基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型

曲朝陽(yáng)， 徐鵬飛， 婁建樓， 顏 佳， 獨(dú)健鴻， 劉芳形

(1. 東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院，吉林省 吉林市 132012； 2. 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司， 吉林 長(zhǎng)春 130062； 3. 吉林市豐滿發(fā)電廠， 吉林省 吉林市 132108； 4. 國(guó)電吉林江南熱電有限公司， 吉林省 吉林市 132011)

基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型

曲朝陽(yáng)1， 徐鵬飛1， 婁建樓1， 顏 佳2， 獨(dú)健鴻3， 劉芳形4

(1. 東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院，吉林省 吉林市 132012； 2. 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司， 吉林 長(zhǎng)春 130062； 3. 吉林市豐滿發(fā)電廠， 吉林省 吉林市 132108； 4. 國(guó)電吉林江南熱電有限公司， 吉林省 吉林市 132011)

針對(duì)電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)結(jié)果不夠形象直觀的問(wèn)題，提出了基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型。該模型的評(píng)價(jià)過(guò)程如下：首先建立電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后基于主客觀組合賦權(quán)法確定每個(gè)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重，最后使用改進(jìn)雷達(dá)圖法構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)電力信息運(yùn)維技能進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證，該模型能夠形象直觀地評(píng)價(jià)電力信息運(yùn)維技能，其計(jì)算速度快，可靠性高，具有實(shí)際意義。

改進(jìn)雷達(dá)圖法； 指標(biāo)體系； 組合賦權(quán)法； 綜合評(píng)價(jià)

1 引言

隨著電網(wǎng)企業(yè)“三集五大”體系建設(shè)的全面推進(jìn)，許多應(yīng)用與管理系統(tǒng)不斷上線，一方面信息通信系統(tǒng)的種類和數(shù)量陸續(xù)增加，另一方面信息通信系統(tǒng)的運(yùn)行情況和企業(yè)各個(gè)部門的業(yè)務(wù)關(guān)系越來(lái)越緊密[1]。因此對(duì)信息通信系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)等一系列管理要求越來(lái)越高，也對(duì)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平有了更高層次的要求。

電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)是掌握運(yùn)維人員電力信息運(yùn)維技能水平的有效途徑，但目前對(duì)運(yùn)維人員電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)的研究仍沒(méi)有突破性進(jìn)展，依舊面臨缺乏合理的指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)結(jié)果難以形象直觀地反映運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文結(jié)合運(yùn)維人員電力信息運(yùn)維的工作特點(diǎn)，首先構(gòu)建了科學(xué)合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后使用主客觀組合賦權(quán)法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，最后基于改進(jìn)雷達(dá)圖法構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出的基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型的可靠性。

2 電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型建立流程

科學(xué)合理的指標(biāo)體系是進(jìn)行電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)的前提，指標(biāo)體系中指標(biāo)的選擇主要依據(jù)該指標(biāo)在評(píng)價(jià)模型中是否重要，所以應(yīng)該選擇重要指標(biāo)，舍棄不重要指標(biāo)，并根據(jù)選擇的指標(biāo)建立指標(biāo)體系。指標(biāo)體系建立完成后，經(jīng)過(guò)類型一致化與無(wú)量綱化的數(shù)據(jù)預(yù)處理能夠確保評(píng)價(jià)模型的有效性。對(duì)預(yù)處理后的指標(biāo)體系使用主客觀組合賦權(quán)法計(jì)算綜合權(quán)重，最后基于改進(jìn)雷達(dá)圖法建立綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能進(jìn)行評(píng)價(jià)。電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型的建立流程如圖1所示。

圖1 電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)模型建立流程Fig.1 Establishment process of comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills

3 基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)

3.1 建立電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過(guò)在某省電力有限公司進(jìn)行反復(fù)調(diào)研，最終確定電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如下：一級(jí)子系統(tǒng)中，分別為信息網(wǎng)絡(luò)管理、信息安全防護(hù)、主機(jī)運(yùn)行維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)4個(gè)一級(jí)指標(biāo)；二級(jí)子系統(tǒng)中，信息網(wǎng)絡(luò)管理細(xì)分為5個(gè)二級(jí)指標(biāo)，信息安全防護(hù)細(xì)分為3個(gè)二級(jí)指標(biāo)，主機(jī)運(yùn)行維護(hù)細(xì)分為8個(gè)二級(jí)指標(biāo)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)細(xì)分為4個(gè)二級(jí)指標(biāo)，總共合計(jì)20個(gè)指標(biāo)，比較全面地反映了運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平。電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation index system of power information operation and maintenance skills

