供電企業輔助決策支持系統架構應用研究

崔奇明，郭緒龍，李 博，許 斌

(1．鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001;2．北京富蘭格電力技術有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110016)

國內外一些機構和公司已經對智能電網下信息化相關標準和體系作了研究、制定與發布。如IBM提出了“智能電網”解決方案［1］，并實施了“電網評估與改造項目輔助決策系統 (iGAP)”［2］。賽迪公司對“智能電網下的電力信息化體系”做了研究［3］。許多網省公司隨著各主營業務重點信息系統的深化應用，在各專業方面信息化程度已經能夠基本滿足企業運營需求，而在專門面向地市(縣)基層供電企業生產經營綜合分析與輔助決策方面，仍缺乏全面性、規范性與實用性并重且符合基層企業實際需求的系統應用。

鞍山供電公司通過對供電公司運營管理層面輔助決策支持系統基本架構等進行研究，從而對智能電網下市級供電企業輔助決策支持系統進行了建設及應用。

1 架構與系統研究總體構思

在國網公司ERP、PMIS、SG186營銷等系統運行的基礎上，應研究并建設輔助決策支持功能群(其中可嵌入專家系統或具有專家系統理念)。一般應包括:電網規劃與建設輔助決策支持功能、電力調度輔助決策支持功能、生產輔助決策支持功能、營銷輔助決策支持功能等。各輔助決策支持功能可構成一個輔助決策支持平臺，或各功能也可分別嵌入到相關的業務系統中。下面給出基于生產及營銷的輔助決策支持系統建設目標、功能與基本架構等。

1.1 總體目標

1.1.1 建立全面、規范、靈活、實用的數據模型體系

a． 基于國網公司企業共享數據模型 (SEGCIM)，建立符合省市公司兩級需求的企業共享數據模型。

b． 建立基于多級Cube樹的企業數據倉庫模型。

c． 建立基于業務規則的知識庫模型。

d． 建立相關業務模型庫和方法庫。

1.1.2 建立符合供電企業精細化管理需求的輔助決策支持平臺

a． 集成化、可定制、多粒度的核心業務數據展現平臺。

b． 符合業務習慣，自定義與自動化相結合的自動分析報告平臺。

c． 基于OLAP、多級 Cube樹、數據挖掘的分析平臺。

d． 基于人工智能 (專家系統)技術、模糊技術的分析平臺。

1.1.3 一級部署，多級應用

a． 數據中心存儲、應用服務器均設在省公司，向市級公司及其他各級單位提供相應應用。

b． 分析應用層、數據交換層通過ESB針對市及下屬各級單位需求提供相應應用。

c． 各級應用通過專用網絡訪問分析應用層、數據交換層。

d． 為確保各級單位使用應用的穩定順暢，在省公司設立應用高速緩沖節點。

1.2 總體功能

總體功能建設考慮如下 (見圖1):從地市(縣)基層單位實際需求出發;以同業對標、業績考核及基層單位實際需求為業務基礎;以現有11大專業應用信息系統為數據基礎;采用信息整合、數據倉庫、商業智能等技術手段;建立指標展示分析、自動分析報告和例會匯報支持平臺。

1.3 基本架構

根據總體功能，給出基本架構示意圖如圖2。

1.3.1 數據獲取層

多種策略有機結合的數據獲取，可采用Java、Sql、PowerCenter等實現。

a． 作用。負責將分布的、異構數據源中的數據清洗、轉換、集成，加載到數據交換層以及數據倉庫中。

b． 方式。根據實際情況采用套裝工具和自主開發相結合方式構建。

圖1 總體功能結構圖

圖2 基本架構圖

c． 核心。多種數據處理調度策略有機結合。

d． 獲取策略。實現策略:使用成熟數據獲取套件構建 (PowerCenter)，使用 Sql、Java等非套裝工具定制開發;調度策略:觸發方式為定時觸發、事件觸發;更新方式為增量更新、全面更新。

e． 數據源。ERP系統，SG186營銷系統，PMIS系統等。

1.3.2 企業共享數據交換層

基于SG－CIM公共數據模型，可采用Oracle 10G等實現。

實現目標:集成部署于省公司和供電公司本地的核心業務系統數據，形成統一企業信息視圖并提供給各個業務應用系統使用，實現業務應用系統間的數據共享。

實現原則:基于SG－CIM模型和編碼規范，充分考慮省市兩級實際需求進行擴展;作為省公司下級單位，還應充分考慮省公司縱向交換、管理、監控等各方面需求進行擴展;遵循國網規范，建設統一的信息共享交換接口和服務標準。

