元數據在電力統(tǒng)計管理系統(tǒng)中的應用研究

劉道新，張啟偉，朱承治，馬向輝，程 霄

（1.國家電網公司，北京100031；2.北京中電普華信息技術有限公司，北京100085；3.國網浙江省電力公司，杭州 310007）

引言

“克強指數”是反映經濟現狀的經濟指標，主要是結合耗電量、鐵路貨運量和銀行貸款發(fā)放量三個指標，其中，鐵路貨運占25%，35%為銀行貸款，40%為用電。與GDP的統(tǒng)計相比，該指標能夠更加精確地反映我國經濟現實狀況，主要是由于三個指標涉及電網、鐵路、銀行的具體業(yè)績核算，與地方政府的GDP統(tǒng)計工作無關，也不會有作假摻水的空間和動機，故而所取得的具體數據也更為真實，更能夠反映經濟的走勢?！翱藦娭笖怠辈粌H很快用于MSCI（摩根士丹利資本國際）和花旗銀行，更是受到了我國各級政府的密切關注。在這三個指標里，電量是一個影響經濟走勢的最重要指標，是對宏觀經濟發(fā)展判斷的基礎，因此電網企業(yè)主導的電力統(tǒng)計受到格外關注。同時，外界對電力統(tǒng)計數據科學性、準確性和及時性的要求也在不斷增加。

傳統(tǒng)的電力統(tǒng)計工作主要按照統(tǒng)計報表制度見圖1所示，即由電網企業(yè)總部制定各省報送的表格，各省再根據本省情況，制定本省統(tǒng)計表格，并部署各地市統(tǒng)計工作，各地市組織下屬縣級供電企業(yè)開展統(tǒng)計填報工作，并逐級匯總核實后上報，最后經公司總部匯總后發(fā)布。

圖1 傳統(tǒng)以表匯表的多層級固定統(tǒng)計模式

傳統(tǒng)的業(yè)務模式已無法滿足電力統(tǒng)計精細化、集約化管理的新要求，主要問題表現在以下幾方面。一是統(tǒng)計數據采用逐層上報的方式，效率低、流程復雜、時效性差，錯誤難以追蹤。二是基層縣公司僅上報統(tǒng)計結果數據，總部不能直接查詢明細數據，無法實現數據的集中管理控制。三是當前統(tǒng)計業(yè)務基層單位信息沒有統(tǒng)一的管理規(guī)范和流程，缺少統(tǒng)計單位名錄的管理功能。

本文針對上述問題，將元數據技術應用于電力統(tǒng)計分析領域，利用元數據方法提出電力統(tǒng)計數據標準，建立基于關口電量數據的指標定義、計算方法和取數規(guī)則，并借助信息化系統(tǒng)平臺手段，實現電力統(tǒng)計數據的自動獲取、自主統(tǒng)計和自由展示。

一、元數據模型

（一）元數據定義

元數據（Metadata）一詞本身是隨著因特網的發(fā)展而產生的，最早見于1988年美國航空與宇宙航行局編輯出版的《目錄交換格式》中[1-4]。元數據與傳統(tǒng)圖館編目標推的不同之處在于，它除了具有描述功能外，還具有控制、管理信息資源的能力。元數據是適用于描述任何網絡數據和資源，促進網絡信息資源組織和獲取的數據。

元數據主要是描述數據屬性的信息，用來支持如指示存儲位置、歷史數據、資源查找、文件紀錄等功能。它又被稱為“數據的數據”，是對基礎數據元的說明，通過提供理解和精確解釋數據元所需要的信息，使數據的使用變得準確而高效。用戶在使用數據時可以首先查看其元數據以便能夠獲取自己所需的信息。因此，我們研究的元數據是建立在數據元的基礎上進行的。

（二）基于元數據的系統(tǒng)應用架構

元數據作為一種對數據資源的內容、結構、價值、訪問、使用等各個方面進行描述的工具，提供了有效的資源組織方法[5-7]。其目標是通過對資源進行標準、有效的描述和組織，使得數據可以得到高效的流動和使用。數據生產者依據元數據對資源進行有效的管理和維護，而數據使用者則通過元數據方便地發(fā)現和挖掘有價值的信息。

