淺析電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心的動態(tài)可視化應(yīng)用

陸曉嵐

[摘 ? ?要] 目前，隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也逐漸發(fā)展壯大，一方面便于人們處理較為復(fù)雜的信息，另一方面便于人們對大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸納、分析，從而得出數(shù)據(jù)信息隱藏下的本質(zhì)特征和規(guī)律。為更好地了解數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和特征，應(yīng)用可視化技術(shù)具有積極意義。

[關(guān)鍵詞] 電力業(yè)務(wù);數(shù)據(jù)處理;動態(tài)可視化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 23. 043

[中圖分類號] F270.7 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2020）23- 0101- 03

0 ? ? ?引 ? ?言

在目前這個大數(shù)據(jù)時代，以往的數(shù)據(jù)儲存方式并不能滿足社會發(fā)展的需求，特別是在電力系統(tǒng)發(fā)展較為壯大的時候，大量數(shù)據(jù)無法進(jìn)行有效分析和管理，無法發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。而通過可視化技術(shù)，將電力系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，便于讓專業(yè)人士快速、準(zhǔn)確地了解這些數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高解決電力系統(tǒng)問題的反應(yīng)能力。

1 ? ? ?電力數(shù)據(jù)實(shí)時分析技術(shù)

1.1 ? 主要挑戰(zhàn)

Haddop批處理方式可以適用于電力大數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)分析，但其采用的是先儲存后計算模式，需要頻繁的磁盤操作，難以滿足生產(chǎn)系統(tǒng)的需求。其主要面臨兩大挑戰(zhàn)，其一，大規(guī)模實(shí)施流數(shù)據(jù)調(diào)度、分析技術(shù)，為更好地保障電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的時效性，能夠?qū)Υ笠?guī)模實(shí)施流數(shù)據(jù)分析性能至關(guān)重要，需要保障流數(shù)據(jù)的實(shí)施處理效率;其二，利用大規(guī)模復(fù)雜細(xì)節(jié)多源數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)分析算法，在智能電網(wǎng)的環(huán)境下，智能電子設(shè)備、高級電表架構(gòu)以及PMU提供了大規(guī)?？衫玫膹?fù)雜細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為提高電力系統(tǒng)的操作水平提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要尋求一種設(shè)計快速、高精度的安全穩(wěn)定分析算法來保障系統(tǒng)的實(shí)施性要求[1]。

1.2 ? 云計算技術(shù)

云計算技術(shù)是處理電力業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)的有效方式，結(jié)合開源技術(shù)Hadoop，借助虛擬化技術(shù)以及列存儲的數(shù)據(jù)管理模式來進(jìn)行分析、儲存和管理，能夠保障電網(wǎng)海量狀態(tài)數(shù)據(jù)的可靠和高效管理[2]。在國外，通過分析電力系統(tǒng)中不同用戶的實(shí)施查詢需求，設(shè)計了用于實(shí)施數(shù)據(jù)管理的智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)云模型，同時并根據(jù)該模型實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)的智能測量和管理系統(tǒng)。而在國內(nèi)，隨著大數(shù)據(jù)在電力系統(tǒng)中的形成，對其研究也獲得了各方的關(guān)注。以往的潮流計算、靠性評估等方法具有算法復(fù)雜、處理數(shù)據(jù)有限等不足之處，并不能滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，故而，對電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)當(dāng)結(jié)合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，并與電力生產(chǎn)系統(tǒng)密切結(jié)合[3]。

數(shù)據(jù)實(shí)時分析技術(shù)為電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用提供基礎(chǔ)保障，通過數(shù)據(jù)實(shí)時分析技術(shù)，分析電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并通過可視化技術(shù)做展示，為電力企業(yè)提供輔助分析應(yīng)用，進(jìn)而提升業(yè)務(wù)部門工作效率。

2 ? ? ?電力數(shù)據(jù)下可視化的背景及意義

2.1 ? 可視化

可視化（Visualization），又稱之為數(shù)據(jù)可視化（Data Visualization），主要是利用計算機(jī)來對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將其結(jié)果以圖形的方式展示出來。人們從外界獲得的信息方式有很多種，但視覺系統(tǒng)和獲得的數(shù)據(jù)占據(jù)比例較大，且更便于讓用戶掌握不能看見的數(shù)據(jù)間信息。

