面向PMIS的松耦合電纜數據庫設計

摘 要:城市電力電纜數據庫重點在于電纜及其相關設施的自然屬性管理，數據相對穩定而且呈現獨立性。PMIS重點在于供電企業的業務流程管理，其數據和流程的動態性強。為了實現兩者的優勢互補，本文的城市電力電纜數據庫設計中以電氣邏輯為線索，結合對應地物的地理參數，把握屬性最大化、邏輯完備性、粒度最小化和唯一標識符原則，實現了與PMIS松耦合總體結構，其中電纜設施分為電氣和土建兩大部分。在總體結構的基礎上提出了面向PMIS的數據交換和智能對接機制。

關鍵詞:電纜數據庫 PMIS 數據交換

中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0027-03

隨著電力企業的改革，供電企業從生產導向型向市場導向型慢慢轉變，即正在由以安全運行為中心轉變為以面向用戶、提高經濟效益為中心。在這種情況下，企業的信息化管理也就顯得尤為重要，企業中的管理機制將由分散型向集約化轉變，這對電力信息化建設提出了新的要求，也為PMIS真正在現代電力企業管理中發揮作用提供了契機。國內已經將PMIS廣泛應用到電力系統的各個領域，如:配電管理、輸電管理、電力設施管理、生產運行管理、停電管理、營業管理等。

在我國經濟的持續發展中，工業與民用負荷上升非常迅速，并且隨著電力用戶的增多以及電力用戶各方面需求的增多，電力輸配電線路及沿線設備也有了大幅度的增長。供電企業是電力系統的重要生產部門，承擔著送電、變電、配電和用電的重要任務，其生產業務和技術管理工作十分繁重，供電企業的一切安全生產管理都是圍繞設備開展的，而輸配電線路及設備的管理和維護又是重中之重。

根據信息化建設技術的發展和電力企業管理要求的日以繼夜提高，PMIS系統在全國各地電力系統得到廣泛應用。廣義的PMIS系統包括了電力數據管理以及基于電力數據而延伸的各類專業管理功能模塊，該系統是動態的，隨著管理要求和裝備技術的不斷提高呈現相應的動態變化。但PMIS的設計重點是企業運轉中的業務流程管理，對數量日益增多而且工況復雜多樣的電纜及管溝等隱蔽設備缺乏有效的管理模式，目前所有的管理模塊和數據只能提供粗略的、參考性的電纜數據(軌跡)，而無法提供指導設計、現場操作和搶修作業的精確、完整數據。電纜數據管理的重點是電氣設備在運行中的自然屬性管理，每一個特定的設備表現為特定的時空參數為基礎，以拓撲、類型、參數、狀態以及來源管理為內容，而且具有唯一性。PMIS系統和電纜數據兩者之間一定的兼容性，但也存在著很大的差異性，所以對電纜數據庫設計要求具有一定的獨立性，同時和PMIS具有互補性。PMIS的目的和功能建設要求對電纜數據管理具有指導作用，而電纜數據可以為PMIS系統提供扎實的運行基礎。

本文基于對目前PMIS系統管理內容的理解，結合電力企業日常業務工作的管理需求，根據本企業管理區域內普遍存在的電力及管溝實際建設情況和特點，以電纜的自然屬性管理為主要出發點，將相對穩定的電纜數據從高度動態的PMIS中進行一定的隔離，初步設計了一套面向PMIS的電纜數據模型，并分析討論了與PMIS對接的方案，以此為基礎開展了實驗性的嘗試工作，取得了部分具有積極意義的成果。

