面向PMIS的松耦合電纜數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

摘 要:城市電力電纜數(shù)據(jù)庫(kù)重點(diǎn)在于電纜及其相關(guān)設(shè)施的自然屬性管理，數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定而且呈現(xiàn)獨(dú)立性。PMIS重點(diǎn)在于供電企業(yè)的業(yè)務(wù)流程管理，其數(shù)據(jù)和流程的動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，本文的城市電力電纜數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中以電氣邏輯為線索，結(jié)合對(duì)應(yīng)地物的地理參數(shù)，把握屬性最大化、邏輯完備性、粒度最小化和唯一標(biāo)識(shí)符原則，實(shí)現(xiàn)了與PMIS松耦合總體結(jié)構(gòu)，其中電纜設(shè)施分為電氣和土建兩大部分。在總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了面向PMIS的數(shù)據(jù)交換和智能對(duì)接機(jī)制。

關(guān)鍵詞:電纜數(shù)據(jù)庫(kù) PMIS 數(shù)據(jù)交換

中圖分類號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)03(a)-0027-03

隨著電力企業(yè)的改革，供電企業(yè)從生產(chǎn)導(dǎo)向型向市場(chǎng)導(dǎo)向型慢慢轉(zhuǎn)變，即正在由以安全運(yùn)行為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐悦嫦蛴脩?、提高?jīng)濟(jì)效益為中心。在這種情況下，企業(yè)的信息化管理也就顯得尤為重要，企業(yè)中的管理機(jī)制將由分散型向集約化轉(zhuǎn)變，這對(duì)電力信息化建設(shè)提出了新的要求，也為PMIS真正在現(xiàn)代電力企業(yè)管理中發(fā)揮作用提供了契機(jī)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)將PMIS廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域，如:配電管理、輸電管理、電力設(shè)施管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理、停電管理、營(yíng)業(yè)管理等。

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展中，工業(yè)與民用負(fù)荷上升非常迅速，并且隨著電力用戶的增多以及電力用戶各方面需求的增多，電力輸配電線路及沿線設(shè)備也有了大幅度的增長(zhǎng)。供電企業(yè)是電力系統(tǒng)的重要生產(chǎn)部門，承擔(dān)著送電、變電、配電和用電的重要任務(wù)，其生產(chǎn)業(yè)務(wù)和技術(shù)管理工作十分繁重，供電企業(yè)的一切安全生產(chǎn)管理都是圍繞設(shè)備開(kāi)展的，而輸配電線路及設(shè)備的管理和維護(hù)又是重中之重。

根據(jù)信息化建設(shè)技術(shù)的發(fā)展和電力企業(yè)管理要求的日以繼夜提高，PMIS系統(tǒng)在全國(guó)各地電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。廣義的PMIS系統(tǒng)包括了電力數(shù)據(jù)管理以及基于電力數(shù)據(jù)而延伸的各類專業(yè)管理功能模塊，該系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的，隨著管理要求和裝備技術(shù)的不斷提高呈現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化。但PMIS的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的業(yè)務(wù)流程管理，對(duì)數(shù)量日益增多而且工況復(fù)雜多樣的電纜及管溝等隱蔽設(shè)備缺乏有效的管理模式，目前所有的管理模塊和數(shù)據(jù)只能提供粗略的、參考性的電纜數(shù)據(jù)(軌跡)，而無(wú)法提供指導(dǎo)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作和搶修作業(yè)的精確、完整數(shù)據(jù)。電纜數(shù)據(jù)管理的重點(diǎn)是電氣設(shè)備在運(yùn)行中的自然屬性管理，每一個(gè)特定的設(shè)備表現(xiàn)為特定的時(shí)空參數(shù)為基礎(chǔ)，以拓?fù)?、類型、參?shù)、狀態(tài)以及來(lái)源管理為內(nèi)容，而且具有唯一性。PMIS系統(tǒng)和電纜數(shù)據(jù)兩者之間一定的兼容性，但也存在著很大的差異性，所以對(duì)電纜數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要求具有一定的獨(dú)立性，同時(shí)和PMIS具有互補(bǔ)性。PMIS的目的和功能建設(shè)要求對(duì)電纜數(shù)據(jù)管理具有指導(dǎo)作用，而電纜數(shù)據(jù)可以為PMIS系統(tǒng)提供扎實(shí)的運(yùn)行基礎(chǔ)。

