大數(shù)據(jù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)運行中的應(yīng)用研究

彭 娟，張澤睿，劉 寧

（中國電建集團貴州電力設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 相關(guān)概念和特性

1.1 大數(shù)據(jù)概念及特性

大數(shù)據(jù)技術(shù)簡單解釋是指1種數(shù)據(jù)的集合，并且范圍寬泛，存量大，超過以往數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的各項功能，在存儲、數(shù)據(jù)收集、分析緯度等功能作用方面進行全方位升級[1]。大數(shù)據(jù)的特點具體表現(xiàn)在5個方面，又稱為“5 V”特性。

（1）來源多樣性。收集數(shù)據(jù)的來源渠道多、種類廣，包括視頻、文字、錄音等各種形式。

（2）數(shù)據(jù)量大。目前大數(shù)據(jù)的存量規(guī)模已經(jīng)達到PB階段，由于存儲的數(shù)量能夠折射出數(shù)據(jù)的潛在信息量和價值表現(xiàn)，因此存量越大說明使用效果越佳。

（3）可變性。信息數(shù)據(jù)瞬息萬變，每一刻都會產(chǎn)生更多的信息，影響數(shù)據(jù)的抓取情況，而大數(shù)據(jù)技術(shù)可以滿足信息的變化特性進行實時抓取。

（4）價值。流量變現(xiàn)的時代，智能推廣可以更好地切入顧客的現(xiàn)實所需。而這就考驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量高低并能否轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的價值。因為數(shù)據(jù)過多導(dǎo)致價值密度較低，因而選取其中有價值的信息數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)潛在價值變現(xiàn)。

（5）高速。數(shù)據(jù)的獲取能力提升，處理能力也同步實現(xiàn)提升，目前依托大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)在小時級內(nèi)分析結(jié)果，并且能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的查詢秒級出結(jié)果。

1.2 電力大數(shù)據(jù)分析

電力大數(shù)據(jù)即在電力行業(yè)中大數(shù)據(jù)的子集。大數(shù)據(jù)在電力通信中的應(yīng)用主要分為內(nèi)部和外部，內(nèi)部指系統(tǒng)的記錄電力設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的運行情況并收集信息，分析出其中有價值的數(shù)據(jù)，比對系統(tǒng)內(nèi)部是否存在問題，便于整改和處理。內(nèi)部管理中，數(shù)據(jù)要經(jīng)過“采集、解析、分析鏈條、安全檢查”完整的過程，而處理過程中，每個環(huán)節(jié)都可能會對數(shù)據(jù)造成負面的影響，如數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)篡改、數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)被拒絕接入等現(xiàn)象[2]。這些都會對數(shù)據(jù)的價值產(chǎn)生負面的連鎖反應(yīng)，最終可能導(dǎo)致所有采集的數(shù)據(jù)都失效。因此，電力大數(shù)據(jù)既有大數(shù)據(jù)的相關(guān)屬性，又有電力行業(yè)的相關(guān)屬性，具體包括以下幾方面。

（1）數(shù)據(jù)增值能量。大數(shù)據(jù)在電力中應(yīng)用，可以增加數(shù)據(jù)信息的價值，減少能耗的使用，并且可以對比數(shù)據(jù)提出指導(dǎo)性的意見，精煉電力數(shù)據(jù)意義。

（2）數(shù)據(jù)交互價值。電力通信數(shù)據(jù)與國民經(jīng)濟社會發(fā)展息息相關(guān)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效地將這些信息進行交融聯(lián)通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維價值利用，增加數(shù)據(jù)的效用性。

（3）數(shù)據(jù)提高服務(wù)。電力企業(yè)的工作重點就是對接服務(wù)好用戶，一方面以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)吸引更多的用戶，一方面根據(jù)用戶需求創(chuàng)新升級服務(wù)功能，優(yōu)化他們的體驗感，以求達到安全穩(wěn)定的電力服務(wù)質(zhì)量。