1 電纜數據模型設計

設計中，主要需要考慮的是電纜設施自然屬性的唯一性和仿真表達能力、電纜設施的關聯性、與PMIS系統(以及將來實現的其他高級應用)的兼容性，為此制定了以下原則。

1.1 設計原則

1.1.1 屬性最大化原則

電纜數據模型相對靜態，具有唯一性、真實性和長期性，其服務對象是更為面向最終用戶的高度動態的PMIS系統，不僅需要考慮需求的多樣性，而且要處理PMIS系統的動態適時性和功能要求的不確定性，包括隨著管理要求和裝備技術的提高而新增的功能要求。設計過程中需要預留足夠的表達能力，以適應需求多樣性和PMIS不確定性。為此，電纜數據模型不但具有日常工作涉及的電纜及其相關設備和附件的屬性，同時應該具有標準性和統一性的要求。本設計參照國網《生產管理系統設備代碼規范、設備參數規范、數據編碼規范》。

1.1.2 邏輯完備性原則

電纜數據模型以電纜為線索，也涉及以電纜聯結的諸多設備和附件，并按照實際聯結情況建立拓撲關系。電纜、設備和附件在物理上具有相互配合的邏輯性，從管理準確性和實用性角度出發，數據模型中對這種邏輯性不但要有表達能力，還需要能夠處理各種復雜工況引起的一些非標準邏輯，比如對不規范施工或應急搶修后所遺留存在的無規則關聯、異型工井、管孔錯位、臨時電纜等實際情況.

1.1.3 粒度最小化原則

電纜設施數據模型重點在于自然屬性管理，對于每單個設施需要從屬性上完備。另外從設施個體認定上，也需要按照物理存在進行最小粒度表達，比如以電纜工井立面的每一個管孔、每一個支架為管理對象，建立對應的算法和數據模型，從而可以滿足PMIS系統在多層次上的需求。

1.1.4 唯一性標識符原則

基于電力設施等管理對象為實際存在某個空間的唯一性確定的地物，為滿足PMIS系統以及其他管理系統的數據交換的準確性，避免運算分析中的對象沖突，在電纜數據模型設計中，每個設施在數據模型中都應當具有唯一標識和定義，適合于規?；L期化的科學管理。

1.2 數據模型總體結構(如圖1)

總體結構如圖1所示，設計中有以下幾個要點。

(1)電纜設施被分為電氣和土建兩大類型。這兩類設施在數據提交來源、施工管理和運行維護中都具有明顯的不同特點，前者為管理關鍵，后者為穩定載體，兩者以地理參數為關聯紐帶相互依附存在，但又獨立表述和管理，可以作為獨立的數據流進行應用和交換。

(2)設施根據不同電壓等級、設備類別、設備主人等特性進行分類管理。根據設施的分類號，確定其在數據模型中的邏輯地位，用于驗證邏輯完備性和合理性，并滿足在不同功能指令的計算、分析和統計。

(3)設施邏輯與設施屬性分離。設施自有屬性不會因為其邏輯地位變化而變化，作為靜態信息依附于設備主體，并作為統一體進行建立和撤消，遷移和交換。而設施邏輯上變化可能性較大，必須作為動態信息進行管理，以確保適時性和準確性。

(4)設施邏輯允許多對多表達。這是為了應對復雜工況中客觀現實的多樣性。對邏輯關系表達采用設施唯一性標識符、允許邏輯地位和邏輯關系三個環節的配合，如圖2。設施有了唯一性標識符后，附加的設施類型限定了它的邏輯地位。特定的設施類型可以出現在邏輯關系中需要和邏輯類型相驗證，從而規范了設施在邏輯關系中出現的合法性。如“工井”設施類型作為在“管溝”設施類型的“起終點”邏輯類型是允許的，但作為“電纜”設施類型的“起終點”邏輯類型是錯誤的。(如圖2)

2 面向PMIS的數據交換

電纜數據模型形成的電纜數據庫，可以直接用于電纜搶修和施工中，也需要與PMIS進行數據交換以形成互補優勢。實現數據交換需要解決兩個環節的問題:(1)字段映射:對應記錄見的屬性字段映射。(2)記錄對應:同一物理設施在兩個庫中的各自記錄之間的對應。

