基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)

王之昕，郭 磊，任有剛

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司智能配電網(wǎng)中心，河北秦皇島 066100；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司，北京 100054）

就我國電力領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，電力規(guī)模越來越大，對于電力系統(tǒng)的性能要求也越來越高[1-3]。電力的安全運行是保證電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的基礎(chǔ)，所以要對電力移動作業(yè)進(jìn)行定期的檢查核實，目前對于電力移動作業(yè)采用智能機(jī)器人的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)核查，但是機(jī)器人核查不出電力移動作業(yè)的一些小故障[4-5]。

傳統(tǒng)的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)采用智能機(jī)器技術(shù)實現(xiàn)核查功能，因為電力移動作業(yè)具有不確定性和差異性，具體的核查標(biāo)準(zhǔn)在電力移動作業(yè)的異常數(shù)據(jù)檢查過程中會出現(xiàn)理解誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)的多重操作，為此，文中采用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，設(shè)計新型的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)，準(zhǔn)確分析電力移動作業(yè)的數(shù)據(jù)，保證巡檢核查工作的準(zhǔn)確度。

1 系統(tǒng)架構(gòu)分析

基于業(yè)務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)軟件框架主要由總體框架、業(yè)務(wù)框架、應(yīng)用框架技術(shù)框架、數(shù)據(jù)框架共同構(gòu)成，各個框架獨立完成相應(yīng)的分配任務(wù)，共同協(xié)調(diào)維持電力移動作業(yè)異常巡檢核查軟件的調(diào)用。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 中系統(tǒng)架構(gòu)的任務(wù)是將系統(tǒng)硬件設(shè)計中的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)反差、處理器等小部件接入移動作業(yè)終端平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)功能部署。業(yè)務(wù)框架由移動作業(yè)核查模塊和系統(tǒng)后臺管理端兩部分組成，移動作業(yè)核查模塊主要實現(xiàn)電力移動作業(yè)的日常核實、信息采集、作業(yè)總覽、專業(yè)知識對比功能，滿足電力移動作業(yè)異常巡檢核查的需要[6-7]。系統(tǒng)后臺管理端主要由消息管理、作業(yè)異常數(shù)據(jù)存儲、任務(wù)管理、統(tǒng)計分析四大子模塊構(gòu)成，將監(jiān)測到的電力移動異常作業(yè)進(jìn)行展現(xiàn)操作，保證系統(tǒng)的基本功能，提高電力移動作業(yè)異常巡檢核查的準(zhǔn)確率[8-9]。

應(yīng)用框架的核心是接口應(yīng)用、電力移動作業(yè)端應(yīng)用以及后臺數(shù)據(jù)管理應(yīng)用。接口是向工作人員傳遞系統(tǒng)監(jiān)測核查到的電力移動作業(yè)異常數(shù)據(jù)信息的通道，電力移動作業(yè)端則是移動異常數(shù)據(jù)向客戶展現(xiàn)的頁面，后臺數(shù)據(jù)管理應(yīng)用的任務(wù)是管理電力移動作業(yè)異常數(shù)據(jù)，避免異常數(shù)據(jù)擾亂系統(tǒng)的正常運行[10-11]。

技術(shù)架構(gòu)是軟件架構(gòu)設(shè)計的核心，主要由HTML語言和Native算法、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成的技術(shù)驅(qū)動模式[12-13]。數(shù)據(jù)庫是一個可以有規(guī)則地存儲大量數(shù)據(jù)信息、可共享的數(shù)據(jù)集合。文中設(shè)計的數(shù)據(jù)庫主要用于存儲電力移動作業(yè)的專業(yè)數(shù)據(jù)和知識，方便系統(tǒng)在異常巡檢核查時，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比和異常巡檢核查結(jié)果認(rèn)定。HTML 語言是設(shè)置電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)頁面的專用語言，該語言兼容了許多瀏覽器模式，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和安全性。Native 計算函數(shù)主要通過異常數(shù)據(jù)的變異模式和程度計算電力移動作業(yè)異常標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)。

