電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)格管理系統(tǒng)的設(shè)計和場景驗(yàn)證

裴璐遙

（南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院有限責(zé)任公司，廣州510700）

在創(chuàng)新社會治理方面，國家提出了網(wǎng)格化管理的方向［1］，現(xiàn)階段在城市管理中得到了廣泛的應(yīng)用［2］。為更好的服務(wù)供電用戶，電網(wǎng)企業(yè)也開展了一系列的網(wǎng)格化管理工作［3］。

電網(wǎng)企業(yè)具有眾多的業(yè)務(wù)工作場景，對于某些業(yè)務(wù)而言如何將各業(yè)務(wù)場景與地理信息產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，并借鑒網(wǎng)格化管理理念更好的開展精益化管理成為業(yè)務(wù)管理創(chuàng)新的一種新思路。

在此背景下，本論文基于目前電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)格化管理現(xiàn)狀，通過調(diào)研、分析、設(shè)計等工作，形成了網(wǎng)格管理系統(tǒng)設(shè)計成果，為網(wǎng)格管理系統(tǒng)的落地實(shí)現(xiàn)提供參考和指導(dǎo)。

1 現(xiàn)狀分析

電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)格化管理是以區(qū)域化管理［4］為理念，以地理信息為背景，按業(yè)務(wù)視角劃分不同區(qū)域進(jìn)行業(yè)務(wù)管理，是精益化管理工作中重要的管理手段，可全面提升管理水平和工作效率。現(xiàn)階段，在電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)格化管理領(lǐng)域，已經(jīng)開展了大量的研究及實(shí)踐工作［5-13］。

經(jīng)調(diào)研分析，當(dāng)前網(wǎng)格化管理工作存在以下問題亟待解決。

1.1 電網(wǎng)模型與基礎(chǔ)地理信息割裂

目前，電網(wǎng)企業(yè)“站線變戶”模型的管理和展現(xiàn)范圍僅限于構(gòu)成電網(wǎng)的“點(diǎn)和線”，未能將基礎(chǔ)地理信息（即電子地圖數(shù)據(jù)）與電網(wǎng)模型真正發(fā)生關(guān)聯(lián)，基礎(chǔ)地理信息僅僅作為背景進(jìn)行展示，導(dǎo)致電網(wǎng)模型與地圖信息割裂。

1.2 網(wǎng)格維護(hù)繁瑣

大部分業(yè)務(wù)網(wǎng)格均以全人力方式劃分，當(dāng)業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整時，業(yè)務(wù)網(wǎng)格調(diào)整繁瑣，自動化程度不高，沒有做到靈活便捷的調(diào)整。

1.3 網(wǎng)格成果缺乏共享沉淀

大部分業(yè)務(wù)網(wǎng)格以各自業(yè)務(wù)邏輯為出發(fā)點(diǎn)，缺乏基礎(chǔ)劃分標(biāo)準(zhǔn)，不同業(yè)務(wù)網(wǎng)格之間的關(guān)聯(lián)性較差，不利于網(wǎng)格成果的共享沉淀。

基于以上現(xiàn)狀，本論文定義了基礎(chǔ)網(wǎng)格概念，提出基于基礎(chǔ)網(wǎng)格并結(jié)合業(yè)務(wù)場景需求來構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格，解決了業(yè)務(wù)網(wǎng)格共源的問題。

2 網(wǎng)格定義

2.1 基礎(chǔ)網(wǎng)格定義

基于有限元思想，利用有限數(shù)量的網(wǎng)格去盡可能的反應(yīng)真實(shí)物理世界，這種組成真實(shí)物理世界的網(wǎng)格即為基礎(chǔ)網(wǎng)格?；A(chǔ)網(wǎng)格通常是指建筑物或建筑物群的組合，如圖1 所示。基礎(chǔ)網(wǎng)格需做到與業(yè)務(wù)無關(guān)，具備自下而上聚合生成業(yè)務(wù)場景、自上而下由業(yè)務(wù)場景賦能基礎(chǔ)網(wǎng)格的特性。