本文基于對(duì)目前PMIS系統(tǒng)管理內(nèi)容的理解，結(jié)合電力企業(yè)日常業(yè)務(wù)工作的管理需求，根據(jù)本企業(yè)管理區(qū)域內(nèi)普遍存在的電力及管溝實(shí)際建設(shè)情況和特點(diǎn)，以電纜的自然屬性管理為主要出發(fā)點(diǎn)，將相對(duì)穩(wěn)定的電纜數(shù)據(jù)從高度動(dòng)態(tài)的PMIS中進(jìn)行一定的隔離，初步設(shè)計(jì)了一套面向PMIS的電纜數(shù)據(jù)模型，并分析討論了與PMIS對(duì)接的方案，以此為基礎(chǔ)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)性的嘗試工作，取得了部分具有積極意義的成果。

1 電纜數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中，主要需要考慮的是電纜設(shè)施自然屬性的唯一性和仿真表達(dá)能力、電纜設(shè)施的關(guān)聯(lián)性、與PMIS系統(tǒng)(以及將來(lái)實(shí)現(xiàn)的其他高級(jí)應(yīng)用)的兼容性，為此制定了以下原則。

1.1 設(shè)計(jì)原則

1.1.1 屬性最大化原則

電纜數(shù)據(jù)模型相對(duì)靜態(tài)，具有唯一性、真實(shí)性和長(zhǎng)期性，其服務(wù)對(duì)象是更為面向最終用戶的高度動(dòng)態(tài)的PMIS系統(tǒng)，不僅需要考慮需求的多樣性，而且要處理PMIS系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)適時(shí)性和功能要求的不確定性，包括隨著管理要求和裝備技術(shù)的提高而新增的功能要求。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要預(yù)留足夠的表達(dá)能力，以適應(yīng)需求多樣性和PMIS不確定性。為此，電纜數(shù)據(jù)模型不但具有日常工作涉及的電纜及其相關(guān)設(shè)備和附件的屬性，同時(shí)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)性和統(tǒng)一性的要求。本設(shè)計(jì)參照國(guó)網(wǎng)《生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備代碼規(guī)范、設(shè)備參數(shù)規(guī)范、數(shù)據(jù)編碼規(guī)范》。

1.1.2 邏輯完備性原則

電纜數(shù)據(jù)模型以電纜為線索，也涉及以電纜聯(lián)結(jié)的諸多設(shè)備和附件，并按照實(shí)際聯(lián)結(jié)情況建立拓?fù)潢P(guān)系。電纜、設(shè)備和附件在物理上具有相互配合的邏輯性，從管理準(zhǔn)確性和實(shí)用性角度出發(fā)，數(shù)據(jù)模型中對(duì)這種邏輯性不但要有表達(dá)能力，還需要能夠處理各種復(fù)雜工況引起的一些非標(biāo)準(zhǔn)邏輯，比如對(duì)不規(guī)范施工或應(yīng)急搶修后所遺留存在的無(wú)規(guī)則關(guān)聯(lián)、異型工井、管孔錯(cuò)位、臨時(shí)電纜等實(shí)際情況.

1.1.3 粒度最小化原則

電纜設(shè)施數(shù)據(jù)模型重點(diǎn)在于自然屬性管理，對(duì)于每單個(gè)設(shè)施需要從屬性上完備。另外從設(shè)施個(gè)體認(rèn)定上，也需要按照物理存在進(jìn)行最小粒度表達(dá)，比如以電纜工井立面的每一個(gè)管孔、每一個(gè)支架為管理對(duì)象，建立對(duì)應(yīng)的算法和數(shù)據(jù)模型，從而可以滿足PMIS系統(tǒng)在多層次上的需求。

1.1.4 唯一性標(biāo)識(shí)符原則

基于電力設(shè)施等管理對(duì)象為實(shí)際存在某個(gè)空間的唯一性確定的地物，為滿足PMIS系統(tǒng)以及其他管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性，避免運(yùn)算分析中的對(duì)象沖突，在電纜數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)中，每個(gè)設(shè)施在數(shù)據(jù)模型中都應(yīng)當(dāng)具有唯一標(biāo)識(shí)和定義，適合于規(guī)模化長(zhǎng)期化的科學(xué)管理。

1.2 數(shù)據(jù)模型總體結(jié)構(gòu)(如圖1)

