基于圖數(shù)據(jù)庫的電力設(shè)備全生命周期管理技術(shù)分析

厲炎均

（棗莊市中醫(yī)醫(yī)院，山東 棗莊 277000）

我國提出泛在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)后，國網(wǎng)公司的電力設(shè)備管理部門已經(jīng)構(gòu)建相關(guān)信息管理平臺，以電力設(shè)備各個側(cè)面角度對設(shè)備采購、調(diào)度以及檢修維護(hù)等方面展開全面管理，積累大量數(shù)據(jù)信息，為物資、調(diào)度等業(yè)務(wù)提供良好支撐。在國家電網(wǎng)中，電網(wǎng)運(yùn)行以及電力設(shè)備屬于核心資產(chǎn)，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行情況對于電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有直接影響，對電力設(shè)備全生命周期管理進(jìn)行研究，對于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行具有良好意義。

1 圖數(shù)據(jù)庫概述

在NoSQL數(shù)據(jù)庫中，圖形數(shù)據(jù)庫屬于一種重要類型，其借助圖形理論儲存實(shí)體的關(guān)系信息。另外，圖形數(shù)據(jù)庫也屬于非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一種。社會網(wǎng)絡(luò)中，不同人之間關(guān)系即屬于一種常見例子。采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫并不能夠?qū)﹃P(guān)系型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效儲存，其查詢緩慢、復(fù)雜，并不能夠達(dá)到預(yù)期要求，但是，通過圖形數(shù)據(jù)庫可以對該缺陷進(jìn)行有效彌補(bǔ)。

2 常見圖形數(shù)據(jù)庫類型

（1）AllegroGrap。AllegroGrap屬于以W3c標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，為資源描述框架進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。其主要為處理Web語義以及鏈接數(shù)據(jù)而設(shè)計，在Prolog、RDFS++、SPARQL等方面具有良好使用性。AllegroGrap為FranzLnz公司研發(fā)的產(chǎn)品，該公司客戶有美國國防部、NASA、Kodak、Ford、Pfizer等。

（2）FlockDB。Twitter為了分析關(guān)系數(shù)據(jù)建立了FlockDB。現(xiàn)代FlockDB的版本并不穩(wěn)定，其對FlockDB是否屬于圖形數(shù)據(jù)庫，還存在爭議。FlockDB與其他數(shù)據(jù)庫主要區(qū)別就是圖的遍歷，同時，Twitter數(shù)據(jù)模型無須遍歷社交圖譜。

（3）Neo4j。現(xiàn)階段該數(shù)據(jù)庫應(yīng)用較為廣泛，其為開源的。Neo4j社區(qū)版不斷從AGPL許可協(xié)議向GPL協(xié)議方向轉(zhuǎn)變，并且Neo4j企業(yè)版還是可以使用AGPL協(xié)議。通過Java即能夠?qū)崿F(xiàn)Neo4j，與ACID特性兼容，同時，對于Python、Ruby等編程語言也能夠進(jìn)行充分支持。

3 以圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的知識存儲方案

3.1 系統(tǒng)知識架構(gòu)

對于電力設(shè)備的生命周期管理來講，主要涵蓋采購、運(yùn)輸、生產(chǎn)、存儲、使用以及其他環(huán)節(jié)，具有龐大的數(shù)據(jù)量，采用何種方法對系統(tǒng)知識進(jìn)行準(zhǔn)確抽象處理，是建設(shè)電力設(shè)備生命周期管理系統(tǒng)的重要任務(wù)，見圖1。

圖1 系統(tǒng)的知識架構(gòu)

系統(tǒng)中涵蓋電網(wǎng)公司、運(yùn)輸公司以及設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)等。運(yùn)輸公司涵蓋不同的中轉(zhuǎn)站，設(shè)備生產(chǎn)公司含有不同場站。

具有字符串與數(shù)值兩類屬性信息，可以借助產(chǎn)品類別以及技術(shù)參數(shù)開展搜索推薦。各個產(chǎn)品記錄成品生產(chǎn)過程相關(guān)零件信息，結(jié)合序列號與批次號有效對應(yīng)零件實(shí)例以及產(chǎn)品實(shí)例，可以順利對設(shè)備質(zhì)量展開追查以及檢修工作。