基礎(chǔ)網(wǎng)格除自身的屬性信息外，還具備從業(yè)務(wù)網(wǎng)格繼承的部分屬性信息，該部分繼承的屬性通過映射的方式與業(yè)務(wù)網(wǎng)格的屬性信息產(chǎn)生鏈接關(guān)系，不以副本值的方式直接存儲，這種鏈接關(guān)系稱為“映射關(guān)系”，是描述業(yè)務(wù)網(wǎng)格與其涵蓋的基礎(chǔ)網(wǎng)格之間的映射關(guān)系。

基礎(chǔ)網(wǎng)格是業(yè)務(wù)管理由“點(diǎn)線”轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌妗钡臉蛄?，電網(wǎng)企業(yè)的“站線變戶”模型可基于基礎(chǔ)網(wǎng)格來構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格，從而解決了電網(wǎng)模型與基礎(chǔ)地理信息割裂的問題。

2.2 業(yè)務(wù)網(wǎng)格定義

業(yè)務(wù)網(wǎng)格是基于業(yè)務(wù)場景構(gòu)建出來的，在地理區(qū)域內(nèi)具有相類似業(yè)務(wù)特征的多邊形集合。不同的業(yè)務(wù)場景，可構(gòu)建出不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)格。每類業(yè)務(wù)網(wǎng)格將地理區(qū)域劃分為多個封閉多邊形，每個封閉多邊形即為一個業(yè)務(wù)網(wǎng)格，每個業(yè)務(wù)網(wǎng)格可有一個或多個基礎(chǔ)網(wǎng)格組合，如圖2所示。

2.3 網(wǎng)格行為約束

網(wǎng)格行為是指對基礎(chǔ)網(wǎng)格和業(yè)務(wù)網(wǎng)格可以執(zhí)行的操作，包括了網(wǎng)格的增刪改等一系列操作。網(wǎng)格操作觸發(fā)后，需要對可能涉及的聯(lián)動處理方式進(jìn)行約束，包括但不限于以下內(nèi)容。

基礎(chǔ)網(wǎng)格構(gòu)建：基礎(chǔ)網(wǎng)格將一塊地理區(qū)域進(jìn)行切分，切分后形成的各基礎(chǔ)網(wǎng)格需滿足“不重不漏”［14］的要求，即基礎(chǔ)網(wǎng)格之間沒有重疊且地理區(qū)域中不存在沒有基礎(chǔ)網(wǎng)格覆蓋的區(qū)域。

網(wǎng)格合并：網(wǎng)格合并僅限于兩個或多個地理位置上拓?fù)湎噜徑拥幕A(chǔ)網(wǎng)格，對于拓?fù)洳幌噜徑拥幕A(chǔ)網(wǎng)格，不允許直接進(jìn)行基礎(chǔ)網(wǎng)格的合并操作。

網(wǎng)格邊界調(diào)整：當(dāng)邊界調(diào)整后，需要重新更新網(wǎng)格及網(wǎng)格相鄰接的其他網(wǎng)格的空間和屬性信息（長度、面積等）。

屬性映射：在某個（些）選定的基礎(chǔ)網(wǎng)格中創(chuàng)建與業(yè)務(wù)網(wǎng)格的映射關(guān)系。在創(chuàng)建過程中，需要指定基礎(chǔ)網(wǎng)格對應(yīng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)格類型、業(yè)務(wù)網(wǎng)格ID 等信息。新增過程中需保證基礎(chǔ)網(wǎng)格與業(yè)務(wù)網(wǎng)格ID是N 對一的關(guān)系，不可出現(xiàn)一對多或多對多的情況，即在某選定的業(yè)務(wù)網(wǎng)格類型下，基礎(chǔ)網(wǎng)格只能與一個具體的業(yè)務(wù)網(wǎng)格相對應(yīng)，不可以既屬于一個具體的業(yè)務(wù)網(wǎng)格，又屬于另外一個具體的業(yè)務(wù)網(wǎng)格。這是由業(yè)務(wù)網(wǎng)格包含基礎(chǔ)網(wǎng)格，且各個業(yè)務(wù)網(wǎng)格之間不存在包含關(guān)系的拓?fù)涮匦运鶝Q定的。