1.3 電力通信網(wǎng)絡(luò)特性

電力通信網(wǎng)絡(luò)的主要作用與使命則是傳輸數(shù)據(jù)。作為信息管理業(yè)務(wù)及電力調(diào)度生產(chǎn)的載體，它的信息傳輸覆蓋面廣，包含了各級供電營業(yè)調(diào)度場所的管理[3]。因此，電力通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備部署、結(jié)構(gòu)特征都相對復(fù)雜，導(dǎo)致電力通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)膨脹式增長。不僅需要做好告警數(shù)據(jù)管理，還要做好設(shè)備臺賬管理。因此，電力通信系統(tǒng)應(yīng)該進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)抓取能力，保證有價值、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，以此推動電力通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電力通信網(wǎng)中的必要性

2.1 電力系統(tǒng)自動化順應(yīng)時代發(fā)展需求

電力系統(tǒng)的自動化和智能化發(fā)展是順應(yīng)時代發(fā)展的必然選擇，因此在電力通信中應(yīng)該建設(shè)電力調(diào)度管理中心，對于通信網(wǎng)絡(luò)的運行實現(xiàn)全方位立體化的監(jiān)督管理，使得電力系統(tǒng)能夠更高效穩(wěn)定的運行。電網(wǎng)運行時會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)督和管理，同時深度挖掘數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值，轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)的內(nèi)在表現(xiàn)。引入智能化預(yù)警系統(tǒng)，降低電網(wǎng)的負荷，使其在大規(guī)模的電力通信網(wǎng)絡(luò)中仍然可以保證運行使用的穩(wěn)定性與安全性[4]。

2.2 有利于提升電力通信網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性與安全性

用電規(guī)模的增加同樣會使電力通信網(wǎng)絡(luò)的危險因素增加。但是通過融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以有效提升電網(wǎng)的運行安全。因為在實際運行過程中會對數(shù)據(jù)的流量、存量以及其他方面一一進行監(jiān)督檢測，對電力通信網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進行診斷。而這些管理都離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)對故障區(qū)域的追蹤和定位，便于及時、準(zhǔn)確地對故障區(qū)域進行整修。此外，還可以通過數(shù)據(jù)監(jiān)管對不安全的信息進行預(yù)測，提前預(yù)警，提升電力通信網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性與安全性。

2.3 有利于優(yōu)化客戶體驗，提升服務(wù)質(zhì)量

大數(shù)據(jù)技術(shù)通過對各項數(shù)據(jù)進行分析研究，能夠輸出結(jié)果實現(xiàn)對未來的預(yù)判。因此，在電力通信網(wǎng)絡(luò)運行中融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以形成科學(xué)的供電方案和檢修計劃，對于電力的調(diào)度、資源的整合、客戶的體驗、服務(wù)的質(zhì)量等各個方面都能實現(xiàn)進一步的優(yōu)化。如收集整理用電客戶的使用數(shù)據(jù)，深度挖掘區(qū)域內(nèi)用戶的歷史用電數(shù)據(jù)，然后結(jié)合供電總量指定錯峰供電計劃，保障區(qū)域內(nèi)所有用戶能夠滿足自身的用電需求，達到最優(yōu)的供給方案。同時也能避免電力在某一階段和區(qū)域內(nèi)承受過重的電網(wǎng)負荷，引發(fā)故障。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用實踐

3.1 通信管理系統(tǒng)應(yīng)用模式

通信管理系統(tǒng)主要采用“2級部署、3級應(yīng)用”的模式，由總部和省2級互聯(lián)網(wǎng)連接[5]。第1級是總部系統(tǒng)，第2級是省級系統(tǒng)。第1級的系統(tǒng)間通過跨區(qū)域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，跨區(qū)域的骨干通信網(wǎng)絡(luò)都集結(jié)于此，便于綜合管理。第2級系統(tǒng)通過省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，范圍較之第1級窄，但是同樣能夠滿足電力通信需求。電力通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包含2個內(nèi)部區(qū)域控制，其中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器連接著信息管理大區(qū)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器連接著生產(chǎn)控制大區(qū)。2個區(qū)域在安全Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)之間設(shè)置了安全隔離裝置，便于進行數(shù)據(jù)交互。同時系統(tǒng)的橫向、縱向邊界都有防火墻對通信網(wǎng)絡(luò)進行安全防護。