總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)中有以下幾個(gè)要點(diǎn)。

(1)電纜設(shè)施被分為電氣和土建兩大類型。這兩類設(shè)施在數(shù)據(jù)提交來(lái)源、施工管理和運(yùn)行維護(hù)中都具有明顯的不同特點(diǎn)，前者為管理關(guān)鍵，后者為穩(wěn)定載體，兩者以地理參數(shù)為關(guān)聯(lián)紐帶相互依附存在，但又獨(dú)立表述和管理，可以作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)流進(jìn)行應(yīng)用和交換。

(2)設(shè)施根據(jù)不同電壓等級(jí)、設(shè)備類別、設(shè)備主人等特性進(jìn)行分類管理。根據(jù)設(shè)施的分類號(hào)，確定其在數(shù)據(jù)模型中的邏輯地位，用于驗(yàn)證邏輯完備性和合理性，并滿足在不同功能指令的計(jì)算、分析和統(tǒng)計(jì)。

(3)設(shè)施邏輯與設(shè)施屬性分離。設(shè)施自有屬性不會(huì)因?yàn)槠溥壿嫷匚蛔兓兓鳛殪o態(tài)信息依附于設(shè)備主體，并作為統(tǒng)一體進(jìn)行建立和撤消，遷移和交換。而設(shè)施邏輯上變化可能性較大，必須作為動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行管理，以確保適時(shí)性和準(zhǔn)確性。

(4)設(shè)施邏輯允許多對(duì)多表達(dá)。這是為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況中客觀現(xiàn)實(shí)的多樣性。對(duì)邏輯關(guān)系表達(dá)采用設(shè)施唯一性標(biāo)識(shí)符、允許邏輯地位和邏輯關(guān)系三個(gè)環(huán)節(jié)的配合，如圖2。設(shè)施有了唯一性標(biāo)識(shí)符后，附加的設(shè)施類型限定了它的邏輯地位。特定的設(shè)施類型可以出現(xiàn)在邏輯關(guān)系中需要和邏輯類型相驗(yàn)證，從而規(guī)范了設(shè)施在邏輯關(guān)系中出現(xiàn)的合法性。如“工井”設(shè)施類型作為在“管溝”設(shè)施類型的“起終點(diǎn)”邏輯類型是允許的，但作為“電纜”設(shè)施類型的“起終點(diǎn)”邏輯類型是錯(cuò)誤的。(如圖2)

2 面向PMIS的數(shù)據(jù)交換

電纜數(shù)據(jù)模型形成的電纜數(shù)據(jù)庫(kù)，可以直接用于電纜搶修和施工中，也需要與PMIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以形成互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換需要解決兩個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題:(1)字段映射:對(duì)應(yīng)記錄見(jiàn)的屬性字段映射。(2)記錄對(duì)應(yīng):同一物理設(shè)施在兩個(gè)庫(kù)中的各自記錄之間的對(duì)應(yīng)。

2.1 字段映射

如圖3所示，字段映射在兩個(gè)庫(kù)間同一設(shè)施類型表之間進(jìn)行。不同字段映射中可以采用不同的映射函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型或者部分匹配的轉(zhuǎn)換。(如圖3)

2.2 記錄對(duì)應(yīng)

記錄對(duì)應(yīng)基于字段映射建立的字段對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是將映射函數(shù)MAP0()、MAP1()、MAP2()替換為等式函數(shù)EQ0()、EQ1()、EQ2()。

用于判斷記錄對(duì)應(yīng)的字段分為強(qiáng)制和可選，強(qiáng)制字段表示必須通過(guò)等式函數(shù)EQ()的判斷必須為相等，可選字段表示作為參考判斷依據(jù)。

因?yàn)殡娎|數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯完備性，對(duì)于無(wú)法直接找到對(duì)應(yīng)字段進(jìn)行等式判斷的設(shè)施，可以采用其邏輯關(guān)聯(lián)設(shè)施的等式判斷迂回實(shí)現(xiàn)。

