基于大數據的運維策略及安全管控的技術研究

何映軍

摘要：大數據技術目前在電力產業中得到越來越廣泛的應用，具有重要的研究價值。本文結合大數據技術的前景分析和理論基礎，闡述了大數據建模與數據處理智能化技術，主要有運行維護方案及操作，圖像數據的自動化分析等，結論顯示大數據的應用能明顯提升電網的安全管理水平。

關鍵詞：大數據;運維方案;電網安全

引言：隨著大數據和人工智能技術的方興未艾，大數據技術正向越來越廣闊的領域滲透，大數據的創新性應用促使各行業發生革命性變化。電網是關系國計民生的重要設施，供電過程中會產生海量的數據，如運行參數、設備異常數據、電網檢測記錄、電壓電量等。在龐大數據量下，大數據技術就成為了提高電網的安全管理運維水平和效率的不二之選，將會帶給電力領域巨大的經濟效益。本文將結合大數據技術與最佳維護方案、設備運行狀態預測、巡檢現場安全管理、順控過程遠程視頻檢測的方面，介紹大數據技術對變電設施設備的運行維護流程的優化作用。

一、理論依據

（一）大數據技術在變電站安全防控中的應用概述

變電站是電網中轉換電壓、接送調配電能、調整電壓大小和電流流向的設施，是電網系統中重要的組成部分，變電站的安全管理也因此顯得尤為重要。由于需要長時間的運行，變電站的運行維護工作單靠人力是無法確保安全的，因此，無人值守的運維模式被如今電網系統大力采用。傳統的無人值守監控系統能夠根據監控到的圖像及時發出警報信號，但遠距離上各子系統的通信、監測、控制還無法進行有效的結合。設備的檢查維護工作人員在巡檢時，只能用肉眼去分辨設備是否運行異常，這種低精度的檢查無法確保工作人員及時發現設備問題，存在較大的事故隱患[1]。

利用大數據技術，通過對數據的精確分析和深度挖掘，使圖像監控模塊由被動監測轉變為自主運行，依據提取出的有價值的數據信息，研判設備的狀態和趨勢，從而及時規避風險。另外，結合巡檢等相關安全管理制度，利用大數據挖掘技術，由程序主動生成遠程檢查報告，從而可以有效保障無人值守時的巡檢質量，并提高效率?？梢姡么髷祿夹g對現有的視頻圖像監控系統進行改進，將其運用到變電站的運行維護的值守工作中，可以有效推動運維工作的流程優化和安全管理。

（二）大數據概念

大數據技術是通過收集大量數據，并從數據中提取出有價值信息的數據挖掘和分析技術。伴隨著互聯網、物聯網的軟硬件基礎設施的完善，大數據技術的應用有了穩固的設施基礎，引起了各領域的興趣和關注。大數據技術從龐大、復雜的數據中挖掘出有用信息，從而輔助人們最優的決策，提高了預測的準確性和決策的科學性。大數據分析和挖掘中常用的思維方法有相關分析、回歸分析、聚類分析等。大數據具備四個特征（：1）數據量龐大，現在的數據集已經是按PB級別衡量。（2）種類復雜，數據類型按形式可分為圖像、文本、視頻、聲音;按結構可分為結構化數據和半結構化數據;按數學特征來分可分為整型、浮點型、long、short型數據等。（3）價值含量少。龐大的數據集合中往往包含較多無用信息，要獲取有價值的信息必須要經過數據清洗和處理。（4）數據處理效率高。數據處理在數據分析和挖掘過程中是占用時間最多的環節，以以往的“小數據”時代相比，大數據的數據處理效率更高?；诖髷祿囊陨咸攸c和優勢，大數據在商業、醫療、銀行等行業和領域得到了廣泛的應用，并且也助力這些行業、企業更科學地做出決策、更有效的管理“人、財、物”。

（三）變電站運維現狀1.運維思維落后

在大數據的時代背景下，用戶往往會關注較多的數據信息，這使得電網架構更龐雜以滿足用戶各種信息需要。以往的系統運維大多是后發式、反饋式的運維，缺少運行前、運行中的即時運維。由于缺少運行前的積極預防方案，這種情況下就對運維人員的技術素養和職業態度提出了更嚴格的要求，必須能即時發現并解決問題、防范于未然，才能避免潛在風險爆發造成的損失。這種事后的運維實施思維早已不能適應當今電力系統的飛躍式發展。

2.??? 運維智能化水平低

總體而言，我國電網的很多運維任務都是由人工操作，智能化、自動化程度較低。例如，系統的一些參數設置常常需要人員對設備進行現場操作，工作效率偏低，不能滿足大數據背景下電力系統的快速運維需求。為了增加運維效率，必須著力于運維的智能化、自主化工作，促使系統整體運維效率進一步提高。