3.2 使用主客觀組合賦權(quán)法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3.2.1 利用G1群組判斷計(jì)算主觀權(quán)重

由于層次分析法在計(jì)算指標(biāo)權(quán)重過(guò)程中過(guò)度依賴判斷矩陣的一致性，即當(dāng)判斷矩陣不能滿足一致性時(shí)，指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果將有一定誤差，并且當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的個(gè)數(shù)不斷增長(zhǎng)時(shí)，計(jì)算判斷矩陣也變得非常復(fù)雜。所以，本文使用G1群組判斷[2,3]計(jì)算主觀權(quán)重，其不必進(jìn)行判斷矩陣的一致性檢查，計(jì)算量比層次分析法成倍減少，方法簡(jiǎn)單直觀。

使用G1群組判斷計(jì)算權(quán)重時(shí)，若電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)中某一指標(biāo)xi相對(duì)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的重要程度比xj大，則記為xi?xj。如果指標(biāo)x1，x2，…，xm依據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則具有x1?x2?…?xm這樣的關(guān)系時(shí)，那么認(rèn)為所有指標(biāo)依據(jù)“?”建立起序關(guān)系。指標(biāo)集X={x1,x2,…,xm}可遵循下列步驟確定序關(guān)系：首先從所有指標(biāo)中選擇重要程度最大的一個(gè)指標(biāo)標(biāo)記為xi；然后從剩下指標(biāo)中選擇重要程度最大的一個(gè)指標(biāo)標(biāo)記為xj；以此類推，就能建立所有指標(biāo)的唯一序關(guān)系。

設(shè)rk=wk-1/wk為專家關(guān)于指標(biāo)xk-1與xk之間重要度比值，其中wk是第k個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重。rk值的具體含義如表1所示。

表1 分級(jí)比例標(biāo)度參考表Tab.1 Reference chart of proportion scale classification

在電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)中，專家對(duì)4個(gè)一級(jí)指標(biāo)經(jīng)過(guò)分析后建立序關(guān)系，根據(jù)式(1)和式(2)可計(jì)算出一級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重：

(1)

wk-1=rkwkk=m，m-1,…,3,2

(2)

3.2.2 利用熵權(quán)法計(jì)算客觀權(quán)重

熵權(quán)法的基本思想是：若某個(gè)指標(biāo)的熵值小，則意味著這個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)序列會(huì)發(fā)生變異的可能性大，即這個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)模型的影響大，它的權(quán)重應(yīng)該也大[2,4]。使用熵權(quán)法求解指標(biāo)權(quán)重的一般過(guò)程如下。

(1)求解第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)值的比重：

(3)

(2)求解第j個(gè)指標(biāo)的熵值：

(4)

(3)求解指標(biāo)xj的差異性系數(shù)：

gj=1-ej

(5)

(4)求解指標(biāo)權(quán)重：

(6)

對(duì)于電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)中的一級(jí)指標(biāo)，以調(diào)研所得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用式(3)～式(6)計(jì)算一級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重。

3.2.3 計(jì)算綜合權(quán)重

設(shè)一級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重向量和客觀權(quán)重向量分別為：p=(p1,p2,…,pn)、q=(q1,q2,…,qn)，則一級(jí)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重為：

(7)

綜合權(quán)重同時(shí)考慮專家意見(jiàn)和客觀數(shù)據(jù)，有效避免單一賦權(quán)法的不足，進(jìn)而保證評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性和可靠性。

3.3 基于改進(jìn)雷達(dá)圖法的綜合評(píng)價(jià)模型

現(xiàn)有的綜合評(píng)價(jià)方法，如模糊綜合評(píng)價(jià)、層次分析法等，存在評(píng)價(jià)結(jié)果不直觀等缺陷，雷達(dá)圖法作為一種可視化評(píng)價(jià)方法，較好地解決了上述缺陷[5,6]。傳統(tǒng)雷達(dá)圖法具備形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)，但其也存在不足[7]。比如對(duì)于同一個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，指標(biāo)軸的排序不一樣得到的雷達(dá)圖形狀就不一樣；指標(biāo)軸夾角相等，忽略了綜合評(píng)價(jià)中不同指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的不同影響等。文獻(xiàn)[8,9]使用改進(jìn)的雷達(dá)圖法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并用實(shí)驗(yàn)證明所提出的電能質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是科學(xué)可靠的。文獻(xiàn)[10]提出了基于雷達(dá)圖法的中壓真空斷路器狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證評(píng)價(jià)模型的實(shí)用性。本文首次將改進(jìn)雷達(dá)圖法引入到運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)中，進(jìn)而形象直觀地評(píng)價(jià)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平。