3.2 知識關(guān)聯(lián)圖

通過上述知識架構(gòu)能夠發(fā)現(xiàn)，電力設(shè)備的管理數(shù)據(jù)來源涵蓋三方面：（1）從設(shè)備生產(chǎn)公司搜集的設(shè)備參數(shù)、生產(chǎn)批次等。（2）從運(yùn)輸企業(yè)搜集的設(shè)備運(yùn)送數(shù)量、目的地等信息。（3）從電網(wǎng)企業(yè)搜集的設(shè)備安裝信息以及使用情況等。上述這些信息的關(guān)聯(lián)度較高，各個設(shè)備的頻次信息以及零件數(shù)量等，包含使用同批次零件設(shè)備的關(guān)系關(guān)聯(lián)。如果想對一套設(shè)備生命周期的信息進(jìn)行有效追蹤，則需要全面收集該設(shè)備的零部件生產(chǎn)、組裝投運(yùn)等各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息。

結(jié)合系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求，并且為了對不同數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行充分保留，為以后挖掘其隱含關(guān)系，該系統(tǒng)設(shè)計了電力設(shè)備數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)圖。對于圖數(shù)據(jù)庫，不同編號對應(yīng)著不同設(shè)備實(shí)例，能夠?qū)υO(shè)備類型對應(yīng)屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時，能夠?qū)υO(shè)備供應(yīng)鏈信息進(jìn)行直接關(guān)聯(lián)，見圖2。

圖2 電力設(shè)備關(guān)聯(lián)圖

將儲存結(jié)構(gòu)設(shè)計成圖，能夠?qū)ι疃葹?的關(guān)聯(lián)信息展開深度查詢，充分強(qiáng)化質(zhì)量溯源效率。比如，將某個設(shè)備設(shè)計為起點(diǎn)，借助對其連接運(yùn)單信息進(jìn)行查詢，技能達(dá)到ID運(yùn)單號節(jié)點(diǎn)，并對該節(jié)點(diǎn)中Instance Has Shipment邊進(jìn)行遍歷，就能夠獲得同一批運(yùn)輸?shù)碾娏υO(shè)備。

3.3 以地理位置為基礎(chǔ)的級聯(lián)儲存

系統(tǒng)中一些數(shù)據(jù)涵蓋運(yùn)輸中轉(zhuǎn)點(diǎn)以及公司場站等地理位置數(shù)據(jù)。

國網(wǎng)公司一般會選擇大行政區(qū)分類管理子公司。所以，該系統(tǒng)借助圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行級聯(lián)地理知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。

大區(qū)是第一級，省級是第二級，市級是第三級，中轉(zhuǎn)站/場站是第四級。使用邊對低級別和高級別地點(diǎn)展開連接，在原始數(shù)據(jù)中低級別地理信息情況下，可以借助連接關(guān)系對高級別地理信息進(jìn)行自動補(bǔ)全。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)借助圖數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)性，可以對非結(jié)構(gòu)化、結(jié)構(gòu)化以及半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)展開可視化處理。基于已有知識架構(gòu)，本系統(tǒng)通過query請求對功能模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，同時展開可視化處理，進(jìn)而充分提高查詢活動靈活性，保證數(shù)據(jù)易懂。

4.1 Query請求

請求可選參數(shù)主要涵蓋以下類型：數(shù)值型、字符串型以及日期等。當(dāng)前，設(shè)備管理平臺中，查詢請求并不能夠?qū)ν粎?shù)展開多選。該系統(tǒng)選擇的查詢請求，在同一參數(shù)方面選擇結(jié)果并集，在不同參數(shù)方面，針對各個參數(shù)在結(jié)果方面進(jìn)行交集處理。比如，在運(yùn)輸界面中，對公路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸?shù)冗\(yùn)輸方式進(jìn)行勾選，物品類型勾選成品，則在搜索結(jié)果中涵蓋公路與鐵路兩種運(yùn)輸方式的成品。

