輸變電工程數(shù)據(jù)存儲管理分層數(shù)據(jù)架構(gòu)設計

任重

（國核電力規(guī)劃設計研究院有限公司，北京 海淀 100095）

1 輸變電工程數(shù)據(jù)存儲管理的定義與理解

輸變電工程實質(zhì)上是有關(guān)輸電線路以及變壓器安裝方面的建設工程。它的數(shù)據(jù)量非常龐大，包含整個輸變電工程領域相關(guān)方面的所有數(shù)據(jù)。主要針對工程預期設計、全面規(guī)劃、可行性研究、具體實施、完工總結(jié)等各個方面的所有數(shù)據(jù)，進行全面收集、拆分、合并、研究，最后做進一步的管理、處理、存儲、遷移、使用等。

輸變電工程數(shù)據(jù)的種類。輸變電工程是整個電力系統(tǒng)的一部分，也是最關(guān)鍵的一部分。它的主要種類包括工程信息、地理信息、資源信息、設備信息、經(jīng)濟信息等。值得注意的是，數(shù)據(jù)信息的獲取和分類極其重要，一要獲取高質(zhì)量的、完整的、準確的一手信息，二必須通過數(shù)據(jù)的屬性、類別、結(jié)構(gòu)、模式等方面進行分類細化，對今后的數(shù)據(jù)存儲十分重要。

輸變電工程數(shù)據(jù)的特點。輸變電工程數(shù)據(jù)由于來源方式廣泛，導致其十分多元化和異構(gòu)化。也就是說，數(shù)據(jù)的內(nèi)容多數(shù)普遍具有共享性，深入挖掘細化即可增加數(shù)據(jù)本身的價值和效果，具有可處理可操作的性質(zhì)。數(shù)據(jù)根據(jù)特性又可以分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，前者一般包含運行數(shù)據(jù)、二維表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，而后者一般以視頻、圖像、數(shù)學模型等，形式多樣化，需要更多存儲空間，對后續(xù)存儲管理要求更高。

輸變電工程數(shù)據(jù)的作用和影響。輸變電工程數(shù)據(jù)很重要，一旦儲存不慎，輕則影響整個電力系統(tǒng)或者信息系統(tǒng)的運作和發(fā)展，重則涉及到信息資源的安全和建設，因此在實際的數(shù)據(jù)存儲管理操作工作中必須嚴謹和慎重。

2 輸變電工程數(shù)據(jù)存儲管理分層數(shù)據(jù)架構(gòu)設計思路

輸變電工程數(shù)據(jù)多，形式繁瑣，原因在于它全部來自各個工程項目。如果工程項目是輸變電工程數(shù)據(jù)存儲管理的基本單元，那么數(shù)據(jù)單元和數(shù)據(jù)包就是工程項目的組成部分。三者的關(guān)系就如同圖1展示的范圍大小，即工程項目的范圍大于數(shù)據(jù)包的范圍，而數(shù)據(jù)包的范圍則大于數(shù)據(jù)單元的范圍。

圖1 輸變電工程數(shù)據(jù)工程項目范圍比較圖

輸變電工程數(shù)據(jù)相當于我們的聯(lián)合國，而每一個工程項目則是屬于聯(lián)合國的每一個國家，具有其本身的獨立性和完整性，相互之間不影響卻又獨立并列存在。而工程項目的內(nèi)部則像國家內(nèi)部分有行政、軍事、經(jīng)濟等部分一樣，它根據(jù)項目性質(zhì)或工作環(huán)節(jié)的區(qū)別進行劃分，彼此之間緊密聯(lián)系相互影響。因此進行數(shù)據(jù)存儲的時候，所有工程項目存儲器可按照工程項目的屬性進行分類細分，細分清楚后全部并列至總體儲存器當中，從而實現(xiàn)總體存儲數(shù)據(jù)中包含分層存儲數(shù)據(jù)的架構(gòu)。

三維設計模型存儲模式。在信息化逐漸成為數(shù)據(jù)存儲管理常態(tài)的基礎上，三維模型是最能直接體現(xiàn)出輸變電工程數(shù)據(jù)存儲模式的一種表現(xiàn)手段。通過收集幾何屬性、層次數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等數(shù)據(jù)，建立相關(guān)的工程模型、幾何模型、物理模型和組合模型單元進行集中管理，設置好一一對應的連帶關(guān)系。在此模式中，獲取到的每個GIM模型文件實質(zhì)上可作為一個數(shù)據(jù)包，成為三維模型的一部分。

