基于日志分析的電力信息通信系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量評估

郝成亮 呂洪波 馬旭東

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司，吉林 長春130021）

信息通信技術(shù)的支撐在其中扮演著舉足輕重的角色，信息通信運(yùn)維質(zhì)量的提升已成為電網(wǎng)信息通信運(yùn)行過程中一項(xiàng)重要的工作。

隨著電網(wǎng)信息通信系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大。在電力公司信息通信系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，系統(tǒng)應(yīng)用以及系統(tǒng)本身都會產(chǎn)生各類日志來記錄系統(tǒng)的狀態(tài)、重要的運(yùn)行事件和網(wǎng)絡(luò)流量，因此日志包含系統(tǒng)運(yùn)行的動態(tài)信息[1]。通過對電網(wǎng)信息通信系統(tǒng)的日志進(jìn)行分析，提取出體現(xiàn)信息通信運(yùn)維質(zhì)量的相關(guān)指標(biāo)，所以實(shí)現(xiàn)信息通信運(yùn)行過程各種日志的綜合評價與管控能夠有效提升信息通信運(yùn)維質(zhì)量[2]。

1 電力信息通信系統(tǒng)綜合評價指標(biāo)體系

在運(yùn)維質(zhì)量評價工作中，由于電力信息通信系統(tǒng)中的組件繁雜，各組件的狀態(tài)都會對系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，需要建立一個完整的指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評價。在構(gòu)建指標(biāo)體系的過程中，評價指標(biāo)的選取工作是重中之重[3]。

通過將系統(tǒng)組件數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器以及中間件的日志進(jìn)行聚類分析，進(jìn)而進(jìn)行指標(biāo)抽取，在將指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)過歸一化和無綱量化預(yù)處理后，需要對指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，進(jìn)行相關(guān)性分析后能夠讓最后的評價結(jié)果更準(zhǔn)確。最后指標(biāo)體系如圖1 所示。

2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的電力信息通信系統(tǒng)綜合評價實(shí)現(xiàn)

隨機(jī)森林是機(jī)器學(xué)習(xí)中的一種典型分類算法，通過將若干個決策樹組合在一起來進(jìn)行分類，因此叫“森林”。給定訓(xùn)練集，包含k 個決策樹的隨機(jī)森林的構(gòu)建過程如下：

輸入：原始數(shù)據(jù)集，隨機(jī)森林中決策樹個數(shù)，分類數(shù)

輸出：分類結(jié)果

步驟1：抽樣：對原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行有放回的抽樣，得到若干個訓(xùn)練集。

步驟2：構(gòu)建決策樹：利用若干個訓(xùn)練集構(gòu)建決策樹。在構(gòu)建過程中，對于每一個節(jié)點(diǎn)，候選屬性。最后得到?jīng)Q策樹，并將該決策樹加入隨機(jī)森林模型。

步驟3：最終得到的隨機(jī)森林包含k 個決策樹（M1，M2...MK）。給定一個待分類的樣本，F(xiàn) 中每個決策樹Mi 都會得出一個分類結(jié)果，總共得到k 個結(jié)果（即k 個類標(biāo)號）。最后采用多數(shù)表決法進(jìn)行投票，票數(shù)最多的類標(biāo)號作為該樣本的分類結(jié)果。

本文將電力信息通信系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、及、差五個等級，通過對第一章構(gòu)建的指標(biāo)體系中的指標(biāo)進(jìn)行訓(xùn)練，將其分為五類。即構(gòu)建的隨機(jī)森林分類模型輸出為五個質(zhì)量等級。具體步驟如下：

（1）日志指標(biāo)評價數(shù)據(jù)集D 樣本輸入；

（2）評價運(yùn)維質(zhì)量等級分為等：優(yōu)、良、中、及、差，為了方便模型構(gòu)建，用1、2、3、4、5 表示。

（3）分割原始數(shù)據(jù)集，70%作為訓(xùn)練集，30%作為測試集。

（4）從D 中利用Bootstrap 采樣隨機(jī)選取k 個子訓(xùn)練樣本集D1，D2，...，Dk，并預(yù)建k 棵分類樹。

（5）在分類樹的每個節(jié)點(diǎn)上隨機(jī)地從5 個指標(biāo)中選取，選取最優(yōu)分割指標(biāo)進(jìn)行分類。

3 案例應(yīng)用

本文選取東北區(qū)域某信通公司數(shù)據(jù)進(jìn)行信息通信系統(tǒng)綜合評價，通過對該系統(tǒng)中各組件的日志文件進(jìn)行第一章的指標(biāo)體系構(gòu)建后，可使用第二章中得模型構(gòu)建步驟進(jìn)行綜合評價。通過本文隨機(jī)森林模型，得出該系統(tǒng)的運(yùn)維質(zhì)量，處于優(yōu)和良水平之間。并將本文所提模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了幾項(xiàng)分類精度、召回率以及F1 分?jǐn)?shù)上的對比，如表1 所示。

從表中可以看出本文所提模型在優(yōu)、良、中、及、差五個指標(biāo)等級的訓(xùn)練結(jié)果中，分類精度、召回率以及F1 分?jǐn)?shù)都是要優(yōu)于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的。

表1 評價結(jié)果對比

4 結(jié)論與展望

本文通過對電力信息通信系統(tǒng)中各組件的日志進(jìn)行分析，從日志中提取出能夠體現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量的指標(biāo)體系，從一個新的角度對系統(tǒng)運(yùn)維質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價，并且提出了機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來進(jìn)行綜合評價，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)綜合評價方法的一些不足之處。在接下來的研究中，將擴(kuò)大指標(biāo)提取范圍，從信息通信設(shè)備中提取指標(biāo)，為信息通信系統(tǒng)做更全面的評價工作。