況。
Web Service是一個(gè)開(kāi)放的技術(shù)協(xié)議,十分方便在電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互,從而能夠有效實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的交換與共享。采用SOA能夠?qū)⑿枨蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行封裝,然后利用API技術(shù),方便請(qǐng)求者調(diào)用該數(shù)據(jù),結(jié)合SOA技術(shù),可以充分利用其優(yōu)勢(shì)來(lái)構(gòu)建電力大數(shù)據(jù)融合服務(wù)平臺(tái),將電力企業(yè)不同部門(mén)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理,然后利用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和接口進(jìn)行封裝,以方便不同的企業(yè)用戶(hù)來(lái)調(diào)用相關(guān)的數(shù)據(jù),從而能夠?qū)崿F(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合與調(diào)用。
2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
結(jié)合電力系統(tǒng)的具體應(yīng)用系統(tǒng),在平臺(tái)的管理中,主要由系統(tǒng)的管理者、服務(wù)發(fā)布者與請(qǐng)求者等構(gòu)成,系統(tǒng)的功能主要包括用電負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電預(yù)測(cè)、MIS信息管理系統(tǒng)、用戶(hù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等相關(guān)部分,服務(wù)提供者可以根據(jù)系統(tǒng)管理的需要發(fā)布信息,服務(wù)代理是將發(fā)布的信息進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì),形成目標(biāo)索引,方便用戶(hù)可以快速查詢(xún)到相應(yīng)的信息,系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。
圖2 基于SOA電力大數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用Web Service技術(shù)作為各個(gè)不同系統(tǒng)的接口通信,并建立通信協(xié)議,然后構(gòu)建數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)采用WSDL發(fā)布服務(wù)信息,利用UDDI將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合處理,形成服務(wù)檢索,然后利用SOAP技術(shù)在各個(gè)組件之間進(jìn)行服務(wù)調(diào)用,運(yùn)用WSFL構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)流程,將整個(gè)電力大數(shù)據(jù)系統(tǒng)有機(jī)地整合在一起,將分散的、弱藕合的不同系統(tǒng)的用戶(hù)主體聯(lián)系到一起,并對(duì)它們中一些無(wú)序、海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,使得他們之間形成一個(gè)相互支持、協(xié)同的有機(jī)整體。
2.2.2 系統(tǒng)功能
基于SOA技術(shù)的電力大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中,需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一處理、統(tǒng)一分析等,結(jié)合系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的要求,可以將系統(tǒng)平臺(tái)分為數(shù)據(jù)層、交換層、集成層和用戶(hù)層等,如圖3所示。數(shù)據(jù)層的主要功能是對(duì)不同電力系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)與電力模型進(jìn)行分析,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始處理,交換層的功能是完成異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理,并將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)XML處理,在數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)處形成不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,集成層主要由3個(gè)中心構(gòu)成,將各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求調(diào)用相關(guān)的數(shù)據(jù),它主要包括平臺(tái)管理中心、數(shù)據(jù)中心與交換中,它們的作用就是負(fù)責(zé)不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的調(diào)用、流程控制與數(shù)據(jù)路由管理,同時(shí)ODS中心還要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)用與備份,用戶(hù)層的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)、登錄、查詢(xún)與數(shù)據(jù)的處理。
圖3 基于SOA技術(shù)電力大數(shù)據(jù)融合平臺(tái)架構(gòu)
在電力大數(shù)據(jù)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合平臺(tái)中,由于采用了XML技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換,同時(shí)采用Web Service技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)接口服務(wù),提高了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理的效率,該系統(tǒng)平臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)。
1)兼容性。系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)中采用了XML技術(shù)作為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式,有效地解決了不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)編碼不同的問(wèn)題,通過(guò)XML技術(shù)對(duì)來(lái)自不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)的交換平臺(tái)中進(jìn)行處理,能夠快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與共享,同時(shí)也便于用戶(hù)查詢(xún)。
2)松耦合性。在系統(tǒng)的平臺(tái)中,采用Web Service進(jìn)行通信,使得不同系統(tǒng)之間的耦合比較松,如果系統(tǒng)平臺(tái)中出任何一部分出現(xiàn)問(wèn)題,都不會(huì)影響其他系統(tǒng)的正常工作,而且采用Web Service技術(shù),能夠快速保證系部不同部分之間的連接,具有良好的擴(kuò)展性。
在電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)中,采用SOAP系統(tǒng)架構(gòu),充分利用XML技術(shù)作為多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)接口,實(shí)現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換,采用Web Service作為平臺(tái)各層的通信標(biāo)準(zhǔn),能夠快速地對(duì)電力大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,有效實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)共享,對(duì)消除不同部門(mén)之間的“信息孤島”現(xiàn)象,具有十分重要的作用。