3.2 信息管理系統(tǒng)功能范圍

信息管理系統(tǒng)的平臺有7大板塊，包括通信監(jiān)視管理、通信資源管理、通信運行管理、通信專業(yè)管理、系統(tǒng)橫向集成、系統(tǒng)縱向連接、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集等部分。這些板塊的工作側(cè)重點各不相同，前4個部分主要涉及電力通信網(wǎng)絡(luò)的日常工作管理，后面3個部分則是維持電力通信網(wǎng)絡(luò)運行的輔助器，幫助各級數(shù)據(jù)串聯(lián)、數(shù)據(jù)共享。電力通信網(wǎng)絡(luò)運行的具體實踐中，實施監(jiān)視管理是非常重要的環(huán)節(jié)，它主要是整合、處理網(wǎng)絡(luò)管理環(huán)境和其他系統(tǒng)傳至通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的告警與性能分析，使其能夠在統(tǒng)一的界面下對多個廠商設(shè)備實現(xiàn)集中監(jiān)視。而資源管理則是一體化監(jiān)管平臺的基礎(chǔ)，它主要肩負著系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的維護作用。此外，還負責(zé)幫助其他板塊提供數(shù)據(jù)分析，支持它們正常運行。資源信息管理對網(wǎng)絡(luò)資源、通信主設(shè)備、輔助設(shè)備以及業(yè)務(wù)電路等各種通信資源進行整合，然后將各類同屬性的信息進行歸類，并連接信息，平衡動靜態(tài)資源的維護。此外，資源的信息校驗、操作流轉(zhuǎn)都包含在資源管理中。運行管理主要負責(zé)通信運行的值班調(diào)度、故障檢修、設(shè)備備件等方面的程序化管理，對各項工作制定信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的制度，達到通信工作規(guī)范化管理目標(biāo)。同時將通信運行管理工作的具體事項與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合起來，全面提升運行管理水平。

3.3 電力通信檢修維護工作

要使得電力通信網(wǎng)絡(luò)能夠正常的運行，少不了檢修維護工作。因此，在實踐過程中，要保證對電力通信網(wǎng)絡(luò)的正確認識，并且能夠依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行客觀分析，獲得科學(xué)的結(jié)果。通過對電力通信工作量的合理分配，踐行維護規(guī)則。電力企業(yè)在維護電力通信網(wǎng)絡(luò)時，要根據(jù)工作內(nèi)容和不同的工作階段實施與之相適應(yīng)的維護工作，并且進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。電力通信維護工作中融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，能更好保證電力通信工作正常運行。

3.4 建立TMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

通信管理系統(tǒng)（Telecommunication Management System，TMS）數(shù)據(jù)涉及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、基本數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)3個部分。（1）系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)主要指電力通信網(wǎng)絡(luò)運行過程中產(chǎn)生的專業(yè)性數(shù)據(jù)，此外還有資源管理和運行管理中會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。（2）基本數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)主要指權(quán)限數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)配置數(shù)據(jù)和圖層數(shù)據(jù)等，主要體現(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)立體化的管理。（3）采集數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)主要是指動態(tài)化的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)網(wǎng)、接入網(wǎng)、交換系統(tǒng)等。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)自動化集中收集數(shù)據(jù)，便于及時進行數(shù)據(jù)處理，匹配到與之對應(yīng)的模型。

