基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：為實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)維數(shù)據(jù)的高效管理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，本文開(kāi)展了基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究。首先，對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其次，自動(dòng)抓取并更新目標(biāo)變電運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。再次，設(shè)計(jì)運(yùn)維數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)模塊，提高數(shù)據(jù)處理效率。最后，整合管理跨表格自定義字段運(yùn)維數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)表中，以便用戶直觀地了解變電運(yùn)維情況。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，能夠高效、安全地完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，與預(yù)期目標(biāo)相符，且數(shù)據(jù)失真率較低，最高不超過(guò)0.1%，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確管理，有效減少了數(shù)據(jù)管理錯(cuò)誤的概率。

關(guān)鍵詞：HTML5；JavaScript；變電運(yùn)維數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP 315" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用對(duì)提高電力設(shè)施的運(yùn)行效率、保障設(shè)備運(yùn)行安全以及降低運(yùn)行成本具有重要意義。隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展和變革，傳統(tǒng)的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)難以滿足日益復(fù)雜化和多樣化的運(yùn)行需求。例如，白軼等[1]提出系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)記錄與查詢不便的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與遠(yuǎn)程監(jiān)控。朱子太[2]提出系統(tǒng)在運(yùn)行中易出現(xiàn)數(shù)據(jù)易丟失、不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，難以反映變電運(yùn)維管理的實(shí)際情況。

HTML5作為新一代網(wǎng)頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以其強(qiáng)大的多媒體處理能力、優(yōu)化的圖形渲染性能以及跨平臺(tái)兼容性，為構(gòu)建現(xiàn)代化Web應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。結(jié)合JavaScript這一靈活且功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，可以開(kāi)發(fā)界面友好、交互性強(qiáng)、響應(yīng)迅速的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[4]?；诖耍疚拈_(kāi)展了基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)控，為提高運(yùn)維管理的智能化水平做出貢獻(xiàn)。

1 變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，雖然其核心在于前端技術(shù)和數(shù)據(jù)處理邏輯，但硬件設(shè)計(jì)同樣是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集的重要基礎(chǔ)。

2 基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 目標(biāo)變電運(yùn)維數(shù)據(jù)抓取與本地更新

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)目標(biāo)變電運(yùn)維數(shù)據(jù)抓取與本地更新流程如圖1所示。

由圖1可知，需要確定抓取目標(biāo)，明確需要捕獲的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)類型。包括設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)以及報(bào)警信息等。這些數(shù)據(jù)類型是后續(xù)分析和決策的基礎(chǔ)。識(shí)別數(shù)據(jù)的來(lái)源，即目標(biāo)網(wǎng)站或數(shù)據(jù)接口的URL，確保系統(tǒng)能夠訪問(wèn)到所需的數(shù)據(jù)[5]。為了用戶友好和交互性，準(zhǔn)備一個(gè)基于HTML5的網(wǎng)頁(yè)作為數(shù)據(jù)抓取的前端界面。同時(shí)，確保瀏覽器支持JavaScript，以便執(zhí)行數(shù)據(jù)抓取和本地更新的邏輯。使用瀏覽器開(kāi)發(fā)者工具，深入分析目標(biāo)網(wǎng)頁(yè)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)布局，找到包括所需數(shù)據(jù)的HTML元素，并理解網(wǎng)頁(yè)的加載機(jī)制[6]。準(zhǔn)備瀏覽器的localStorage或sessionStorage作為存儲(chǔ)抓取數(shù)據(jù)的本地環(huán)境。這些存儲(chǔ)機(jī)制允許系統(tǒng)在客戶端保存數(shù)據(jù)，不需要依賴服務(wù)器。

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)如下運(yùn)維數(shù)據(jù)抓取邏輯。1）靜態(tài)數(shù)據(jù)抓取。直接通過(guò)HTML源代碼定位包括所需數(shù)據(jù)的元素，并提取數(shù)據(jù)內(nèi)容。2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)抓取。針對(duì)通過(guò)AJAX等動(dòng)態(tài)加載的數(shù)據(jù)，需要模擬用戶行為（例如滾動(dòng)頁(yè)面、點(diǎn)擊按鈕），以觸發(fā)數(shù)據(jù)加載。此時(shí)，需要等待數(shù)據(jù)加載完成后再進(jìn)行提取[7]。

數(shù)據(jù)提取后，去除不必要的HTML標(biāo)簽、空格和特殊字符，將數(shù)據(jù)格式化為適合本地存儲(chǔ)的格式，例如JSON對(duì)象。

設(shè)計(jì)合理的更新策略，例如定期抓取或根據(jù)事件觸發(fā)抓取。這確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

通過(guò)以上流程，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)變電運(yùn)維數(shù)據(jù)的自動(dòng)抓取與更新，為變電運(yùn)維工作提供有力的數(shù)據(jù)支持。