3.3.1 雷達(dá)圖法的基本原理

設(shè)某一評(píng)價(jià)對(duì)象有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，傳統(tǒng)雷達(dá)圖的繪制方法是首先作一個(gè)單位圓，將其等分為n個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)的角度為α=2π/n，坐標(biāo)軸為扇區(qū)半徑；然后把指標(biāo)值根據(jù)比例計(jì)算后在坐標(biāo)軸上標(biāo)出每一個(gè)點(diǎn)，按照順序連接所有的點(diǎn)即可得出評(píng)價(jià)雷達(dá)圖。包含4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的雷達(dá)圖形狀如圖3所示。

圖3 四個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)雷達(dá)圖Fig.3 Radar chart for evaluation of four indices

使用雷達(dá)圖法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)主要使用封閉多邊形的面積和周長(zhǎng)，封閉多邊形的面積越大表示被評(píng)價(jià)對(duì)象的整體優(yōu)勢(shì)越大；封閉多邊形的面積一定時(shí)周長(zhǎng)越小表示被評(píng)價(jià)對(duì)象的各個(gè)指標(biāo)的發(fā)展越平衡。

3.3.2 電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)

基于以上分析，本文對(duì)雷達(dá)圖法的缺陷做了改進(jìn)，然后將其用在運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)中。改進(jìn)雷達(dá)圖的繪制過(guò)程如下。

(1)計(jì)算每個(gè)一級(jí)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重，電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)中各個(gè)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的重要程度不同，為了使評(píng)價(jià)結(jié)果盡可能可靠，使用本文3.2節(jié)中的方法計(jì)算各個(gè)一級(jí)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重，得權(quán)重向量w=(w1,w2,w3,w4)。

(2)作一個(gè)單位圓，從圓心O引一條射線OA與圓交于點(diǎn)A，從射線OA出發(fā)，分別作相鄰角度值為θ=360wi的射線OB、OC、OD，依次作扇形AOB、BOC、COD、DOA的角平分線，與圓交于P1、P2、P3、P4，以O(shè)P1、OP2、OP3、OP4作為坐標(biāo)軸。

(3)將運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能考核數(shù)據(jù)按照比例處理后得v=(v1,v2,v3,v4)，在每個(gè)坐標(biāo)軸上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的vi可得到A′、B′、C′、D′，按照順序連接四個(gè)點(diǎn)即可得到改進(jìn)后的雷達(dá)圖，如圖4所示。

圖4 改進(jìn)的雷達(dá)圖Fig.4 Improved radar chart

這樣，通過(guò)雷達(dá)圖可以形象直觀地看出運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合水平和各項(xiàng)技能的均衡發(fā)展程度，從而有針對(duì)性地制定最佳培訓(xùn)方案，增強(qiáng)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平。

同時(shí)也可以定義量化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：

(8)

式中，S表示雷達(dá)圖中封閉多邊形的面積；L表示雷達(dá)圖中封閉多邊形的周長(zhǎng)。

由三角形正弦、余弦定理可以快速地計(jì)算出S和L：

4 算例分析

從某省電力有限公司30組運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能考核數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取6組，驗(yàn)證模型的可靠性，結(jié)果如表2所示。

表2 電力信息運(yùn)維技能考核數(shù)據(jù)Tab.2 Examination data of power information operation and maintenance skills

使用G1群組判斷計(jì)算一級(jí)指標(biāo)主觀權(quán)重過(guò)程中，為了使計(jì)算結(jié)果盡可能精確，選取四個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的專家分析一級(jí)指標(biāo)，分析結(jié)果如表3所示。

表3 序關(guān)系和指標(biāo)重要程度Tab.3 Ordering relation and index importance degree

由表3可知，序號(hào)為2的專家和序號(hào)為4的專家確定的序關(guān)系相同，而序號(hào)為1的專家和序號(hào)為3的專家確定的序關(guān)系不同，根據(jù)G1群組判斷分析表3中的序關(guān)系，分析結(jié)果如表4所示。