元數據是關于數據倉庫的數據，指在數據倉庫建設過程中所產生的有關數據源定義、目標定義、轉換規(guī)則等相關的關鍵數據。同時元數據還包含關于數據含義的商業(yè)信息，所有這些信息都應當妥善保存，并很好地管理，為數據倉庫的發(fā)展和使用提供方便。

元數據在系統(tǒng)中一般的應用體系見圖2?？蛻舳送ㄟ^業(yè)務數據目錄對象模型從元數據庫中取得元數據；通過調用已定義的查找算法應用到業(yè)務系統(tǒng)中，進而獲得所需的結構化數據，最終以用戶友好的方式將數據展現給用戶。由于元數據也是數據，因此可以用類似數據的方法在數據庫中進行存儲和獲取。

圖2 元數據在統(tǒng)計系統(tǒng)中的應用

總之，元數據是描述信息資源或數據等對象的數據，其使用目的在于：識別資源；評價資源；追蹤資源在使用過程中的變化；實現簡單高效地管理大量網絡化數據；實現信息資源的有效發(fā)現、查找、一體化組織和對使用資源的有效管理。

二、電力統(tǒng)計元數據體系

（一）電力統(tǒng)計元數據對象

針對當前電力統(tǒng)計工作中存在的問題，利用元數據方法建立電力統(tǒng)計指標標準，加強元數據標準在統(tǒng)計活動中的應用，實現統(tǒng)計元數據的規(guī)范化和標準化管理，生成用來定義、描述和解釋統(tǒng)計過程中產生的各類實體統(tǒng)計數據，并對實體數據進行統(tǒng)一的規(guī)范和定義，為統(tǒng)計數據和元數據的集成提供基礎；在此基礎上，逐步完善研究制定涵蓋統(tǒng)計設計管理、數據采集處理和數據發(fā)布等統(tǒng)計生產全過程的元數據標準，提高統(tǒng)計能力和統(tǒng)計工作的規(guī)范化和標準化水平。

建立元數據標準首先要確定數據的對象，當前電力統(tǒng)計重點是電量數據的收集與分析。綜合考慮到電量數據的來源、屬性等，提出了包括單位、行政區(qū)、電廠、變電站、線路、關口等7個統(tǒng)計對象，針對這7個統(tǒng)計對象制定元數據標準，并分別形成單位元數據、行政區(qū)元數據、電廠元數據、變電站元數據、線路元數據和關口元數據。

在以上7個統(tǒng)計對象中，電廠、變電站、線路均為電力系統(tǒng)的設備對象，單位和行政區(qū)為范圍對象；而關口表是電量計量信息對象。電量統(tǒng)計作為電力統(tǒng)計的核心內容，也是計算“克強指數”的關鍵內容。接下來本文將重點探討基于關口明細數據和單位對象范圍下的電量元數據統(tǒng)計方法。

（二）元數據標準

1.關口元數據

關口表是各種交換電量計量的基礎設備，是電量統(tǒng)計的基礎數據元，因此關口表是電量統(tǒng)計工作的重要研究對象。經過梳理各單位管理的關口基礎信息，并將此類基礎屬性信息進行類型劃分和屬性歸納，建立全面反映關口表信息的關口元數據，包括關口類型、管理單位、供受關系、電壓等級、計量點類型、開始結束時間等信息，及實際應用業(yè)務場景。關口元數據結構如表1所示，通過建立統(tǒng)一的關口元數據，保證電力系統(tǒng)內上億只關口表具有統(tǒng)一的數據管理格式，為大量基于關口數據的指標獲取和指標數值計算分析奠定基礎。

2.單位元數據

表1 關口元數據

單位元數據主要反映供電電網的基本信息，并可根據行政區(qū)域進一步形成各級行政單位。建立單位元數據的主要目的是為隨后電力統(tǒng)計工作確定統(tǒng)計的范圍，并利用元數據制定單位信息的規(guī)則，為基于元數據的統(tǒng)計口徑和區(qū)域奠定基礎。單位元數據主要包括單位名稱、社會信任代碼、所屬類型、所屬電網、單位類型、縣公司類型、資產屬性、所屬行業(yè)、所屬行政區(qū)等管理類信息。