1.3.3 企業數據倉庫層

基于多級Cube樹，可采用Oracle 10G、Sybase IQ等實現。

a． 為輔助決策支持系統和聯機分析應用的結構化數據環境，對數據進行有效集成，按多維模型(Cube)予以組織，以便進行多角度、多層次的分析。

b． 采用多級Cube樹模型的思路進行建設。

c． 當維度、層次較多，數據量較大時，可對各分析對象建立各自Cube;按效率對Cube進行合理拆分;各Cube按邏輯關系組成樹狀結構。

d． 以企業運營核心業務重點指標為導向，以發現問題與分析問題為目的。

e． 以SG－CIM本地擴展為數據基礎，從業務上滿足企業管理決策需求，從技術上滿足功能、效率等方面需求。

f． 實施數據挖掘，為知識庫提供內容。1.3.4 知識庫層與模型和方法庫

a． 存儲各業務類型規則等，用于各種推理及模糊處理。

b． 存儲相關模型和方法，為公共數據模型提供模型和方法等。

1.3.5 輔助決策支持應用特點

可采用開發語言如 Java，應用服務器如Weblogic Application Server。

a． 核心業務數據展現平臺。

b． 基于多級Cube樹的分析平臺。

c． 自動分析報告平臺。

d． 個性化用戶工作區。

e． 輔助決策支持應用技術可基于如下:基于存儲相關模型和方法的數據庫，即模型和方法庫;基于數據倉庫DW的聯機分析處理OLAP(如多維分析)及數據挖掘DM技術;基于人工智能 (專家系統)技術、模型技術，如基于Visual Prolog的ESTA、PRO/3，基于Java的Jess或其他工具等。

2 基于SG－CIM模型和編碼規范的擴展研究

2.1 企業共享數據交換層的擴展研究

屬性擴展:滿足地市公司操作、管理、決策需求，屬性擴展到周、日。明細數據交換需求，支持細粒度數據分析。實體擴展:滿足地市公司個體化需求，實體擴展到臺區實體。

2.2 企業數據倉庫應用的擴展研究

2.2.1 粒度擴展

圖3 粒度擴展示例

在國網相關典設、規范基礎上，對數據模型粒度進行深入擴展，使之符合地市及以下級別單位需求，粒度擴展示例如圖3。如單位擴展到區 (縣)公司、線路、臺區、用戶;時間擴展到周、日。

2.2.2 模型擴展

對典設未涵蓋的地市及以下級別單位的個性化需求，遵循國網規范，擴展數據模型。模型擴展示例如圖4，如損失分析擴展到了不平衡率及臺區損失。

圖4 模型擴展示例

2.2.3 模型拆分

從應用側重點、應用效率、負載等多方面考慮，可將同一分析對象再拆分。模型拆分示例如圖5，即拆分為省市兩級模型。

圖5 模型拆分示例

3 輔助決策支持應用功能特點

3.1 核心業務數據展現平臺

圖6 核心業務數據展現

系統以同業對標體系、業績考核體系和地市基層單位實際需求確定核心指標，以地市 (縣)為基本單元，層層深入至線路、臺區，集成性展示基層企業核心指標狀態。通過多種比較手段評價指標情況，進而形成企業整體運營情況評分，全面反映運營現狀 (見圖6)，滿足基層供電企業管理層、決策層及時、準確、直觀獲取企業生產經營信息的迫切需求。