2.1 字段映射

如圖3所示，字段映射在兩個庫間同一設施類型表之間進行。不同字段映射中可以采用不同的映射函數實現數據類型或者部分匹配的轉換。(如圖3)

2.2 記錄對應

記錄對應基于字段映射建立的字段對應關系，但是將映射函數MAP0()、MAP1()、MAP2()替換為等式函數EQ0()、EQ1()、EQ2()。

用于判斷記錄對應的字段分為強制和可選，強制字段表示必須通過等式函數EQ()的判斷必須為相等，可選字段表示作為參考判斷依據。

因為電纜數據庫的邏輯完備性，對于無法直接找到對應字段進行等式判斷的設施，可以采用其邏輯關聯設施的等式判斷迂回實現。

3 工井立面管孔的智能對接

電纜數據庫的設計在土建部分擴展到了工井立面的管孔等土建設施，這些設施在PMIS系統往往采用簡化和規則的表達方式(比如橫平豎直的排列方式，以橫向縱向按順序編號的方式進行定義，并以此為基礎進行管理和數據交換)，而實際工況較為復雜，無規則錯位非常普遍，并導致以簡化和規則的表達方式無法進行準確和有效的數據交換和定義，從而帶來數據失效的情況。對工井立面的管孔信息進行仿真表達和定義是該數據庫設計中的一個難點，但又是無法逾越的關鍵點。如圖4所示的工井立面，在PMIS中管孔表現很規則，而在電纜庫中的實際情況有很大出入。(如圖4)

由于電纜的穿孔關系對供電企業具有重要意義，運維單位以此作為管理和操作的對象。電纜數據庫中的管孔與PMIS中的管孔對接十分必要。為了正確獲得管孔的映射關系，采用如下三個步驟:

3.1 通過Delauany三角網進行自動映射

如圖4所示，對PMIS中的管孔中心點建立Delauney三角網，對電纜庫中實際工況的管孔也建立Delauney三角網，用Delauney三角網的拓撲對照建立管孔間的映射。

3.2 通過電纜穿孔信息進行校驗

在第1步建立的管孔映射關系中，采用關聯關系表對PMIS和電纜庫內的電纜穿孔邏輯進行校驗，以提高自動處理的可靠性。

3.3 計算機輔助的人工校驗

在第1步和第2步不能完全匹配的情況下，通過可靠性失真程度對需要人工校驗的工井立面進行排序，引導人工進行精確處理。

根據以上原則，可以實現對電纜工井的結構和穿孔關系準確描述，實現仿真型管理和數據交換，如圖5所示，在三北大街N099號工井內，以四面展開表現方法描述電纜工井的結構、管孔信息和穿孔電纜信息，四個立面除西面排管呈規則分布，其余三個面的排管均呈現不規則分布，采用上述設計原則，可以實現對電纜及管孔信息的完整和仿真表現，在實際工作中具有顯著的指導意義。(如圖5)

4 結語

根據現有的思路和技術條件，通過電纜普查和動態維護，建立一個符合電力企業對城市電力電纜等隱蔽工程實行仿真、動態管理的電纜數據庫是切實可行的。通過電纜數據庫，可以準確地掌握供電企業現有的電纜狀況，為搶修和施工等提供很好的支持，在實際工作中也驗證了其有效性。電纜數據庫還可以為PMIS等更高層的應用提供很好的服務，使得PMIS的運行具有堅實的基礎。本文所設計的電纜數據模型，立足電纜自然屬性管理，不但以相對獨立的體系發揮數據優勢，而且實現了電纜數據庫和PMIS的數據交換。電纜數據庫和PMIS之間優勢互補，能夠為供電企業提高服務水平和經濟效益創造更好技術條件。

注

[1]電纜設施在本文中是電纜及其相關設備和附件的統稱。

①作者簡介:范黎敏，浙江慈溪，(1965.2-)，大學本科，畢業于浙江大學。研究方向:電力管理，職稱:高級工程師，作者現供職于浙江省慈溪市供電局.