智能檢索技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)中的應(yīng)用

孫天石

摘要：目前電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)類型多種多樣，管理也相對(duì)困難，以構(gòu)建電網(wǎng)本體知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，將電網(wǎng)設(shè)備、調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行統(tǒng)一知識(shí)建模，研究電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、解析，及其數(shù)據(jù)間相互關(guān)聯(lián)，歸屬及同義關(guān)系。根據(jù)電網(wǎng)本體推理規(guī)則找出本體之間潛在的關(guān)聯(lián)關(guān)系。基于電網(wǎng)本體知識(shí)庫(kù)、對(duì)結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化采用倒排索引解析技術(shù)，最終研究電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)的智能檢索技術(shù)，在快速檢索到相關(guān)數(shù)據(jù)的同時(shí)，找出數(shù)據(jù)間內(nèi)在聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：本體知識(shí)庫(kù);推理規(guī)則;非結(jié)構(gòu)化

引言

隨著國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是智能電網(wǎng)建設(shè)的全面開(kāi)展，電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)在各級(jí)調(diào)控中心的應(yīng)用越發(fā)廣泛。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、同時(shí)面臨的問(wèn)題也層出不窮，如電網(wǎng)數(shù)據(jù)量的飛速增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)固化的業(yè)務(wù)查詢方式難以響應(yīng)靈活的數(shù)據(jù)查詢需求。常出現(xiàn)一個(gè)急需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢，因?yàn)橄到y(tǒng)有的查詢不能支持，所以必須等待應(yīng)用升級(jí)或功能完善，影響了決策的及時(shí)性，也嚴(yán)重束縛了業(yè)務(wù)人員對(duì)信息的主動(dòng)查詢的需求，影響了業(yè)務(wù)人員主動(dòng)靈活分析數(shù)據(jù)獲取價(jià)值信息的工作。

為了應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析需求，使電網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算、分析、決策管理更加智能化。要求相關(guān)電網(wǎng)工作人員能夠快速的獲得所需的知識(shí)和信息，并能準(zhǔn)確的分析出信息之間潛在的關(guān)系，系統(tǒng)急需研制一種更便捷、更準(zhǔn)確、更智能的數(shù)據(jù)檢索技術(shù)。這些都需要借助于人工智能、快速檢索相關(guān)技術(shù)的研究與支持。

1概述

1.1調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)概念

知識(shí)是人類在實(shí)踐中所積累的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的總和，是人類進(jìn)行智能活動(dòng)的基礎(chǔ)。知識(shí)庫(kù)不僅僅貯存知識(shí)，還包括知識(shí)處理方式。知識(shí)庫(kù)形成一個(gè)知識(shí)域，知識(shí)域中除了事實(shí)、規(guī)則和概念之外還包含推理、歸納、演繹等知識(shí)處理方法，邏輯查詢語(yǔ)言、語(yǔ)義查詢優(yōu)化和人機(jī)交互界面等。本體知識(shí)庫(kù)包含有明確定義的事實(shí)、斷言和通過(guò)規(guī)則推理表達(dá)的某些明顯的關(guān)系。

本體（Ontology）這個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)自于哲學(xué)，它是研究世界上的各種實(shí)體以及他們是怎么關(guān)聯(lián)的科學(xué)。本體是一個(gè)可以共享的概念化范圍，描述了某個(gè)領(lǐng)域及其相互關(guān)聯(lián)的視圖，本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說(shuō)明。本體描述了給定領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)，內(nèi)在關(guān)系。

智能電網(wǎng)的調(diào)度知識(shí)表達(dá)了各個(gè)調(diào)度數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，依據(jù)其建立的本體知識(shí)庫(kù)作為描述調(diào)度領(lǐng)域數(shù)據(jù)含義及關(guān)系的基礎(chǔ)。從理論上來(lái)講，在電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域中，本體對(duì)象可以使具體的電網(wǎng)設(shè)備、文檔資料，也可以描述抽象的專業(yè)知識(shí)概念、定義。基于調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)對(duì)調(diào)度本體進(jìn)行分析，研究問(wèn)題的語(yǔ)義抽象處理，描述調(diào)度本體的及其內(nèi)在關(guān)系，構(gòu)建調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)，目的是為電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢索進(jìn)行推理和知識(shí)積累。調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)包括知識(shí)本體定義、調(diào)度本體間的關(guān)系兩部分，其中調(diào)度知識(shí)本體定義即調(diào)度領(lǐng)域分析方向和研究問(wèn)題的抽象描述，是調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)。調(diào)度知識(shí)本體的關(guān)系，用于描述本體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)作用在于：①明確調(diào)度本體的定義，從而避免知識(shí)庫(kù)中來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的信息的語(yǔ)義異構(gòu);②實(shí)現(xiàn)知識(shí)本體推理。本體可以體現(xiàn)出類似人類思維的邏輯性。

1.2調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)構(gòu)建

本文采集并抽取現(xiàn)階段電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中存在的各類數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)設(shè)備、調(diào)度運(yùn)行、管理流程;非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括調(diào)度生產(chǎn)過(guò)程中生成的報(bào)告、公文、圖像以及采集的視頻錄音等內(nèi)容。結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度概念和專業(yè)術(shù)語(yǔ)生成調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)。

2智能檢索技術(shù)