（三）電量元數據模型

通過調研各級單位、各業(yè)務部門管理的統(tǒng)計指標，以關口電量計算模型為基礎，梳理電網中售電、用電、供電、購電等統(tǒng)計基礎數據源的業(yè)務邏輯關系，明確各業(yè)務統(tǒng)計指標的數據責任單位及審核單位，深入梳理出電力統(tǒng)計指標數據源，制定出電量統(tǒng)計的元數據標準模型[8-12]。該模型主要基于關口元數據、單位元數據，利用關口檔案數據、關口明細電量數據，供電、購電業(yè)務數據，以及售電、用電等營銷結算指標數據。本文引入實體-聯系圖（Entity Relationship Diagram，簡稱E-R圖），用來描述現實世界的概念模型。將關口、單位作為實體型數據，利用現實世界中實體屬性之間存在的聯系，建立實體型數據與概念數據的對關系，即基于統(tǒng)一單位元數據和關口元數據，利用具體數據信息的屬性實現供電量、售電量、用電量和購電量等關鍵信息的組合計算。

電量數據集E-R圖見圖3所示，通過統(tǒng)計全系統(tǒng)的關口電量數據表，在關口信息統(tǒng)計的基礎上，采用發(fā)電廠出口、電網聯絡線受入點的關口表統(tǒng)計購電量指標，采用用戶變、營銷系統(tǒng)的關口表統(tǒng)計供電量指標；在供電公司為對象，統(tǒng)計單位代碼下售電量和用電量指標；以不同用戶為對象，統(tǒng)計不同用戶關口電量耗電量指標。總之，通過建立電量元數據統(tǒng)計模型，可實現多口徑、多時間段、多范圍的電量信息采集和計算，為統(tǒng)計系統(tǒng)構建提供技術支撐。

圖3 電量元數據統(tǒng)計實體-聯系圖

三、電力元數據統(tǒng)計系統(tǒng)

（一）統(tǒng)計系統(tǒng)架構

運用數據信息平臺技術建立基于元數據的統(tǒng)計系統(tǒng)，形成具有可操作、執(zhí)行性強的體系架構。該架構對照元數據的架構體系，可以分為三大環(huán)節(jié)和層級，第一層為數據層，第二層為指標管理層，第三層為應用挖掘層。具體架構是在全面采集掌握外部環(huán)境信息、系統(tǒng)運行信息、企業(yè)經營信息、統(tǒng)計管理信息的基礎上，基于元數據模型建立統(tǒng)計計算的采集接口，經過元數據處理后獲得各分類屬性的統(tǒng)計指標，并以此為基礎，利用數據分析技術進行數據關聯度智能分析挖掘。該體系架構主要可實現以下幾項功能：一是數據采集功能；二是指標自動統(tǒng)計計算功能；三是數據庫管理功能；四是趨勢分析預測；五是價值數據挖掘功能。

（二）統(tǒng)計系統(tǒng)功能

元數據統(tǒng)計系統(tǒng)以縣公司為開展統(tǒng)計業(yè)務的最小統(tǒng)計對象，開展明細數據、指標數據統(tǒng)計工作，并集中存儲在統(tǒng)一數據庫，地市、省、總部基于統(tǒng)一數據庫中的縣統(tǒng)計指標、明細數據，開展制度報表、數據查詢、統(tǒng)計分析工作；系統(tǒng)通過單位、指標、模型等管理功能輔助規(guī)范統(tǒng)計業(yè)務。元數據電力統(tǒng)計平臺系統(tǒng)功能如圖4所示。統(tǒng)計平臺從運檢、調度、營銷等業(yè)務系統(tǒng)實時接入基礎源數據，提取出包括關口、單位、設備明細數據；縣公司利用電力系統(tǒng)統(tǒng)一采用的元數據標準管理大量基礎數據，并根據元數據統(tǒng)計模型和指標設置情況進行自動分析計算。并形成統(tǒng)一的包含明細數據的數據庫，各級單位可實現本單位以及下級單位明細數據、統(tǒng)計指標的查詢和溯源。在此基礎上，形成制度報表、統(tǒng)計分析、多維管理查詢、穿透查詢、指標臺賬等工作，并提供圖表展示和高級分析等功能。在系統(tǒng)維護和管理方面，構建了指標管理、模板管理、單位管理、模型管理、數據審核校驗、權限管理等六大管理模塊，根據實際需求維護元數據信息、管理信息等內容，保證系統(tǒng)的可擴展性和兼容性。