3.??? 運維過程的泄密隱患

運維人員經過本地操作端訪問運維驗證系統，運維驗證系統首先會判斷該運維人員是否具有訪問資源的權限，然后才允許該運維人員操作部分運維數據。這這幾個步驟中，運維人員擁有對數據庫數據查詢和導出權限，可以訪問并將數據傳輸到本地。數據傳輸過程中沒有的到相應的保護措施，導致導出后的數據被運維人員違法使用。

二、大數據建模與數據處理自動化

（一）運維策略原理和評價模型

變電站的數據運維數據每時每刻都會收到包括壓力、油位、濕度、溫度等大量數據，巨大的數據訪問量使得維護人員的多QOS需求也急劇增加，系統的全局性能也不再是唯一的考慮因素。因此，為了滿足多QOS需求，適應各種條件下的信息處理，急需建立一種全新的運維體系，從而提高運維人員效率，促進數據資源的有效配置和利用，顯著提升系統的整體性能[2]。

通過對QOS的研究，依據運維數據的特征和意義，提取出安全性、穩定性、時長數據、先后次序作為數據建模的先決條件，使用最優算法將QOS換算為具體數值，從而衡量運維工作的優劣水平。

（二）人眼模擬技術

在運維人員的現場檢查工作中，肉眼觀察起著非常關鍵的作用。目標的移動、材質、外觀等特征數據主要是依靠人眼觀察來收集，而這種數據的收集方式往往存在較大偏差，比如肉眼觀察得到的數據會很大程度上收到運維人員的位置和觀察角度的影響。肉眼以及現在使用的攝像設備難以立體、全面地展示目標，因此如何使攝影設備更真實，直觀地收集圖像信息，是實現變電站現場巡視檢查智能化的關鍵環節。研究表明，Hou方法利用仿生學原理，通過組合不同角度的攝像畫面，可以用類似人眼的觀察方式巡視目標，使二維、扁平的圖形立體化，進而讓遠距離巡檢工作更加智能、細致、全面[3]。

（三）圖像分析智能化

利用根據視頻目標的監測系統，可以分辨儀器讀表數，高壓控制開關、隔離控制開關等的閉合狀態。利用構建的高穩定性場景分析模型、并結合高斯算法，提高對儀器數據的分析智能化程度。第一步先對各個像素點進行多角度的高斯混合算法以模擬出背景數據，其次經過對模型的篩選、匹配、更新，形成全新的、并經視頻幀背景重置的背景模型，最后使用圖像差分法獲得目標背景數據，并進行圖像檢測，并利用自適應更新算法更新并檢測運動目標，從而有效地檢測各種儀器。

三、變電站安全管控

變電站的穩定長時間作業對電網系統的運行尤其重要。變電站里有較多帶有高電壓的設備，因此保障運維人員檢修作業時的人身安全十分重要。基于變電站的安全管理規則制度，本文建議在視頻監控的基礎上，增加更多新型的設施設備，通過更多樣化的數據收集方式，及時獲知設備裝置運行情況;通過改進運維方案，盡量減低運維人員的現場巡查;通過設備數據的自動報警功能，有效減少安全隱患;利用大數據挖掘技術并結合故障提醒和操作驗證技術實現變電站的安全管控。

在數據收集階段，要擴展時間和空間范圍，獲取全周期數據。另外，需要對數據進行合理分類，做到不重不漏，如劃分為配置數據、作業數據等。為了分析發現常見故障，需要對收集的數據進行貼標簽工作，發現數據異常與系統故障的關聯關系。

強化硬件設施檢查維護工作。數據的采集需要使用各種硬件設施，硬件設施的正常使用是確保大數據技術運用的必要前提。因此，有必要借鑒常規的運維模式，加強對各種硬件的檢查維護工作。在檢查前制定全面周密的檢查計劃，保證檢查過程中不留死角。對發現的問題，運維人員要展開充分的討論并形成最優的維修方案，安全高效地處理故障。此外，在處理硬件故障的過程中，要做好數據的備份工作，防止因操作失誤而造成數據丟失[4]。

四、結束語

對于變電站而言，運維工作是確保電力系統安全穩定的關鍵環節，但傳統的運維模式低效、被動且存在數據泄露風險。本文通過研究大數據挖掘和分析技術在變電站運維策略中的應用，闡述了運維策略評價模型、人眼模擬、以及圖像智能分析技術，表明大數據挖掘分析技術的應用可以有效地輔助變電站進行安全管理。

參考文獻：

[1] 喬立華、段文輝、王克謙、王鵬、陳海濤.基于大數據的運維策略及安全管控的技術研究[J].科技風2019.1：245-245

[2] 李訓潮、劉紅梅.大數據背景下的網管信息安全管控研究[J].山東通信技術，2016.9：3-6.

[3] 王鵬、陳海濤、徐娟.遠方智能巡檢生產系統在電網變電站中的應用[J].電腦編程技巧與維護，2017.9：5-10.

[4] 張鋒軍、楊永剛.大數據安全研究綜述[J].通信技術，2020.5：51-51