本文研究的快速檢索技術(shù)采用的是Lucene搜索引擎，Lucene是一個(gè)基于Java的全文檢索工具包，提供擴(kuò)展添加索引管理和全文檢索功能，輕量級(jí)，性能較好。

2.1基于電網(wǎng)專業(yè)詞庫(kù)切詞

基于Lucene搜索引擎采用IKAnalyzer對(duì)查詢條件與非結(jié)構(gòu)化文檔的內(nèi)容切詞，IKAnalyzer特有的“正向迭代最細(xì)粒度切分算法“具有60萬(wàn)字/s的高速處理能力，而且對(duì)中文支持較好，支持用戶詞典擴(kuò)展定義。

2.2結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的查詢

電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)、調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)主要以結(jié)構(gòu)化方式進(jìn)行存儲(chǔ)，依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)，因此查詢的重點(diǎn)是將電網(wǎng)本體與屬性按照SQL92標(biāo)準(zhǔn)生成可以執(zhí)行的SQL語(yǔ)句，包含數(shù)據(jù)庫(kù)、模式、表、字段等屬性。

2.3非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)查詢

針對(duì)電力調(diào)度領(lǐng)域非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)搜索而言，現(xiàn)有做法是根據(jù)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)格式、類型采用各種解析器對(duì)各種不同類型的文檔進(jìn)行解析，通過(guò)Lucene生成索引。比如對(duì)于WORD文檔，提供的WORD解析器會(huì)做一些預(yù)處理的工作，如過(guò)濾文檔中的文檔格式、樣式等等。WORD解析器的輸出的是文檔文本內(nèi)容，接著通過(guò)Lucene的分詞器（IKAnalyzer）從讀取出的文本內(nèi)容中提取出索引項(xiàng)以及相關(guān)信息。

3電網(wǎng)本體知識(shí)庫(kù)與檢索應(yīng)用

現(xiàn)階段智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)量龐大，類型多樣，關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜的實(shí)際情況，這些都對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)，人員技能的要求都提出更高的要求，因此使用基于電網(wǎng)調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)的智能檢索技術(shù)對(duì)提升調(diào)度管理系統(tǒng)（OMS）的智能性，降低使用人員的技能門檻，具有深遠(yuǎn)的意義。

3.1智能檢索技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)查詢分析上的應(yīng)用

調(diào)度數(shù)據(jù)種類多樣，涵蓋了現(xiàn)階段電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中能夠采集及統(tǒng)計(jì)得到的所有的數(shù)據(jù)，包括運(yùn)行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。查詢關(guān)鍵字通過(guò)本體知識(shí)庫(kù)進(jìn)行推理找到相應(yīng)的本體及與其存在關(guān)系的本體，然后用結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化檢索技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與展示。

3.2在電網(wǎng)調(diào)度管理上的提升，智能檢索技術(shù)

在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中的應(yīng)用以電網(wǎng)事故分析為例。電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全是調(diào)度運(yùn)行管理重要的指標(biāo)之一，因此調(diào)度人員要對(duì)電網(wǎng)故障、事故有提前的預(yù)判能力，提前做好事故預(yù)案、分析以及事故后總結(jié)的工作。但電網(wǎng)運(yùn)行情況復(fù)雜，調(diào)度人員很難掌握所有的情況，因此需要一種便捷的手段查詢所有的電網(wǎng)事故和歷史情況分析，包括事故產(chǎn)生原因，事故后果、處理要點(diǎn)等。

通過(guò)分析歷史電網(wǎng)事故、故障將事故按照原因進(jìn)行分類，例如輸入“氣象災(zāi)害電網(wǎng)事故”，通過(guò)對(duì)“氣象災(zāi)害”與“電網(wǎng)事故”兩個(gè)本體的分析推理，找到有關(guān)聯(lián)的一系列知識(shí)本體，“降水”、“雷擊”……“線路跳閘”、“線路覆冰”等，這些作為進(jìn)階查詢條件，在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中進(jìn)行進(jìn)一步檢索，如在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中根據(jù)“降水”的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)屬性找到氣象數(shù)據(jù)，預(yù)警數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的OMS中調(diào)度日志由降水導(dǎo)致的事故記錄以及相應(yīng)的處理流程。

結(jié)語(yǔ)

基于電網(wǎng)調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)的智能檢索技術(shù)，將電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域?qū)I(yè)術(shù)語(yǔ)、運(yùn)行管理數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)梳理，維護(hù)調(diào)度本體以及關(guān)聯(lián)關(guān)系形成專業(yè)電網(wǎng)調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)。通過(guò)調(diào)度本體知識(shí)庫(kù)生成檢索索引，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度中的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、檢索，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域內(nèi)數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，提高調(diào)度數(shù)據(jù)檢索準(zhǔn)確性、智能性。為調(diào)度中心所有工作人員提供了具備全局性、透明性和高效性的調(diào)度數(shù)據(jù)智能檢索功能，提高系統(tǒng)的智能化水平，降低使用者的技能門檻。實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行信息全景管理、調(diào)度精細(xì)化決策、運(yùn)行數(shù)據(jù)智能分析、資源優(yōu)化配置，提升調(diào)度駕馭電網(wǎng)能力、科學(xué)決策管理能力和靈活高效調(diào)控能力，為智能電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)（OMS）深化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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