2.2 ? 意義

可視化技術(shù)是符合社會需求的。目前海量數(shù)據(jù)的誕生，給人們的日常工作增添了不少壓力，而利用現(xiàn)有的可視化技術(shù)，能夠更好地對數(shù)據(jù)模式和復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行分析，便于獲得新的了解并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行有效的決策，有助于信息時代的進(jìn)步和發(fā)展[4]。利用與生俱來的視覺功能來處理利用圖形圖像方式所展示的數(shù)據(jù)信息，便于發(fā)揮人體大腦和計算機(jī)量大信息處理系統(tǒng)的最大價值，讓信息獲取及分析變得更加簡單、直觀，能夠有效提高工作質(zhì)量和效率。

2.3 ? 可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用情況

在國外，不少大學(xué)電力系統(tǒng)工程研究中心，就可視化這一領(lǐng)域開展了許多開創(chuàng)性的研究工作，并就該領(lǐng)域提出了許多新的理論和方法，如電壓等位線實(shí)施技術(shù)。而在國內(nèi)，許多高校也就電力系統(tǒng)的可視化進(jìn)行研究。電力系統(tǒng)可視化的關(guān)鍵在于，能夠通過計算將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘及總結(jié)，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后實(shí)質(zhì)，并能準(zhǔn)確得到有關(guān)表示系統(tǒng)狀態(tài)的間接指標(biāo)，從而推動電力系統(tǒng)的進(jìn)步和發(fā)展[5]。

在電力企業(yè)，可通過利用現(xiàn)有信息系統(tǒng)建設(shè)成果，實(shí)時匯總業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)中心與海量平臺，全面監(jiān)控企業(yè)運(yùn)營狀況、關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程以及關(guān)鍵指標(biāo)，為企業(yè)提供決策支持。構(gòu)建企業(yè)運(yùn)營駕駛艙，借助可視化工具，通過儀表盤、柱狀、地理圖方式，展示戰(zhàn)略關(guān)鍵指標(biāo)、重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)、總體電網(wǎng)規(guī)模，利用數(shù)字化手段為企業(yè)精益管理提供決策支持;在故障搶修業(yè)務(wù)中，基于地理圖的故障搶修情況監(jiān)控與可視化展示，實(shí)現(xiàn)在地理圖實(shí)時動態(tài)展示故障地點(diǎn)、故障狀態(tài)、故障復(fù)電情況、搶修人員安排及搶修人員到達(dá)現(xiàn)場情況、車輛位置等信息展示，使調(diào)度值班人員能直觀掌握現(xiàn)場故障搶修情況，為調(diào)度員提供決策支持;在跳閘事件通知方面，通過集成地調(diào)自動化系統(tǒng)、計量自動化相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)開關(guān)狀態(tài)、電壓及電流進(jìn)行告警提醒，并在大屏展示，使調(diào)度員實(shí)時掌握電網(wǎng)運(yùn)行情況。

3 ? ? ?可視化所用到技術(shù)

主要包括AJAX技術(shù)、地圖API以及AVG等。

3.1 ? AJAX技術(shù)

AJAX（Asynchronous JavaScript and XML）主要關(guān)注的幾個問題：首先，能夠借助異步功能，通過JavaScript來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與瀏覽器之間的數(shù)據(jù)交互，通過局部操作就可以向服務(wù)器發(fā)送請求，最后獲取到服務(wù)器響應(yīng)的數(shù)據(jù);其次，AJAX對XML文檔的支持，能夠有效發(fā)揮其數(shù)據(jù)解析和處理功效;最后，其不是一種編程語言，是基于JavaScript語言下的一種異步的技術(shù)，其最大的優(yōu)勢在于不需要依賴于任何瀏覽器插件，利用其技術(shù)異步的特性，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)展示的功能[6]。

3.2 ? 地圖API

在手機(jī)上較為常見的百度地圖、高德地圖等軟件，為地圖可視化提供著較為成熟的可視化技術(shù)，地圖功能完備，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離的查看、視野內(nèi)搜索及地圖縮放等一系列使用功效。以百度地圖為例，包含Android SDK、Web服務(wù)API、車聯(lián)網(wǎng)API等多種開發(fā)工具與服務(wù)，適用于多種設(shè)備如PC端、移動端等，以及多種操作系統(tǒng)下的地圖應(yīng)用開發(fā)。

3.3 ? SVG 技術(shù)