文檔資料數(shù)據(jù)存儲模式。文檔數(shù)據(jù)是輸變電工程數(shù)據(jù)最基礎的數(shù)據(jù)相關(guān)體，它貫穿了整個工程從開始到結(jié)束的全過程。不管是最初的設計階段，還是中間的施工落實階段和最后的竣工階段，所有的線路和數(shù)據(jù)都可按照內(nèi)容和類型進行重新組織分類，形成它自身的存儲模式。在此模式中數(shù)據(jù)包是在存儲管理中獲取的每一套文件，文件可以是設計圖紙、勘測報告、概算書等。

3 實踐研究與分析

本文將以沈陽工業(yè)大學學報第41卷第6期2019年11月刊登的一篇論文《基于層級設計的輸變電工程數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)》中的實驗數(shù)據(jù)作為分析對象，進行輸變電工程數(shù)據(jù)分層數(shù)據(jù)架構(gòu)設計研究分析。

本次實驗的存儲中心數(shù)據(jù)標準存儲單元包括128GB內(nèi)存的服務器、2顆8核CPU和1TB硬盤，通過建立了10組不同參數(shù)的存儲中心進行仿真測試。由圖可見，第二列的存儲中心數(shù)和第四列的數(shù)據(jù)集數(shù)從第1組到第10組是逐步增加的，也就是說在數(shù)據(jù)集數(shù)增加的前提下，存儲中心數(shù)也是同步上漲的，兩者是共同增長的關(guān)系。這說明了在數(shù)據(jù)管理中，分層數(shù)據(jù)存儲中心得到了充分運用（如表1）。

接下來觀察圖2的數(shù)據(jù)，圖2是一張坐標曲線圖，橫向的X軸是反映數(shù)據(jù)量/MB，數(shù)量從最低100MB增長至最高900MB，豎向的Y軸是反映任務用時/s，數(shù)值從0s到60000s。對比表1后明顯可以看出，“任務用時/s”指的是數(shù)據(jù)遷移前后的存儲數(shù)據(jù)執(zhí)行相同任務的使用時間。

圖2 數(shù)據(jù)遷移前后任務使用時間比較

表1 存儲中心配置參數(shù)

從整體來看，實線和虛線的線條趨勢都是明顯上漲的，說明隨著數(shù)據(jù)量不斷增加，遷移前數(shù)據(jù)比遷移后數(shù)據(jù)在執(zhí)行同一個任務時，使用時間多。

4 結(jié)論

眾所周知，輸變電工程數(shù)據(jù)特性眾多，數(shù)量巨大，模式多樣性，結(jié)構(gòu)迥異，更新?lián)Q代快，在此基礎上要做好輸變電工程數(shù)據(jù)存儲工作實屬不易。經(jīng)本文探討，設想按照輸變電工程數(shù)據(jù)的特點進行分類，主要分成工程地理信息數(shù)據(jù)、三維設計模型數(shù)據(jù)和文檔資料數(shù)據(jù)三大類，再分別以工程項目、數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)單元的模式進行分層儲存，結(jié)合實際情況探討了一種數(shù)據(jù)存儲新模式。

實踐表明，分層數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)在總體數(shù)據(jù)存儲模式中是有積極作用的。在數(shù)據(jù)量不斷增加的情況下，分層數(shù)據(jù)存儲模式在數(shù)據(jù)存儲整體環(huán)境中運用自如。同時，在數(shù)據(jù)進行遷移的任務使用時間對比下，可以看出在相同的數(shù)據(jù)量下，遷移后的數(shù)據(jù)在執(zhí)行同一個任務使用的時間比遷移前的數(shù)據(jù)少。在此基礎上，我們繼續(xù)把三類輸變電工程數(shù)據(jù)細分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)后，明顯可以看出結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)量增長的情況下，數(shù)據(jù)所需用時低于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

由此可見，根據(jù)輸變電工程數(shù)據(jù)的特點分別進行數(shù)據(jù)存儲處理，在不同的存儲架構(gòu)里能有效提高數(shù)據(jù)存儲效率，優(yōu)化工程存儲空間，節(jié)省出更大的空間容納數(shù)據(jù)。同時，重要的輸變電工程數(shù)據(jù)得到了安全儲存，完整性沒有受到破壞，海量輸變電工程數(shù)據(jù)存儲問題得到了有效解決，在輸變電工程系統(tǒng)和總體電力系統(tǒng)方面都體現(xiàn)了極其重要的意義。