網(wǎng)格拆分：一般是指將一個父類網(wǎng)格拆分為兩個子類網(wǎng)格，拆分的形狀由拆分業(yè)務(wù)人員指定。對于業(yè)務(wù)網(wǎng)格拆分操作，一個子類網(wǎng)格沿用原有父類網(wǎng)格的部分基礎(chǔ)屬性（例如網(wǎng)格編碼、類型等），并更新其他基礎(chǔ)屬性（例如面積等）和映射屬性；另一個通過創(chuàng)建的方式新增子類網(wǎng)格，并新增其基礎(chǔ)屬性（例如面積、業(yè)務(wù)信息等）和映射屬性，其中基礎(chǔ)屬性中部分通用屬性（例如業(yè)務(wù)類別等）可默認(rèn)沿用父類網(wǎng)格屬性值。對于基礎(chǔ)網(wǎng)格拆分操作，一個子類網(wǎng)格沿用原有父類網(wǎng)格的基礎(chǔ)屬性（例如網(wǎng)格編碼等）和映射屬性，并更新其他基礎(chǔ)屬性（例如面積等）；另一個通過創(chuàng)建的方式新增子類網(wǎng)格，并更新基礎(chǔ)屬性和新增映射屬性。

其他約束：在基礎(chǔ)網(wǎng)格的管理中，還應(yīng)該注意基礎(chǔ)網(wǎng)格的質(zhì)量管理，可按照數(shù)據(jù)技術(shù)管控體系的要求，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格的質(zhì)量管控［15］。

3 需求分析

業(yè)務(wù)網(wǎng)格常見的生成策略有自上而下構(gòu)建和自下而上聚合兩種方式。

3.1 自上而下構(gòu)建

3.1.1 方法介紹

自上而下的方式是指通過網(wǎng)格編輯工具人工構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格，包含了業(yè)務(wù)網(wǎng)格的圖形、屬性等信息，并根據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)格和基礎(chǔ)網(wǎng)格之間的包含關(guān)系為基礎(chǔ)網(wǎng)格賦予通用的業(yè)務(wù)屬性，豐富完善基礎(chǔ)網(wǎng)格屬性，使各類型業(yè)務(wù)網(wǎng)格的通用屬性得到沉淀，解決了各業(yè)務(wù)網(wǎng)格共源的問題，便于各業(yè)務(wù)網(wǎng)格成果共享。

人工構(gòu)建具有通用性，可應(yīng)用于任何類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)格，是各業(yè)務(wù)域管理人員較為熟悉的構(gòu)建方式，結(jié)合地圖背景和業(yè)務(wù)管理經(jīng)驗(yàn)，該方式具有操作直觀、構(gòu)建準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

3.1.2 需求分析

自上而下的構(gòu)建方式需重點(diǎn)分析網(wǎng)格管理系統(tǒng)的網(wǎng)格編輯工具需求。經(jīng)過分析總結(jié)，編輯工具包含但不限于以下功能。

基礎(chǔ)網(wǎng)格編輯工具：創(chuàng)建、圖形調(diào)整（合并、拆分、邊界調(diào)整等）、屬性調(diào)整、查詢、刪除等。

業(yè)務(wù)網(wǎng)格編輯工具：創(chuàng)建、圖形調(diào)整（合并、拆分、邊界調(diào)整等）、屬性調(diào)整、查詢、刪除等。

