基于用電信息采集系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)高效協(xié)同處理技術(shù)研究

張新陽(yáng)， 李輝

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 信息中心，云南 昆明 650217)

0 引言

協(xié)同處理技術(shù)發(fā)生在多臺(tái)計(jì)算機(jī)中，分擔(dān)一個(gè)程序或者同一個(gè)任務(wù)的分布式處理，該技術(shù)的處理過(guò)程，主要是一個(gè)復(fù)雜的程序，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載分配、數(shù)據(jù)共享等。在分布式處理任務(wù)展開(kāi)的同時(shí)，保證信息的同步性、安全性以及準(zhǔn)確性[1]。傳統(tǒng)的協(xié)同處理技術(shù)，以時(shí)間順序或事件重要程度順序?yàn)橐劳校瑢?duì)計(jì)算系統(tǒng)中的任務(wù)進(jìn)行處理，但隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的工作任務(wù)都利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因此計(jì)算機(jī)需要處理的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)飆升，傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)面對(duì)日趨海量的任務(wù)數(shù)據(jù)，不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的全面覆蓋、數(shù)據(jù)采集，因此根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)的功能特性，研究全新的多業(yè)務(wù)高效協(xié)同處理技術(shù)。

用電信息采集系統(tǒng)的主要功能包括自動(dòng)采集用電信息、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)異常信號(hào)、集中管理用電方案、及時(shí)發(fā)布用電信息，是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)信息交互、分布式處理的系統(tǒng)[2]。該系統(tǒng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)之一，以高級(jí)測(cè)量、高效管理、高速通信、迅速存儲(chǔ)等技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算系統(tǒng)中，所有業(yè)務(wù)信息的全時(shí)段采集，以此達(dá)到快速響應(yīng)、計(jì)量無(wú)誤等效果[3]。此次所提出的協(xié)同處理技術(shù)，利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量業(yè)務(wù)的高效協(xié)同處理，為協(xié)同技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，提供科學(xué)的技術(shù)支持。

1 基于用電信息采集系統(tǒng)設(shè)置業(yè)務(wù)協(xié)同處理規(guī)則

保證業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)后，基于用電信息采集系統(tǒng)，設(shè)置對(duì)海量業(yè)務(wù)的協(xié)同處理規(guī)則[4-5]。利用用電信息采集系統(tǒng)，挖掘已經(jīng)建立其可靠連接的業(yè)務(wù)，并對(duì)得到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理[6]，對(duì)挖掘結(jié)果的預(yù)處理過(guò)程如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)預(yù)處理過(guò)程

將任務(wù)格式標(biāo)準(zhǔn)化、異常數(shù)據(jù)重復(fù)數(shù)據(jù)以及錯(cuò)誤數(shù)據(jù)清除糾正后，形成一個(gè)全新的同步處理數(shù)據(jù)集合，則該集合中，每一待處理子集之間的歐氏距離為式(1)。

(1)

式中，d表示子集合u與z之前的歐氏距離；i表示第i類業(yè)務(wù)類型；n表示子集合中的變量。根據(jù)上述結(jié)果設(shè)置的協(xié)同處理規(guī)則如圖2所示。

圖2 協(xié)同處理規(guī)則

按照上述規(guī)則對(duì)海量業(yè)務(wù)進(jìn)行協(xié)同處理，至此基于用電信息采集系統(tǒng)的協(xié)同處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多業(yè)務(wù)的高效協(xié)同處理[7]。