4 數(shù)據(jù)保護技術(shù)分析

4.1 數(shù)據(jù)庫安全防護機制

開展數(shù)據(jù)庫安全防護機制，設(shè)置電力通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫防火墻，并且通過審計機制進行兩次驗證。若有人利用結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）嵌入式驗證器對用戶進行漏洞攻擊，那么防護機制可以及時對漏洞進行修復(fù)。當(dāng)病毒或木馬等外部侵入系統(tǒng)對應(yīng)用程序進行篡改時，如用數(shù)據(jù)庫 SQL文本以及數(shù)據(jù)的輸入，使服務(wù)器響應(yīng)并發(fā)生控制，這些不合理的訪問都可能會對數(shù)據(jù)安全造成威脅。但是運用數(shù)據(jù)庫防火墻可以檢測黑名單，并將其隔絕在程序外，同時還能對SQL注入攻擊進行警示，使得電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時且合理的預(yù)防。大數(shù)據(jù)技術(shù)的融入就是在數(shù)據(jù)庫監(jiān)控組織中導(dǎo)入相應(yīng)的用戶信息，包括用戶姓名、時間和行為。基于這些信息，可以實現(xiàn)對用戶的類型和操作進行全方位的監(jiān)管。

4.2 口令管理以及訪問控制機制

訪問控制機制指用戶若進行不合法的手段訪問數(shù)據(jù)庫，會彈出限制窗口，對這種不合理的行為進行預(yù)防。因此，可以在用戶的角色訪問系統(tǒng)中設(shè)置權(quán)限，建立可訪問角色區(qū)間，只有在此區(qū)間內(nèi)的才可以進行相關(guān)操作。若要提升數(shù)據(jù)庫的安全性，就要對system等系統(tǒng)對應(yīng)密碼進行動態(tài)更改，同時還要將數(shù)據(jù)庫的區(qū)域治理內(nèi)容與管理者的相應(yīng)權(quán)限進行隔離，以免發(fā)生混亂。

4.3 數(shù)據(jù)庫管理備份

備份電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，可以在一定程度上保障數(shù)據(jù)的安全。若有侵入系統(tǒng)攻擊或破壞系統(tǒng)，可以通過對原始數(shù)據(jù)庫的備份進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。如將二進制的文件進行加密設(shè)置，避免病毒攻擊。此外，對數(shù)據(jù)保護、備份、應(yīng)用范圍進行創(chuàng)新拓展研究，可以通過備份軟件對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行保護，其原理是通過IP網(wǎng)絡(luò)遠程復(fù)制相關(guān)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)持續(xù)保護功能避免數(shù)據(jù)信息受到破壞或丟失。具體維護行為包括實時備份、異地容災(zāi)、不受限地點數(shù)據(jù)退回等。在源端服務(wù)器安裝具有代理性質(zhì)的端口，然后在數(shù)據(jù)庫、文件應(yīng)用等系統(tǒng)中嵌入式關(guān)聯(lián)電力通信數(shù)據(jù)，以求通過最小的數(shù)據(jù)增量實現(xiàn)最大化的效果利用，保護數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的完整性與安全性。還可以通過對被保護數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，將其轉(zhuǎn)化為內(nèi)存較小的格式進行復(fù)制備份，并且實時同步至災(zāi)備中心，延長數(shù)據(jù)的存儲時間。此外，還可以通過日志的形式將數(shù)據(jù)進行時間管理，記錄數(shù)據(jù)的變化過程，以便在有限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)災(zāi)備的系統(tǒng)化管理。諸多數(shù)據(jù)保護方式都應(yīng)結(jié)合用戶的實際需求，以可靠安全為首要目標(biāo)進行實時保護。

5 結(jié) 論

大數(shù)據(jù)技術(shù)將電力通信網(wǎng)絡(luò)運行中的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)進行提煉和分析，在此基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用具體的通信管理系統(tǒng)，收集完整的設(shè)備參數(shù)、數(shù)據(jù)鏈條，利用大數(shù)據(jù)的計算功能預(yù)警錯誤信息并消除，最后實現(xiàn)大數(shù)據(jù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中的智能化運行，提升電力系統(tǒng)的管理水平。