面向電力大數據的多源異構數據融合技術初探

(廣州大學華軟軟件學院，廣東 廣州 510990)

1 電力大數據應用需求與存在的問題

1.1 電力大數據的應用需求分析

目前，隨著企業向集約化、經濟化的方向發展，電力企業也在不斷地向大數據時代發展，如何挖掘電力大數據的潛能，對電力企業安全、可靠的運行，具有十分重要的作用。電力系統的內部數據主要有電力流、業務流以及故障流等數據，在具體的應用中，需要對有用的數據信息進行挖掘，才能為電力企業的發展提供決策服務。電力大數據的應用架構包括各個環節，主要由電力數據的采集、MIS系統、電能計量系統、存儲系統、大數據處理系統以及數據檢測系統、預測系統數據等構成，具體如圖1所示。

圖1 電力大數據系統架構圖

電力大數據在電力企業中具有十分廣泛的應用，在單獨的電網系統中，可以通過子網的單獨應用來提升其使用的價值，如果應用于電力檢測系統中，可以直接對電路系統的在線狀態、在線診斷等進行分析，也可以與其他電力管理系統融合在一起，如電力設備在線檢測系統融合TMRS系統、MIS系統等系統融合，形成大數據的信息采集系統，通過利用此平臺對電力數據進行挖掘與分析，就可以形成電力網絡實時線損分析系統，及時發現電力傳輸網絡中存在的問題，挖掘電力系統的應用價值。

1.2 電力大數據存在的問題

1)電力大數據缺乏統一的標準。隨著電網企業信息化建設的不斷加快，各種電力管理呈現出系統化發展的趨勢，例如計費系統、營銷系統、ERP系統等在電力企業中的應用也在不斷加大。但是，在不同的省級電網部門之間，信息化的建設都是獨立建設，缺乏統一的標準與規范；而且同一個電力企業內部，往往根據需求，開發性能單一、可擴展性比較差的專用通信系統，它們在開發的標準、數據的存儲格式、系統的結構上存在很大的差異，導致開發出的系統很難形成共享，信息不能兼容，在整個電網中，形成了一個個“信息孤島”，從而影響整個國家電力發展的戰略。

在電網企業中，電網的調度中心運行方式與電力自動化控制、繼電保護等電力管理部門都有單獨的數據庫，不同的部門之間采用獨立的數據編碼格式與存儲模式，缺乏統一有效的數據管理模式與統一的數據架構系統，導致在企業的內部也不能有效地實現數據共享，系統內部的數據不能有效地發揮出應有的價值。這樣，在企業的內部電網中就形成了“一個電網，多套數據”的問題，對電網建設的可持續發展十分不利。

2)電網企業直接的數據協作比較困難。在現代電網企業的發展中，特別是智能電網企業發展中，只有電網企業內部各個部門以及電網企業之間相互協調、相互協作，才能夠有效地完成電網自動化調動；統一協調管理、運營等，只有在電力大數據統一運行與管理的情況下才能夠實現。例如電力數據需要從一個部門轉移到另一個部門時，或者數據從上級發送到下級以及不同的部門在實現數據共享時，如果數據的標準、格式等不同，就會導致不同的部門之間數據不同共享，這樣就會導致電網在調度、運行與管理等方面存在問題，進而也會使得電網之間的相互協作變得困難。

3)電力大數據發展與電力企業的發展不一致。隨著智能電網的發展，電力企業的各種數據也在不斷地集成與統一。目前，電力企業正朝著智能化、信息化方向邁進，在不同的管理方式中，都需要大數據處理技術來提高電網的管理效率。智能電網的高效安全可靠的運營，需要對產生的電路大數據進行處理，在電力企業設備建設的過程中，不同的區域往往會采用不同的電力設備，在不同的區域與地點，就會產生大量的結構化與半結構化的數據，如何有效實現這些電力大數據的融合，實現數據的統一與共享，成為電力企業在發展過程中面臨的主要問題。因此，在電力企業發展的過程中，需要解決電力大數據與電力企業統一管理的標準，將多源異構的電力大數據融合在一起，形成一個統一的數據標準，才能實現電力大數據的互聯互通、交換共享。

2 基于SOA架構的電力大數據融合架構設計

2.1 SOA概述

SOA(service-oriented architecture，面向服務架構)是一種架構模型，主要采用組件式的結構，采用分布式粗粒度的方式對數據進行組合與代用。SOA采用的基礎服務，具有粗粒度、松耦合的特征，它是一個組件模型，通過構件之間的相互組合，可以有效地實現各種功能的組合與調用，通過對不同對象進行統一的設計，采用標準化的通信數據接口，可以實現不同的服務調用，采用SOA技術可以有效解決電力大數據的多元異構數據的問題。