數(shù)據(jù)架構(gòu)主要由電力移動作業(yè)核查數(shù)據(jù)端模塊、系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)管理模塊以及電力移動作業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模塊3 個子模塊構(gòu)成。電力移動作業(yè)核查數(shù)據(jù)端模塊主要記錄系統(tǒng)移動端巡檢核查的結(jié)果數(shù)據(jù)、系統(tǒng)緩沖數(shù)據(jù)以及任務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)管理模塊的功能一方面是為電力移動作業(yè)異常巡檢核查操作提供核查依據(jù)，另一方面是根據(jù)接收任務(wù)的時間管理系統(tǒng)對于用戶端請求的任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)排序，然后進(jìn)行任務(wù)實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)架構(gòu)

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)存儲器

文中設(shè)計的存儲器類型為GK268 存儲器，采用的CPU 為Internet Ju23，工作驅(qū)動頻率為四核心的2.0，可以達(dá)到7 GHz的最高工作頻率。數(shù)據(jù)存儲器的盤位由4 個32 位的盤位構(gòu)成，為數(shù)據(jù)存儲提供空間，GK268 存儲器的核心內(nèi)存為4 GB的DDR4，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)存儲要求，可以擴(kuò)展到8 GB。該存儲器的體積為166 mm×199 mm×233 mm，雖體積小但是存儲空間大，具有省電的特點，存儲器自帶兩種模式，分別為待機(jī)模式和處理模式，兩種模式的耗電功率分別為9 W和31 W，延長了電源的使用周期，降低了電源對設(shè)備性能的損耗。GK268存儲器電路如圖3所示。

圖3 GK268存儲器電路

GK268 存儲器定期會將存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，將重復(fù)存入的電力移動作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行單一留存，提高存儲器的存儲性能。存儲器外觀設(shè)計了4 個插槽，插槽采用16 位雙通道的數(shù)據(jù)傳輸模式，防止數(shù)據(jù)混亂，在存儲器數(shù)據(jù)負(fù)載過大時，內(nèi)插槽可拓展延伸為8 個，加快了數(shù)據(jù)的傳輸存儲[14-16]。

2.2 數(shù)據(jù)對比器

硬件區(qū)域設(shè)計的數(shù)據(jù)對比器是電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)的核心設(shè)備，數(shù)據(jù)對比器根據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部存儲的電力移動作業(yè)數(shù)據(jù)，與疑似電力異常區(qū)域的作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，每一組電力數(shù)據(jù)都具有唯一的數(shù)據(jù)序列號，如果數(shù)據(jù)序列號出現(xiàn)變化，那么序列號代表的電力移動作業(yè)就發(fā)生異常變化。數(shù)據(jù)對比器通過SFH-486 模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速對比查詢工作，查詢速度可以達(dá)到231 B/s，加快對比器的應(yīng)用時間。數(shù)據(jù)對比器電路如圖4 所示。

圖4 數(shù)據(jù)對比器電路

對比器采用PHP 數(shù)據(jù)對比接口，該接口對文中設(shè)計的系統(tǒng)HTML 語言具有高速識別能力，并且具有不同的pin 結(jié)構(gòu)的引腳腳位，實現(xiàn)數(shù)據(jù)偵探、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?shù)據(jù)對比器tate3.0 版本的數(shù)據(jù)對比方案和阻燃PVC 包層以及ESD 雙層抗干擾屏蔽鋁箔，共同協(xié)助完成電力移動作業(yè)的數(shù)據(jù)對比操作。