2 用電信息采集系統(tǒng)交易協(xié)同處理技術(shù)的架構(gòu)規(guī)劃

在總體架構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，規(guī)劃設(shè)計(jì)遵循“業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)”的原則，采用由業(yè)務(wù)架構(gòu)到應(yīng)用架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)再到技術(shù)架構(gòu)逐層驅(qū)動(dòng)的方法[8]。業(yè)務(wù)架構(gòu)是從用電信息采集系統(tǒng)電力市場(chǎng)化交易過(guò)程管理和服務(wù)角度對(duì)業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的過(guò)程、環(huán)節(jié)、規(guī)則的細(xì)化、抽象和建模；應(yīng)用架構(gòu)是基于業(yè)務(wù)架構(gòu)，從用電信息采集系統(tǒng)功能需求的角度去清晰準(zhǔn)確定義應(yīng)用范圍、功能及模塊等[9-10]；數(shù)據(jù)架構(gòu)是基于應(yīng)用架構(gòu)，從用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求的角度去準(zhǔn)確定義數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)來(lái)源及數(shù)據(jù)部署等；技術(shù)架構(gòu)根據(jù)信息技術(shù)和人工智能發(fā)展趨勢(shì)以及相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合業(yè)務(wù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)及應(yīng)用架構(gòu)的特點(diǎn)從用電信息采集系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)角度提出系統(tǒng)總體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案和軟硬件物理部署方式。

2.1 實(shí)體機(jī)器人客服應(yīng)用分析

電力交易人工智能實(shí)體機(jī)器人客服應(yīng)用是結(jié)合電力交易大廳的業(yè)務(wù)場(chǎng)景功能需求，充分考慮人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、人與機(jī)器人的協(xié)同辦公適應(yīng)期創(chuàng)新性開(kāi)展的，主要包括人工智能模式、人工輔助智能模式、人工接管模式3種類型。應(yīng)用功能包括人機(jī)協(xié)作、語(yǔ)音交互、業(yè)務(wù)咨詢、智能迎賓、參觀講解、信息查詢、嘉賓預(yù)約、人臉識(shí)別、大屏互動(dòng)、遠(yuǎn)程視頻、通用聊天等。

2.2 渠道機(jī)器人客服應(yīng)用分析

渠道機(jī)器人客服應(yīng)用分析圍繞用電信息采集系統(tǒng)電力市場(chǎng)化交易實(shí)際工作各業(yè)務(wù)域場(chǎng)景需求，應(yīng)用功能通過(guò)嵌入某電力市場(chǎng)交易網(wǎng)站的智能問(wèn)答頁(yè)面、嵌入移動(dòng)交易App的智能問(wèn)答頁(yè)面、接入電力交易公眾號(hào)3個(gè)方式實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)智能化服務(wù)。應(yīng)用功能包括電力交易業(yè)務(wù)咨詢、交易知識(shí)問(wèn)答、交易信息查詢、交易相關(guān)資訊推送、交易方式智能推薦、用戶評(píng)價(jià)等功能。

2.3 知識(shí)庫(kù)應(yīng)用分析

電力交易知識(shí)智庫(kù)由IBOT實(shí)現(xiàn)。主要包括智能引擎、前端平臺(tái)和管理后臺(tái)。智能引擎模塊，是處理自然語(yǔ)言和集成各種專業(yè)處理引擎的基礎(chǔ)平臺(tái)，其智能性、準(zhǔn)確度、并發(fā)性能等各方面都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)鍵影響。主要包括文本處理、句法分析、語(yǔ)義分析、對(duì)話管理、答案渲染、知識(shí)管理等。前端平臺(tái)模塊，是用戶使用智能機(jī)器人系統(tǒng)的所有前端用戶交互能力基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)機(jī)器人的登錄驗(yàn)證，響應(yīng)調(diào)度，負(fù)載平衡等。主要包括運(yùn)行框架、消息處理、服務(wù)接口、通訊控制、二開(kāi)框架等。管理后臺(tái)模塊，是通過(guò)智能服務(wù)引擎及機(jī)器人前端平臺(tái)提供的API，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行統(tǒng)一的管理及維護(hù)。主要包括系統(tǒng)管理、知識(shí)管理、運(yùn)維管理、授權(quán)管理等。