3.1.1 平臺特點

a． 集成化、可定制、多粒度。

b． 基于可視化，考慮電力數據特點，提供合適的數據表現形式。

c． 在有限的界面下全面準確直觀反映運營狀態。

d． 基于角色，用戶自定義。

e． 快速靈活地應對復雜多變的實際需求。

3.1.2 應用背景與應對方案

a． 核心指標分散于各專業、各系統—集成化。

b． 對不同指標，要求的深度和精細程度不同—多粒度。

c． 數據量大、復雜、多維，展示、操作要求高—可視化。

d． 需求場景多樣，需求多變—可定制。

3.1.3 可視化

a． 意義:有效洞察數據內含信息、確定內在關系與規律;直觀揭示與理解抽象數據中包含的規律;擺脫直接面對大量無法理解的抽象數據的被動局面。

b． 手段:雷達圖、泡泡圖、魚骨圖、區域圖等。

c． 特點:交互性、多維性、可視性。

3.2 基于多級Cube樹的分析平臺

系統以數據倉庫層多級Cube樹模型為數據基礎，按照“綜合分析—鉆取分析—影響因素分析”的步驟，以指標數據為起點，通過比較 (同比、環比、計劃比等);發現問題;再通過對指標不同維度、不同影響因素的層層鉆取分析，剖析問題原因，定位影響因素;還可將影響因素作為新的分析對象進一步分析，層層深入、不斷細化，直至影響指標的根源。

3.3 自動分析報告平臺

系統以現有月例會匯報、 《經濟活動分析報告》等為基礎，通過預定義模板方式，集成各系統數據，自動生成內容，大大提升匯報、報告的自動化、統一性和規范性。按照“供電公司—各分公司—營業所—線路—臺區—用戶”的實際業務管理模式，逐級展示相應量、價、費等營銷重點指標實時 (準實時)的統計與分析數據。

3.3.1 平臺特點

a． 滿足企業核心業務的周期性分析、報告需求。

b． 用戶定制，自動發送。

c． 全局、分業務。

d． 多級應用。

3.3.2 定制報告及發布

a． 定制形式與內容。

b． 定制報告周期。

c． 定制接收部門或人員。

d． 定制發送手段。

e． 發布報告，按時自動生成及發送。

4 專家系統應用研究

專家系統工具ESTA是構造咨詢和決策支持系統的一個獨立環境［4］。ESTA支持混合確定性推理，知識庫由一些節、參量和規則等組成。通過對Windows及Web版ESTA的漢化及功能擴展，研究ESTA與數據庫的連接，從而構建基于ESTA的變壓器狀態評估專家系統。圖7、圖8為基于ESTA及Windows(或Web)的變壓器狀態評估專家系統應用研究截圖。

圖7 人工神經網絡計算結果

圖8 選擇主題界面

PRO/3也是一種專家系統工具。對PRO/3中Prarmeter Rule部分功能進行了修正，并實現了一個電流互感器選購評估專家系統［5］。系統給出用戶選購所偏愛的電流互感器的一種符合程度 (隸屬度)描述，以幫助用戶做選購決策參考。通過句子的推演，經過多個規劃調用與運算而最終給出知識庫中電流互感器的參考值。

5 結束語

所研制的輔助決策支持系統已在鞍山供電公司運行，并在遼寧省電力有限公司系統內推廣應用。輔助決策支持系統基于數據模型、方法、知識，因而如何得到它們是輔助決策支持系統建設成功的關鍵。生產與營銷管理等由于多年積累，歷史數據數量巨大，生產與營銷專家的經驗是寶貴的知識源，因此，輔助決策支持系統應用的前景廣闊。輔助決策支持系統的建設與應用還需要進行深入研究，還要研究人工智能、專家系統技術融入到輔助決策支持系統中的實際應用。系統面向地市 (縣)基層供電企業綜合分析應用，針對業務特性設計直觀界面，自動生成匯報報告，高度擴展企業數據倉庫，尤其在信息的細粒度分析上，對市級供電企業精益化管理具有不可替代的應用。建設包括“省—市”各級電網深層分析的輔助決策支持系統是智能電網中信息化支撐的必要基礎和重要組成部分。

［1］ IBM．建設智能電網創新運營管理——中國電力發展的新思路白皮書 ［EB］．2006．

［2］ IBM．智慧的電力解決方案［EB］．國際電力網．http:∥power．in-en．com/html/power-1044104464809510．html．，2010．

［3］ 賽迪顧問股份有限公司．智能電網下的電力信息化體系研究［EB］．能源產業研究，2009，5(3)．

［4］ Cui Qiming，Cui Shuting，Guan Zuyuan，Sun Wentao．Expert System based on ESTA and Guide for Condition Evaluation of Transformers［C］，International Conference on Energy，Environment and Sustainable Development，2011．

［5］ QiMing Cui，Sheng Wei Liu，Hong Xing Liu，Zhi HaiWang．Application Research of the Production System-type Expert System Shell Pro/3 under Smart Grid［C］，IEEE PES ISGT ASIA 2012．