SVG是一種矢量圖形格式，主要是利用文本格式的描述語言來對圖像進(jìn)行描述，能夠進(jìn)行有效的編輯和修改，還能對圖像等文件進(jìn)行可讀操做。SVG圖像各項(xiàng)可以方便地建立文字索引，能夠?qū)D像所展示的具體內(nèi)容進(jìn)行搜索;可以使用文本、圖像及適量圖形形狀這3種圖像;還能對圖像進(jìn)可任何變化、風(fēng)格化;其可以進(jìn)行特性化設(shè)置，包括剪輯的路徑、濾波效果等優(yōu)勢。SVG圖像文件可以非常方便、動態(tài)地由計算機(jī)程序設(shè)計語言來完成，齊聚友展示動態(tài)圖的優(yōu)勢，便于將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時低、動態(tài)地顯示[7]。

4 ? ? ?可視化實(shí)現(xiàn)方法

4.1 ? 基礎(chǔ)圖表可視化方法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化利用基礎(chǔ)的展示手段，將所獲得的數(shù)據(jù)以圖形、表格方式進(jìn)行展示，能夠使人較為方便地獲取數(shù)據(jù)，有助于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和特征。在這方面主要使用了表格、折線圖以及柱狀圖三種可視化展示方法，其中柱狀圖，通過設(shè)置不同顏色，將不同數(shù)據(jù)放置在同一個柱狀圖中進(jìn)行比較，便于工作者直觀地看出二者數(shù)量上的差別;折線圖主要應(yīng)用于時間序列數(shù)據(jù)，利用折線圖記錄實(shí)時的數(shù)據(jù)變化，便于查看某個時間節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)的具體變化;表格能直觀地展現(xiàn)每一條記錄的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的查看，能夠獲得較為詳細(xì)的具體數(shù)據(jù)[8]。電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心通過多維條形圖定時更新及展示當(dāng)前行政區(qū)域的雙覆蓋率情況，包括智能電網(wǎng)覆蓋率、低壓集抄覆蓋率、自動抄表率、電子化結(jié)算率的情況，并通過省級的數(shù)據(jù)進(jìn)行對標(biāo)，顯示各區(qū)域的排名，如智能電表覆蓋率方面可以直觀看到城市不同區(qū)的不同覆蓋率情況。

4.2 ? SVG可視化方法

通過SVG文件進(jìn)行電力大數(shù)據(jù)的顯示，主要是在進(jìn)行區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計之后，根據(jù)某項(xiàng)電力指標(biāo)對各個區(qū)域的顏色深淺進(jìn)行調(diào)整，便于人們直觀地看出不同區(qū)域間具體數(shù)據(jù)值的變化，且從SVG文件本身所具有的優(yōu)良特性出發(fā)，其在展示可視化的同時，還能將展示結(jié)果進(jìn)行交互，能夠發(fā)現(xiàn)更為細(xì)節(jié)的信息，能夠更好地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)掩藏下的實(shí)質(zhì)問題[9]。

4.3 ? 地圖可視化方法

電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)工作處理并不是將大量用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計歸納，而是在進(jìn)行傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)對比同時，將其引用到地圖當(dāng)中，并進(jìn)行特性化的顯示，能夠更加直觀地體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，便于用戶對信息有一個整體的把控，直觀地看出各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化以及變化程度。利用地圖可視化，能夠較為直觀地展示出某片區(qū)域的用電情況，可以細(xì)化到具體用戶，甚至可以對具體用戶下的單個用電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時展示，顯示當(dāng)前該設(shè)備的具體用電信息，這樣展示能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行整體查看。電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心利用該可視化方法，實(shí)施監(jiān)控故障搶修信息，通過可視化展示故障搶修進(jìn)度情況，并搜索地點(diǎn)、設(shè)備、精確定位等。停復(fù)電信息實(shí)施提醒，監(jiān)控人員可以及時了解停復(fù)電狀態(tài)及過程處置情況。

5 ? ? ?小 ? ?結(jié)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)設(shè)備種類越來越多，其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也在急劇增加，而普通的數(shù)據(jù)展示無法滿足電力系統(tǒng)的需求。數(shù)據(jù)可視化是依據(jù)計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步所提出來的數(shù)據(jù)展示方法，包括基礎(chǔ)圖表可視化、SVG可視化以及地圖可視化?；A(chǔ)圖表可視化可負(fù)責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控的可視化展示，SVG可視化可針對區(qū)域的統(tǒng)計信息進(jìn)行可視化，地圖可視化，方便查看具體的設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，三者各具有一定的優(yōu)勢，展示效果良好，能夠滿足社會需求。

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