表4 G1群組判斷分析結(jié)果Tab.4 Analysis results of G1 groups judgment

由表4可知，一級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重依次是0.2543、0.2331、0.3160、0.1966。使用熵權(quán)法計(jì)算一級(jí)指標(biāo)客觀權(quán)重，計(jì)算過(guò)程如表5所示。

表5 一級(jí)指標(biāo)客觀權(quán)重計(jì)算過(guò)程Tab.5 Calculation process of first indicators objective weight

由表5可知，一級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重依次是0.2537、0.2985、0.3135、0.1343。按式(7)可求得每個(gè)一級(jí)子系統(tǒng)的綜合權(quán)重，進(jìn)而確定其在雷達(dá)圖中對(duì)應(yīng)扇形區(qū)域的夾角，結(jié)果如表6所示。

表6 綜合權(quán)重和圓心角計(jì)算結(jié)果Tab.6 Calculation results of comprehensive weight and central angle

以表6數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別繪制6個(gè)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能評(píng)價(jià)雷達(dá)圖。根據(jù)式(8)～式(10)可計(jì)算出6個(gè)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能的綜合評(píng)價(jià)K值，計(jì)算過(guò)程如表7所示。

表7 最終評(píng)價(jià)K值的計(jì)算過(guò)程Tab.7 Calculation process of K

由于評(píng)價(jià)的主要目的是區(qū)分運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平，與數(shù)值大小無(wú)關(guān)，只關(guān)注排序結(jié)果。由表7可知，6個(gè)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合水平從高到低排序?yàn)椋?、5、3、2、4、6。

通過(guò)實(shí)地調(diào)研6個(gè)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合水平，發(fā)現(xiàn)其排序結(jié)果與使用改進(jìn)雷達(dá)圖法得到的排序結(jié)果一致，而與使用傳統(tǒng)雷達(dá)圖法得到的排序結(jié)果不一致。由此可見(jiàn)，改進(jìn)雷達(dá)圖法能夠真實(shí)地反映運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平，將改進(jìn)雷達(dá)圖法應(yīng)用于電力信息運(yùn)維技能綜合評(píng)價(jià)是可靠的。

5 結(jié)論

為了形象直觀地評(píng)價(jià)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能水平，本文選用改進(jìn)雷達(dá)圖法構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。針對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)圖法存在的缺陷，使用主客觀組合賦權(quán)法確定雷達(dá)圖中扇形區(qū)域的夾角，并利用各個(gè)扇區(qū)的角平分線為坐標(biāo)軸繪制改進(jìn)雷達(dá)圖構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型。從評(píng)價(jià)結(jié)果可以形象直觀地掌握運(yùn)維人員的電力信息運(yùn)維技能綜合水平和各項(xiàng)技能的平衡發(fā)展程度。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證，該模型計(jì)算速度快、可靠性高、具有實(shí)際意義。

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Comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills based on improved radar chart method

QU Zhao-yang1，XU Peng-fei1，LOU Jian-lou1，YAN Jia2，DU Jian-hong3，LIU Fang-xing4

(1. School of Information Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, China; 2. Information and Communications Company, State Grid Jilin Electric Power, Changchun 130062, China; 3. Fengman Power Plant of Jilin City, Jilin 132108, China; 4. Guodian Jilin Jiangnan Thermal Power Co. Ltd., Jilin 132011, China)

As for the problem that the evaluation result of power information operation and maintenance skills is not figurative and visual, a comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills based on improved radar chart method is proposed. The evaluation process of the model is as follows: firstly, a index system of evaluation for power information operation and maintenance skills is established, then the overall weight of each subsystem is determined based on the subjective and objective combination weighting method, and lastly a comprehensive evaluation model is built using improved radar chart method to evaluate the power information operation and maintenance skills. The model can evaluate figuratively and visually power information operation and maintenance skills, and it is of fast computing speed, high reliability, and with practical significance.

improved radar chart method; index system; combination weighting method; comprehensive evaluation

2015-11-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51277023)、 吉林省科技計(jì)劃重點(diǎn)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(20140307008GX)

曲朝陽(yáng)(1964-)， 男， 吉林籍， 教授， 博士， 研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚怼?網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 虛擬現(xiàn)實(shí)； 徐鵬飛(1991-)， 男， 陜西籍， 碩士研究生， 研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚?通信作者)。

TM73

A

1003-3076(2016)10-0075-06