（三）統(tǒng)計系統(tǒng)應用

圖4 電量元數據統(tǒng)計實體-聯系圖

基于以上研究，系統(tǒng)架構以數據采集、存儲、處理和分析為技術依托，融合實時數據庫、主題分析庫（OLAP）和商業(yè)智能（BI）等綜合優(yōu)勢，建立全業(yè)務的統(tǒng)計分析管理應用體系，并以平臺SOA/ESB數據總線為核心，對其他相關應用提供數據接口服務和應用集成服務，建立基于元數據的信息系統(tǒng)分析界面，如圖5所示。

圖5 電力統(tǒng)計信息系統(tǒng)分析界面

基于元數據技術統(tǒng)計系統(tǒng)，實現各級單位報表自動生成，取消報告加工與報送環(huán)節(jié)，實現任意口徑、任意時點動態(tài)生成，如圖6所示?；谠撓到y(tǒng)應用，在完成定期月度報送常規(guī)口徑電量統(tǒng)計工作以外，還可以根據地區(qū)、口徑、時間段等多種組合形式的電力統(tǒng)計分析，并且該系統(tǒng)指標計算結果是源自于實際運行數據，無人工統(tǒng)計和干預，減少了人為的統(tǒng)計失誤，提高了統(tǒng)計工作的效率。另外，系統(tǒng)應用可以隨時查詢、自由制定、自動導出。

圖6 電量元數據統(tǒng)計系統(tǒng)應用效果展示

結語

本文針對電力統(tǒng)計中存在的諸多問題，在全面梳理電力統(tǒng)計指標數據源基礎上，研究提出統(tǒng)一的電力統(tǒng)計七大類元數據對象，并以此為基礎，圍繞電量統(tǒng)計提出了關口元數據和單位元數據標準，建立了基于關口和單位的電量元數據統(tǒng)計計算模型。最后，基于元數據的統(tǒng)計分析模型，對數據倉庫的數據標準化抽取和解析建立了電力元數據統(tǒng)計系統(tǒng)，提出了統(tǒng)計平臺架構和功能實現方法，形成了專業(yè)的自主統(tǒng)計報表制作功能?；谠獢祿碾娏y(tǒng)計系統(tǒng)方法改變了傳統(tǒng)的統(tǒng)計模式，實現了統(tǒng)一數據庫管理，有利于加強數據分析、指導決策應用，為發(fā)揮統(tǒng)計數據價值、展現電力與經濟內在規(guī)律、服務政府決策提供有力支撐。

參考文獻：

[1]Bruce TR，HillmannDI.The Continuum of Metadata Quality：Defining，Expressing，Exploiting[J].In Metadata in Practice，American Library Association，2004：238-256.

[2]張曉林.元數據研究與應用[M]．北京：北京圖書館出版社，2002．

[3]陳力娟．淺談元數據及其應用[J]．中國統(tǒng)計，2006，（11）：43-44．

[4]Agrawal N，Bolosky W J，Douceur J R，et al.A five-year study of file-system metadata.Trans.Storage，2007，3（3）：9.

[5]曹薊光，王申康.元數據管理策略的比較研究[J].計算機應用，2001，21（23）：3-5.

[6]梅海燕.元數據的研究進展[J].現代圖書情報技術，2002，（4）：17-21.

[7]戴超凡，等.數據倉庫中的元數據管理[J].計算機工程與科學，2003，25（4）：54-57.

[8]郭創(chuàng)新，等.電力信息技術[M].北京：科學出版社，2015.

[9]李曉東．電力企業(yè)數據中心數據管控的研究與應用[J]．ELECTRIC POWER IT，2012，（8）．

[10]王穎．企業(yè)統(tǒng)計數據質量影響因素研究[D]．杭州：浙江大學，2006．

[11]陳蘇，柏文陽，徐潔磐．一種新的數據質量模型的研究[J].計算機應用研究，2005，（7）：52-54．

[12]安弟．電力行業(yè)統(tǒng)計分析系統(tǒng)設計[J]．科技展望，2015，（3）：69．