2.2 運(yùn)維數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)模塊設(shè)計(jì)

將上述抓取到的運(yùn)維數(shù)據(jù)（例如設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等）轉(zhuǎn)換為適合統(tǒng)計(jì)和分析的格式，例如JSON或CSV。這一步是確保數(shù)據(jù)能夠被后續(xù)統(tǒng)計(jì)和分析工具正確讀取和處理的關(guān)鍵。

在變電運(yùn)維數(shù)據(jù)中，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)是非常重要的一部分。故障次數(shù)Nf與總運(yùn)行時(shí)間Tt是衡量設(shè)備狀態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)，利用這些數(shù)據(jù)，可以將其代入平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）公式中進(jìn)行深入分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的量化評(píng)估。MTBF如公式（1）所示。

（1）

式中：Nf為故障次數(shù)；Tt為總運(yùn)行時(shí)間。

通過(guò)公式（1）可以計(jì)算變電運(yùn)維數(shù)據(jù)的MTBF值。MTBF值作為一個(gè)重要的設(shè)備可靠性指標(biāo)，其高低直接反映了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。具體來(lái)說(shuō)，MTBF值越高，意味設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障的平均間隔時(shí)間越長(zhǎng)，不僅表明設(shè)備當(dāng)前的健康狀況良好，故障率較低，還預(yù)示設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中能夠保持較高的穩(wěn)定性和可靠性[8]。

在電力設(shè)備運(yùn)行期間，持續(xù)跟蹤并記錄電流I和電壓V的實(shí)時(shí)數(shù)值，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，旨在解釋電流I與電壓V之間存在的線性關(guān)系，從而更深入地理解電力設(shè)備的運(yùn)行特性。具體的回歸模型如公式（2）所示。

V=β0+β1I+ε （2）

式中：V為電壓；β0、β1為示回歸系數(shù)；I為電流；ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)。

通過(guò)上述回歸分析，能夠了解電流與電壓之間的線性關(guān)系，這一關(guān)系在正常情況下應(yīng)當(dāng)與理論預(yù)期保持一致。然而，當(dāng)回歸分析結(jié)果所揭示的關(guān)系與理論上的電流-電壓關(guān)系存在顯著偏差時(shí)，意味電力設(shè)備可能正處于非健康狀態(tài)，或者電力設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了不利于電力設(shè)備正常運(yùn)行的變化[9]。

2.3 跨表格自定義字段運(yùn)維數(shù)據(jù)整合管理

在運(yùn)維數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)完成后，進(jìn)一步開(kāi)展跨表格自定義字段運(yùn)維數(shù)據(jù)的整合管理工作，旨在將原本散落在多個(gè)表格中的運(yùn)維數(shù)據(jù)，通過(guò)自定義字段的精準(zhǔn)匹配與整合，形成一個(gè)統(tǒng)一、完整的數(shù)據(jù)集。為了確保整合過(guò)程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤，首先需要界定原表格與目標(biāo)表格之間字段的映射關(guān)系，使整合時(shí)可以從源表格中精準(zhǔn)抓取數(shù)據(jù)，并將其準(zhǔn)確安放到目標(biāo)表格的對(duì)應(yīng)位置，從而保障整合后的數(shù)據(jù)集仍然具備較高的完整性和準(zhǔn)確性。字段映射關(guān)系FM如公式（3）所示。

FM={（fs1，ft1），（fs2，ft2），...，（fsn，ftn）} （3）

式中：fsi為源表格中的第i個(gè)字段；fti為目標(biāo)表格中與之對(duì)應(yīng)的字段。

在上述字段映射關(guān)系FM的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定義自定義字段的整合流程。自定義字段的整合CF如公式（4）所示。

CF={（cf1，p1），（cf2，p2），...，（cfm，pm）} （4）

式中：cfj為第j個(gè)自定義字段；pj為該字段在目標(biāo)表格中的位置。

在實(shí)際操作中，根據(jù)已經(jīng)建立的字段映射關(guān)系FM，將源表格中的數(shù)據(jù)與目標(biāo)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確匹配。一旦匹配成功，將源表格中的數(shù)據(jù)填充到目標(biāo)表格的相應(yīng)字段中。針對(duì)自定義字段CF，根據(jù)實(shí)際需求將相關(guān)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)地填充到目標(biāo)表格的指定位置。通過(guò)上述操作，確保整合后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確一致，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供強(qiáng)有力的支持。