3 實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證基于用電信息采集系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)高效協(xié)同處理技術(shù)的可行性以及有效性，提出對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將此次研究的基于用電信息采集系統(tǒng)的協(xié)同處理技術(shù)，與傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)比較2個(gè)技術(shù)對(duì)全時(shí)段數(shù)據(jù)的覆蓋能力，分析2種技術(shù)對(duì)多業(yè)務(wù)的處理進(jìn)度。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，分別在該平臺(tái)中載入2種技術(shù)所需的處理系統(tǒng)，此次實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖

提取該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的業(yè)務(wù)，并對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，此次測(cè)試選取的實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)據(jù)如表1所示。

將此次研究的協(xié)同處理技術(shù)測(cè)試結(jié)果，作為實(shí)驗(yàn)組；將傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)測(cè)試結(jié)果，作為對(duì)照組，分別對(duì)表1中的5組實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)象，進(jìn)行協(xié)同處理。經(jīng)過(guò)無(wú)量綱化處理后，5組數(shù)據(jù)在4個(gè)階段內(nèi)的占比分布情況如表2所示。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)象

表2 5組數(shù)據(jù)的占比分布示意圖

根據(jù)表1和表2中的有效數(shù)據(jù)，分別利用2種不同的協(xié)同處理技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)中的海量、多級(jí)業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，該業(yè)務(wù)協(xié)同處理過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)模塊的多級(jí)監(jiān)測(cè)線路示意圖如圖4所示。

圖4 監(jiān)測(cè)模塊的各級(jí)監(jiān)測(cè)線路

經(jīng)過(guò)圖4中的監(jiān)測(cè)線路監(jiān)測(cè)可知，2種協(xié)同處理技術(shù)的響應(yīng)時(shí)間略有不同，響應(yīng)時(shí)間監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5所示。

圖5 監(jiān)測(cè)時(shí)間響應(yīng)曲線

根據(jù)圖5中的2組響應(yīng)曲線可知，實(shí)驗(yàn)組對(duì)5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均響應(yīng)時(shí)間，在1.5 s左右；對(duì)照組中對(duì)5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均響應(yīng)時(shí)間，超過(guò)了1.75 s。根據(jù)圖中曲線可知，基于用電信息采集系統(tǒng)的協(xié)同處理技術(shù)，面對(duì)類型多樣、體量極大的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其響應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有因?yàn)閿?shù)據(jù)量的增加出現(xiàn)極大改變，其初始響應(yīng)時(shí)間與最終響應(yīng)時(shí)間的差值僅為0.43 s；而傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)由于采集數(shù)據(jù)的能力偏弱，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到一定體量時(shí)，該技術(shù)的響應(yīng)時(shí)間隨之增加，其初始響應(yīng)時(shí)間與最終響應(yīng)時(shí)間的差值達(dá)到了1.26 s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此次研究的協(xié)同處理技術(shù)，因此分析導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)出現(xiàn)較大差異的原因。

3.2 結(jié)果分析

分析2種協(xié)同處理技術(shù)，響應(yīng)時(shí)間相差較大的原因，利用測(cè)試系統(tǒng)中的追蹤代碼查詢單次協(xié)同處理下，2種技術(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)象后，得到多級(jí)任務(wù)覆蓋量。覆蓋量追蹤結(jié)果如圖6所示。