4.2 系統(tǒng)功能

涵蓋質(zhì)量追溯、庫存、生產(chǎn)、運(yùn)輸、推薦等功能模塊。不同模塊可以對數(shù)據(jù)各類關(guān)系進(jìn)行分別展示，比如，推薦單元可以將設(shè)備類型與不同參數(shù)為起點(diǎn)，在頁面上陳列不同的相關(guān)產(chǎn)品。

（1）產(chǎn)品推薦。在推薦單元中，能夠挑選的所需產(chǎn)品類別以及頁面布局類似圖4。在頁面左側(cè)，設(shè)置篩選欄將此類設(shè)備可選參數(shù)顯示出來。用戶設(shè)定后，系統(tǒng)能夠?qū)⑷繚M足要求的設(shè)備返回，通過設(shè)備名與圖的形式顯示結(jié)果。

電力設(shè)備生產(chǎn)廠商較多，各家企業(yè)產(chǎn)品的類型存在差異，一般只有專業(yè)才會對各個設(shè)備與相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行全面掌握，在查看相應(yīng)類別設(shè)備過程中，一般需要通過充足時間與人力對所需設(shè)備進(jìn)行確定。但是，選擇產(chǎn)品推薦模塊能夠根據(jù)類別與參數(shù)展開快速過濾，獲得直觀結(jié)果。

（2）供應(yīng)鏈信息。涵蓋庫存、生產(chǎn)與運(yùn)輸三個模塊。各個功能模塊均含有左側(cè)邊欄，主要是提供篩選，用戶可以快速過濾結(jié)果。

運(yùn)輸模塊顯示各個企業(yè)之間物流信息，借助地圖形式實(shí)現(xiàn)展示。結(jié)點(diǎn)就是企業(yè)場站，邊主要是對起點(diǎn)至終點(diǎn)的設(shè)備輸送狀態(tài)進(jìn)行記錄，同時，采用不同顏色實(shí)現(xiàn)區(qū)分，對任意線路進(jìn)行點(diǎn)擊就能夠查看相關(guān)信息。另外，地圖下方通過表格形式對運(yùn)單信息進(jìn)行羅列，點(diǎn)擊后即能夠進(jìn)入信息頁面，對運(yùn)單中價值、重量等詳細(xì)信息進(jìn)行查看。生產(chǎn)模塊主要是對系統(tǒng)產(chǎn)品基于某段時間中生產(chǎn)效率與合格率進(jìn)行顯示。對某個產(chǎn)品進(jìn)行點(diǎn)擊，即能夠?qū)υ摦a(chǎn)品零件以及相應(yīng)數(shù)量進(jìn)行查看，還能夠查看該產(chǎn)品的工廠生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)效率與合格率。一般會借助柱狀圖與表格形式實(shí)現(xiàn)展示。

對于庫存模塊，主要是將相關(guān)公司實(shí)際庫存狀態(tài)展示出來，在地圖上顯示場站位置。在地圖縮放過程中，不同場站按照相應(yīng)地理區(qū)分展開拆分以及合并處理。地圖下方表格對設(shè)備狀態(tài)以及入庫時間等信息進(jìn)行詳細(xì)展示。

（3）質(zhì)量追溯。該功能單元首先將場站中已經(jīng)構(gòu)建的設(shè)備信息進(jìn)行顯示，點(diǎn)選相應(yīng)設(shè)備能夠獲得相應(yīng)批次號以及序列號等，進(jìn)而獲得相關(guān)設(shè)備基本參數(shù)、零件信息以及零件供應(yīng)鏈等信息。借助地圖形式，并通過網(wǎng)頁顯示供應(yīng)鏈信息，并通過左側(cè)信息欄展示其他信息。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要是以圖數(shù)據(jù)庫儲存與關(guān)聯(lián)性分析實(shí)現(xiàn)設(shè)備生命周期管理工作，界面易懂簡潔，通過不同模塊將電力設(shè)備不同階段狀態(tài)展現(xiàn)出來，同時，可以集中顯示設(shè)備相關(guān)信息。在系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大過程中，會逐漸覆蓋電力行業(yè)中所有相關(guān)企業(yè)，比如，電網(wǎng)公司、生產(chǎn)商以及供應(yīng)商等，進(jìn)而形成電力公司知識圖譜，提供良好的智能服務(wù)。