2.3 處理器

文中采用可更換雙模式BIOS 框架的十六位內(nèi)核處理器，該處理器具有3組PCI 4.0的插槽，每組插槽都具有可擴(kuò)展性。在空間不足時，可以根據(jù)需求擴(kuò)展8 GB、16 GB的存儲空間，另外處理器配有CPU 數(shù)字供電設(shè)計的電晶體管，以便提高數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化速度。處理器搭建千兆高速網(wǎng)卡，內(nèi)置配有一體式主板后窗的IO 擋板，防止其他軟件的惡意攻擊。BIOS框架的內(nèi)核處理器在邊緣設(shè)計一個減噪探頭，防止噪音對電力移動作業(yè)數(shù)據(jù)檢測核查過程的干擾，處理器支持任意版本的軟件服務(wù)器。處理器擁有兩個相同的PCB 模塊，PCB 模塊可以提供更強(qiáng)的供電能力和自動散熱功能，實時控制處理器的負(fù)載情況。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)分析技術(shù)的工作原理是通過大數(shù)據(jù)挖掘方法對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度分析，對比傳統(tǒng)的分析技術(shù)，數(shù)據(jù)分析技術(shù)的優(yōu)勢在于采用云計算技術(shù)完成電力移動作業(yè)的數(shù)據(jù)采集，保證巡檢核查數(shù)據(jù)的真實性。數(shù)據(jù)分析技術(shù)根據(jù)電力移動作業(yè)的特點進(jìn)行單一獨立的分析，當(dāng)分析電力移動作業(yè)中出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時，會進(jìn)行校驗核查，防止出現(xiàn)誤判的情況。數(shù)據(jù)分析技術(shù)具有可升級的特性，在進(jìn)行每一次的數(shù)據(jù)分析后，工作人員會進(jìn)行數(shù)據(jù)分析結(jié)果真?zhèn)蔚亩未_認(rèn)，然后根據(jù)確認(rèn)結(jié)果對數(shù)據(jù)分析技術(shù)的分析準(zhǔn)確率進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果，不斷地對該技術(shù)進(jìn)行升級，以便提高數(shù)據(jù)的分析準(zhǔn)確率。

在文中以上系統(tǒng)硬件設(shè)備和軟件架框設(shè)計的基礎(chǔ)上，文中總結(jié)了基于數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)的流程，如圖5 所示。

圖5 基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)流程

首先，巡檢工作人員登錄系統(tǒng)的管理后臺，接收客戶端申請的電力移動作業(yè)異常巡檢核查任務(wù)，另外巡檢工作人員在一定時間段內(nèi)，也會對電力移動作業(yè)進(jìn)行定期的巡檢核查，保證電力移動作業(yè)的安全性；其次，系統(tǒng)根據(jù)巡檢核查任務(wù)調(diào)用不同的核查命令和工具，根據(jù)任務(wù)確定電力移動作業(yè)的異常節(jié)點區(qū)域。確定核查目標(biāo)后，調(diào)用硬件區(qū)域數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)該區(qū)域的電力移動作業(yè)數(shù)據(jù)信息，采用對比器和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對該區(qū)域的電力移動作業(yè)進(jìn)行巡檢核查操作；最后，在操作過程中系統(tǒng)自動開啟抗干擾模式，防止外界因素對巡檢結(jié)果的影響。巡檢核查操作后，無論什么結(jié)果都需要記錄，并重新傳回系統(tǒng)客戶端數(shù)據(jù)管理中心，如果是異常電力移動作業(yè)數(shù)據(jù)，則立即中斷該區(qū)域的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行清查與更正。

4 實驗研究

為了檢測文中提出的基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)的有效性，與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行實驗對比。

設(shè)置參數(shù)如表1 所示。

表1 實驗參數(shù)

根據(jù)上述實驗參數(shù)，選取文中研究的基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)與傳統(tǒng)的基于層次分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)、基于電力虛擬專網(wǎng)的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果如圖6 所示。

圖6 核查時間實驗結(jié)果

由圖6 可知，文中提出的基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)的核查時間更短，文中提出的系統(tǒng)具有良好的信息監(jiān)測能力，能夠在短時間內(nèi)采集大量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)信息探究。而傳統(tǒng)系統(tǒng)需要多次采集信息才能實現(xiàn)異常信息的提取，完成核查工作。

檢測安全等級如表2 所示。

表2 檢測安全等級

根據(jù)上述實驗結(jié)果可知，文中提出的基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)具有很高的安全性能，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，異常檢測時間更短、檢測能力更強(qiáng)，更適用于電力系統(tǒng)工作中，提高了供電水平。

5 結(jié)束語

文中通過設(shè)計電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)的硬件區(qū)域設(shè)備組件、軟件區(qū)域系統(tǒng)的功能框架以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)，共同調(diào)用設(shè)計基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析的電力移動作業(yè)異常巡檢核查系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用先進(jìn)的設(shè)備和分析技術(shù)，提高系統(tǒng)對異常作業(yè)巡檢核查的準(zhǔn)確率，達(dá)到研究目的。