(a)實(shí)驗(yàn)組的任務(wù)覆蓋量

根據(jù)圖6中的節(jié)點(diǎn)任務(wù)數(shù)據(jù)覆蓋圖可知，此次研究的協(xié)同處理技術(shù)，在執(zhí)行單次協(xié)同處理任務(wù)時(shí)，利用用電信息采集系統(tǒng)，將所有類型的業(yè)務(wù)全部識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)海量多級(jí)業(yè)務(wù)的同步處理。而傳統(tǒng)方法中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能較弱，單次協(xié)同處理時(shí)，面對(duì)數(shù)量龐大、種類繁多的多級(jí)業(yè)務(wù)，只能獲取其中的一部分業(yè)務(wù)信息，從圖6(b)中的識(shí)別結(jié)果可以看出，同樣的測(cè)試條件下，該方法只將K1數(shù)據(jù)完全識(shí)別；對(duì)K2、K3業(yè)務(wù)，只識(shí)別出了極少量的數(shù)據(jù)；而K4、K5數(shù)據(jù)完全沒(méi)有得到識(shí)別。根據(jù)上述分析可知，傳統(tǒng)協(xié)同處理不能單次對(duì)所有數(shù)據(jù)完全識(shí)別，而需要進(jìn)行多次協(xié)同處理，才能完成處理任務(wù)，因此增加了傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)的累積響應(yīng)時(shí)間，最終導(dǎo)致協(xié)同處理技術(shù)對(duì)多業(yè)務(wù)處理效率低下。為了令實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果更加具體，我們?cè)賹?duì)2種協(xié)同處理技術(shù)的處理效率進(jìn)行評(píng)估，選用的評(píng)估模型最后一步為式(2)。

(2)

式中，xi表示第i組業(yè)務(wù)的協(xié)同處理響應(yīng)時(shí)間；Δx表示期望響應(yīng)時(shí)間，需要注意，此次實(shí)驗(yàn)將期望時(shí)間設(shè)置為1.4 s；n表示一組業(yè)務(wù)中的任務(wù)組數(shù)量。2種技術(shù)應(yīng)用下的2組實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表3、表4所示。

表3 實(shí)驗(yàn)組協(xié)同處理響應(yīng)時(shí)間參數(shù)

表4 對(duì)照組協(xié)同處理響應(yīng)時(shí)間參數(shù)

根據(jù)表3、表4中的數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)組中的響應(yīng)時(shí)間更加接近期望值，而對(duì)照組中的響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)數(shù)據(jù)體量較小時(shí)比較接近期望值；當(dāng)數(shù)據(jù)體量較大時(shí)，則距離期望響應(yīng)時(shí)間稍遠(yuǎn)。將上表中第1、3、5、7、9作為A組，將第2、4、6、8、10組數(shù)據(jù)作為B組，已知A組的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)少于B組，則利用式(3)計(jì)算其處理效率。

(3)

式中,q表示處理效率；U表示業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總量；t表示響應(yīng)時(shí)間。利用式(3)分別計(jì)算2種技術(shù)的處理效率，整理計(jì)算平均值，可知實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組，對(duì)A組數(shù)據(jù)的處理效率分別為94.58%和94.56%；對(duì)B組數(shù)據(jù)的處理效率分別為92.16%和78.52%。綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，此次研究的協(xié)同處理技術(shù)，利用用電信息采集系統(tǒng)，可以將全時(shí)段數(shù)據(jù)完全覆蓋，對(duì)多業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同處理；而傳統(tǒng)協(xié)同處理技術(shù)只能將體量較少的數(shù)據(jù)進(jìn)行完全覆蓋，面對(duì)海量業(yè)務(wù)時(shí)，只能分次協(xié)同處理，降低了對(duì)多業(yè)務(wù)的處理效率。

4 總結(jié)

隨著用電需求的增加、用電范圍的擴(kuò)展，計(jì)算系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的業(yè)務(wù)類型和海量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此，利用用電采集系統(tǒng)的高效性、統(tǒng)計(jì)性和全時(shí)段覆蓋性，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別與覆蓋，提高單次協(xié)同處理多業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量，以此降低協(xié)同處理技術(shù)的協(xié)同響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)多業(yè)務(wù)的高效協(xié)同處理。但此次提出的協(xié)同處理技術(shù)，雖然增加了單次協(xié)同處理量，但并不能在真正意義上實(shí)現(xiàn)一次性協(xié)同處理，今后的研究與分析還需對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，將所有數(shù)據(jù)一次處理完畢，降低響應(yīng)時(shí)間、提升處理效率。