SOA技術的核心是Web Services，是一種標準的編程模塊，可以在不同的平臺之間進行數據通信，十分方便給松耦合、異構平臺之間提供統一的數據交換標準，通過采用HTTP協議與XML格式，在安全訪問范圍內，可以實現數據之間的調用，就可以有效避免不同企業之間應用防火墻，而導致不能訪問系統的情況。

Web Service是一個開放的技術協議，十分方便在電力大數據系統之間實現異構平臺的數據交互，從而能夠有效實現不同數據之間的交換與共享。采用SOA能夠將需求的數據進行封裝，然后利用API技術，方便請求者調用該數據，結合SOA技術，可以充分利用其優勢來構建電力大數據融合服務平臺，將電力企業不同部門的數據進行綜合處理，然后利用統一的標準和接口進行封裝，以方便不同的企業用戶來調用相關的數據，從而能夠實現多源異構數據的融合與調用。

2.2 基于SOA電力大數據融合平臺

2.2.1 系統結構分析

結合電力系統的具體應用系統，在平臺的管理中，主要由系統的管理者、服務發布者與請求者等構成，系統的功能主要包括用電負荷預測、發電預測、MIS信息管理系統、用戶在線監測系統等相關部分，服務提供者可以根據系統管理的需要發布信息，服務代理是將發布的信息進行歸納統計，形成目標索引，方便用戶可以快速查詢到相應的信息，系統的架構如圖2所示。

圖2 基于SOA電力大數據融合系統

該系統采用Web Service技術作為各個不同系統的接口通信，并建立通信協議，然后構建數據格式與標準，系統采用WSDL發布服務信息，利用UDDI將各種數據進行聚合處理，形成服務檢索，然后利用SOAP技術在各個組件之間進行服務調用，運用WSFL構建整個系統的服務流程，將整個電力大數據系統有機地整合在一起，將分散的、弱藕合的不同系統的用戶主體聯系到一起，并對它們中一些無序、海量的數據進行處理，使得他們之間形成一個相互支持、協同的有機整體。

2.2.2 系統功能

基于SOA技術的電力大數據在數據處理的過程中，需要經過數據標準的統一處理、統一分析等，結合系統數據處理的要求，可以將系統平臺分為數據層、交換層、集成層和用戶層等，如圖3所示。數據層的主要功能是對不同電力系統的異構數據與電力模型進行分析，對數據進行初始處理，交換層的功能是完成異構數據的處理，并將數據經過XML處理，在數據的節點處形成不同格式的數據轉換，集成層主要由3個中心構成，將各個系統的數據統一標準，用戶可以根據自己的需求調用相關的數據，它主要包括平臺管理中心、數據中心與交換中，它們的作用就是負責不同結構數據的調用、流程控制與數據路由管理，同時ODS中心還要能夠實現對數據的存儲、調用與備份，用戶層的功能是實現對系統的維護、登錄、查詢與數據的處理。

圖3 基于SOA技術電力大數據融合平臺架構

在電力大數據多源異構數據的融合平臺中，由于采用了XML技術標準對數據格式進行轉換，同時采用Web Service技術實現不同的數據接口服務，提高了多源異構數據處理的效率，該系統平臺具有如下優點。

1)兼容性。系統平臺架構中采用了XML技術作為數據的標準格式，有效地解決了不同系統中的數據編碼不同的問題，通過XML技術對來自不同業務系統的數據在系統的交換平臺中進行處理，能夠快速地實現數據交換與共享，同時也便于用戶查詢。

2)松耦合性。在系統的平臺中，采用Web Service進行通信，使得不同系統之間的耦合比較松，如果系統平臺中出任何一部分出現問題，都不會影響其他系統的正常工作，而且采用Web Service技術，能夠快速保證系部不同部分之間的連接，具有良好的擴展性。

3 結語

在電力系統大數據中，采用SOAP系統架構，充分利用XML技術作為多源異構數據融合的標準技術接口，實現多元數據的標準的轉換，采用Web Service作為平臺各層的通信標準，能夠快速地對電力大數據進行處理，有效實現不同系統內的數據共享，對消除不同部門之間的“信息孤島”現象，具有十分重要的作用。