3 工井立面管孔的智能對(duì)接

電纜數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)在土建部分?jǐn)U展到了工井立面的管孔等土建設(shè)施，這些設(shè)施在PMIS系統(tǒng)往往采用簡(jiǎn)化和規(guī)則的表達(dá)方式(比如橫平豎直的排列方式，以橫向縱向按順序編號(hào)的方式進(jìn)行定義，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)交換)，而實(shí)際工況較為復(fù)雜，無(wú)規(guī)則錯(cuò)位非常普遍，并導(dǎo)致以簡(jiǎn)化和規(guī)則的表達(dá)方式無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確和有效的數(shù)據(jù)交換和定義，從而帶來(lái)數(shù)據(jù)失效的情況。對(duì)工井立面的管孔信息進(jìn)行仿真表達(dá)和定義是該數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)，但又是無(wú)法逾越的關(guān)鍵點(diǎn)。如圖4所示的工井立面，在PMIS中管孔表現(xiàn)很規(guī)則，而在電纜庫(kù)中的實(shí)際情況有很大出入。(如圖4)

由于電纜的穿孔關(guān)系對(duì)供電企業(yè)具有重要意義，運(yùn)維單位以此作為管理和操作的對(duì)象。電纜數(shù)據(jù)庫(kù)中的管孔與PMIS中的管孔對(duì)接十分必要。為了正確獲得管孔的映射關(guān)系，采用如下三個(gè)步驟:

3.1 通過(guò)Delauany三角網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)映射

如圖4所示，對(duì)PMIS中的管孔中心點(diǎn)建立Delauney三角網(wǎng)，對(duì)電纜庫(kù)中實(shí)際工況的管孔也建立Delauney三角網(wǎng)，用Delauney三角網(wǎng)的拓?fù)鋵?duì)照建立管孔間的映射。

3.2 通過(guò)電纜穿孔信息進(jìn)行校驗(yàn)

在第1步建立的管孔映射關(guān)系中，采用關(guān)聯(lián)關(guān)系表對(duì)PMIS和電纜庫(kù)內(nèi)的電纜穿孔邏輯進(jìn)行校驗(yàn)，以提高自動(dòng)處理的可靠性。

3.3 計(jì)算機(jī)輔助的人工校驗(yàn)

在第1步和第2步不能完全匹配的情況下，通過(guò)可靠性失真程度對(duì)需要人工校驗(yàn)的工井立面進(jìn)行排序，引導(dǎo)人工進(jìn)行精確處理。

根據(jù)以上原則，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜工井的結(jié)構(gòu)和穿孔關(guān)系準(zhǔn)確描述，實(shí)現(xiàn)仿真型管理和數(shù)據(jù)交換，如圖5所示，在三北大街N099號(hào)工井內(nèi)，以四面展開(kāi)表現(xiàn)方法描述電纜工井的結(jié)構(gòu)、管孔信息和穿孔電纜信息，四個(gè)立面除西面排管呈規(guī)則分布，其余三個(gè)面的排管均呈現(xiàn)不規(guī)則分布，采用上述設(shè)計(jì)原則，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜及管孔信息的完整和仿真表現(xiàn)，在實(shí)際工作中具有顯著的指導(dǎo)意義。(如圖5)

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)有的思路和技術(shù)條件，通過(guò)電纜普查和動(dòng)態(tài)維護(hù)，建立一個(gè)符合電力企業(yè)對(duì)城市電力電纜等隱蔽工程實(shí)行仿真、動(dòng)態(tài)管理的電纜數(shù)據(jù)庫(kù)是切實(shí)可行的。通過(guò)電纜數(shù)據(jù)庫(kù)，可以準(zhǔn)確地掌握供電企業(yè)現(xiàn)有的電纜狀況，為搶修和施工等提供很好的支持，在實(shí)際工作中也驗(yàn)證了其有效性。電纜數(shù)據(jù)庫(kù)還可以為PMIS等更高層的應(yīng)用提供很好的服務(wù)，使得PMIS的運(yùn)行具有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文所設(shè)計(jì)的電纜數(shù)據(jù)模型，立足電纜自然屬性管理，不但以相對(duì)獨(dú)立的體系發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)現(xiàn)了電纜數(shù)據(jù)庫(kù)和PMIS的數(shù)據(jù)交換。電纜數(shù)據(jù)庫(kù)和PMIS之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠?yàn)楣╇娖髽I(yè)提高服務(wù)水平和經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造更好技術(shù)條件。

注

[1]電纜設(shè)施在本文中是電纜及其相關(guān)設(shè)備和附件的統(tǒng)稱。

①作者簡(jiǎn)介:范黎敏，浙江慈溪，(1965.2-)，大學(xué)本科，畢業(yè)于浙江大學(xué)。研究方向:電力管理，職稱:高級(jí)工程師，作者現(xiàn)供職于浙江省慈溪市供電局.