3.2 自下而上聚合

3.2.1 方法介紹

自下而上聚合是基于已定義的規(guī)則或算法，通過自下而上的方式，由基礎(chǔ)網(wǎng)格聚合形成各類型業(yè)務(wù)網(wǎng)格。

自動聚合采用程序化執(zhí)行，自動化程度高，現(xiàn)勢性強(qiáng)，實(shí)時更新成本低，但對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求較高且各業(yè)務(wù)場景需要設(shè)計專屬的規(guī)則或算法。

3.2.2 需求分析

自下而上的構(gòu)建方式需重點(diǎn)分析網(wǎng)格管理系統(tǒng)的規(guī)則庫需求，各業(yè)務(wù)場景通過構(gòu)建規(guī)則庫，可通過程序由基礎(chǔ)網(wǎng)格自動聚合生成業(yè)務(wù)網(wǎng)格。

新增規(guī)則：增加基礎(chǔ)網(wǎng)格聚合規(guī)則，基于聚合規(guī)則可挑選滿足規(guī)則要求的基礎(chǔ)網(wǎng)格。

執(zhí)行規(guī)則：按照設(shè)定的聚合規(guī)則，執(zhí)行自動聚合操作。

刪除規(guī)則：刪除已設(shè)定的聚合規(guī)則。

4 架構(gòu)設(shè)計

4.1 功能架構(gòu)

網(wǎng)格管理系統(tǒng)由基礎(chǔ)網(wǎng)格、業(yè)務(wù)網(wǎng)格、規(guī)則庫、角色及權(quán)限管理、網(wǎng)格查詢服務(wù)等模塊組成，功能架構(gòu)如圖3所示。

1）基礎(chǔ)網(wǎng)格：提供基礎(chǔ)網(wǎng)格的展示、編輯、查詢、統(tǒng)計分析等功能。

2）業(yè)務(wù)網(wǎng)格：提供所有類型業(yè)務(wù)網(wǎng)格的通用功能，包括瀏覽、創(chuàng)建、編輯、查詢、刪除等功能。

3）規(guī)則庫：根據(jù)業(yè)務(wù)場景需求，設(shè)定基礎(chǔ)網(wǎng)格聚合規(guī)則庫，并提供規(guī)則庫的修改、執(zhí)行、刪除等功能。

4）角色及權(quán)限管理：提供系統(tǒng)的角色和權(quán)限控制等功能。

5）網(wǎng)格查詢服務(wù)：基于基礎(chǔ)網(wǎng)格、業(yè)務(wù)網(wǎng)格等成果，對外部應(yīng)用提供查詢服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成果共享。

4.2 部署架構(gòu)

網(wǎng)格管理系統(tǒng)由訪問層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層組成，部署架構(gòu)如圖4所示。

1）訪問層：提供管理員及用戶訪問入口，可通過該層訪問到網(wǎng)格管理系統(tǒng)。

2）應(yīng)用層：部署網(wǎng)格管理系統(tǒng)的功能模塊、訪問服務(wù)等。

3）數(shù)據(jù)層：提供電子地圖數(shù)據(jù)、電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)網(wǎng)格、業(yè)務(wù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)的存儲和發(fā)布環(huán)境。

5 典型場景驗(yàn)證

5.1 基礎(chǔ)網(wǎng)格

基礎(chǔ)網(wǎng)格將地圖進(jìn)行無縫切分，并避開建筑物，解決了基礎(chǔ)網(wǎng)格邊界切割建筑物的問題，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)網(wǎng)格和建筑物1對N的對應(yīng)關(guān)系。

基于基礎(chǔ)網(wǎng)格定義和網(wǎng)格行為約束，生成的基礎(chǔ)網(wǎng)格效果如圖5 所示，并通過引入網(wǎng)格編輯工具，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)網(wǎng)格合并、拆分、邊界調(diào)整等操作，可滿足對基礎(chǔ)網(wǎng)格不同顆粒度的管理需要。