對(duì)整合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。將校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)表中（見(jiàn)表1），數(shù)據(jù)庫(kù)表詳細(xì)記錄了變電運(yùn)維數(shù)據(jù)的各個(gè)字段及其數(shù)據(jù)類型，確保數(shù)據(jù)的規(guī)范化和結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)表存儲(chǔ)并展示整合后的數(shù)據(jù)，以便用戶直觀地了解變電運(yùn)維情況。同時(shí)，建立數(shù)據(jù)更新機(jī)制，確保整合后的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)反映各個(gè)表格的最新變化。定期或?qū)崟r(shí)地同步數(shù)據(jù)源和整合后的數(shù)據(jù)表，設(shè)置數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，確保只有授權(quán)人員能夠訪問(wèn)和修改整合后的數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)訪問(wèn)和修改的操作日志，以便進(jìn)行審計(jì)和追蹤。

通過(guò)以上流程，可以實(shí)現(xiàn)跨表格自定義字段變電運(yùn)維數(shù)據(jù)的整合管理，提高數(shù)據(jù)的可用性和價(jià)值，為變電運(yùn)維工作提供全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 測(cè)試準(zhǔn)備

此次系統(tǒng)測(cè)試的試驗(yàn)對(duì)象為一個(gè)典型的變電站運(yùn)維數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括以下具體內(nèi)容。1）運(yùn)維設(shè)備數(shù)據(jù)。包括變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、互感器等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，例如電流、電壓、功率因數(shù)、溫度等；設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。2）環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。包括變電站內(nèi)的溫度、濕度、空氣質(zhì)量等環(huán)境參數(shù)。3）運(yùn)維記錄數(shù)據(jù)。包括巡檢記錄、維修記錄、故障處理記錄等，每條記錄包括時(shí)間戳、操作人、操作內(nèi)容等詳細(xì)信息。4）報(bào)警與事件數(shù)據(jù)。包括設(shè)備故障報(bào)警、異常事件記錄等，每條報(bào)警或事件記錄包括觸發(fā)條件、發(fā)生時(shí)間、處理狀態(tài)等。

3.2 測(cè)試環(huán)境配置

為了測(cè)試基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的性能和功能，需要配置一個(gè)合適的測(cè)試環(huán)境，見(jiàn)表2。

此外，采用MQTT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，支持低功耗、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸方式。

3.3 測(cè)試結(jié)果

為了評(píng)估變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的存儲(chǔ)效能，執(zhí)行了一項(xiàng)性能測(cè)試。測(cè)試的第一步是構(gòu)建一個(gè)Hadoop集群?；谶@個(gè)集群，利用傳輸模塊并發(fā)啟動(dòng)了8個(gè)線程，每個(gè)線程模擬變電站的運(yùn)行并生成固定量的小規(guī)模數(shù)據(jù)，總計(jì)模擬運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為1h。測(cè)試期間，系統(tǒng)保持連續(xù)運(yùn)行，并在測(cè)試結(jié)束后，通過(guò)系統(tǒng)界面執(zhí)行數(shù)據(jù)查詢操作。此次測(cè)試中，特定節(jié)點(diǎn)的文件存儲(chǔ)狀態(tài)見(jiàn)表3。

從上述測(cè)試結(jié)果中可以看出，集群的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均成功承載了來(lái)自線程的數(shù)據(jù)，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，未發(fā)生任何異常。對(duì)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)數(shù)據(jù)完整無(wú)損，沒(méi)有出現(xiàn)丟失或損壞的情況。因此可以得出結(jié)論，該系統(tǒng)能夠有效且安全地完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理任務(wù)，完全符合預(yù)期的性能目標(biāo)。

在此基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的基于HTML5+

JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用效果，采用對(duì)比測(cè)試方法。將提出的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)置為試驗(yàn)組，將文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]提出的2種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分別設(shè)置為對(duì)照組A與對(duì)照組B，對(duì)比3種系統(tǒng)應(yīng)用后在數(shù)據(jù)失真率方面的表現(xiàn)。對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

本文提出的基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理和傳輸方面具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，數(shù)據(jù)失真率相對(duì)較低，最高不超過(guò)0.1%，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)和分析，有效減少了數(shù)據(jù)管理錯(cuò)誤和設(shè)備故障對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響，為變電運(yùn)維管理提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文提出的基于HTML5+JavaScript的變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)不僅大幅提高了系統(tǒng)的跨平臺(tái)兼容性與用戶交互體驗(yàn)，還為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與高效管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。本文將繼續(xù)深化HTML5與JavaScript在變電運(yùn)維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，不斷探索新的技術(shù)與方法，以優(yōu)化系統(tǒng)功能與服務(wù)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能化水平與用戶體驗(yàn)，為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

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基金項(xiàng)目：國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司科技項(xiàng)目資助“班組計(jì)劃性業(yè)務(wù)半自動(dòng)化調(diào)度工具”（項(xiàng)目編號(hào)：SGNXYC00BYJS2402117）。