此外，基礎(chǔ)網(wǎng)格除自身屬性信息外，還繼承了業(yè)務(wù)網(wǎng)格的業(yè)務(wù)賦能屬性。以基礎(chǔ)網(wǎng)格關(guān)聯(lián)的設(shè)備與用戶為例，如圖6 所示，當(dāng)點(diǎn)擊設(shè)備或用戶時，可展示該基礎(chǔ)網(wǎng)格所關(guān)聯(lián)的設(shè)備臺賬或用戶詳情，從而將原先一個大的業(yè)務(wù)管理區(qū)域，切分成多個基于基礎(chǔ)網(wǎng)格的小管理單元，可支撐設(shè)備主人或網(wǎng)格經(jīng)理的精益化管理需要。

5.2 業(yè)務(wù)網(wǎng)格

業(yè)務(wù)網(wǎng)格提供“自上而下”和“自下而上”兩種生成途徑。

自上而下構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格，一般可通過業(yè)務(wù)網(wǎng)格編輯工具，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)格的新增、拆分、合并、邊界調(diào)整等操作，對于業(yè)務(wù)人員繪制業(yè)務(wù)網(wǎng)格具有操作直觀便捷的特點(diǎn)。以業(yè)務(wù)網(wǎng)格拆分為例，如圖7所示，當(dāng)在業(yè)務(wù)網(wǎng)格編輯工具上選擇拆分后，可在地理區(qū)域內(nèi)繪制折線，從而將一個業(yè)務(wù)網(wǎng)格進(jìn)行拆分，拆分操作執(zhí)行過程中，需遵循網(wǎng)格行為約束中網(wǎng)格拆分的相關(guān)要求，確保拆分操作的有序性。

自下而上構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格，一般需要總結(jié)歸納生成規(guī)則，基于現(xiàn)有基礎(chǔ)網(wǎng)格基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，挑選滿足條件的基礎(chǔ)網(wǎng)格，采用聚合基礎(chǔ)網(wǎng)格的方式構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)格。以停電業(yè)務(wù)場景為例，如圖8 所示，通過分析停電業(yè)務(wù)場景的聚合方式，進(jìn)而設(shè)定相應(yīng)規(guī)則，利用程序化的方式尋找滿足條件的基礎(chǔ)網(wǎng)格，并將基礎(chǔ)網(wǎng)格進(jìn)行聚合，最終可生成停電業(yè)務(wù)網(wǎng)格，生成的效果如圖8所示。

6 結(jié)論

基于基礎(chǔ)地理信息構(gòu)建的基礎(chǔ)網(wǎng)格作為電網(wǎng)資源與基礎(chǔ)地理信息的關(guān)聯(lián)媒介，解決了電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理信息相割裂的問題。此外，根據(jù)電網(wǎng)業(yè)務(wù)場景構(gòu)建的業(yè)務(wù)網(wǎng)格，可將通用業(yè)務(wù)信息沉淀到基礎(chǔ)網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)不同類型業(yè)務(wù)網(wǎng)格的信息共享。

本論文針對基礎(chǔ)網(wǎng)格、業(yè)務(wù)網(wǎng)格等設(shè)計了一套集查詢、展示、統(tǒng)計、編輯等功能于一體的網(wǎng)格管理系統(tǒng)，可大大減少業(yè)務(wù)網(wǎng)格創(chuàng)建的人工投入，提升了業(yè)務(wù)網(wǎng)格創(chuàng)建的自動化程度。

網(wǎng)格管理系統(tǒng)在電網(wǎng)企業(yè)日常運(yùn)營管理方面具有展示直觀、管理精益化的優(yōu)點(diǎn)，本論文設(shè)計成果對網(wǎng)格管理系統(tǒng)的落地實(shí)現(xiàn)起到參考和指導(dǎo)作用。