分析基于圖數據庫和知識圖譜的電力設備質量綜合管理系統研究

（國網甘肅省電力公司信息通信公司，甘肅蘭州 730050）

0.引言

自物聯網發展戰略目標設定以來，國家電力設備管理相關部門陸續建設了相配套的信息管理系統，力求實現對電力設備購置、調試運行、檢修管護等全面管理，產出大量數據，對物資、調度、運營檢修等業務運轉也提供有效支撐。電力設備運營狀態及維管情況關系著電網運轉狀態及效益產出情況。圖數據庫以“節點”與“邊”為基本單元存儲數據，基于不同節點間在物理層面上形成相互“指向”特征，能對毗鄰節點共用“無索引”的關聯性操作服務，明顯提升數據存儲、處置工效，在管理、處置與分析大批量對象相互關系問題方面表現出良好效能[1]。從本質上分析，知識圖譜是一種語義網絡，基于語義檢索技術捕獲并有機整合始源于多個渠道的信息，宗旨在于提高檢索引擎的質量。

1.有關技術介紹

1.1 圖數據庫

本文以圖數據為基礎設計系統。圖數據庫采用圖結構存儲、查找數據，節點、邊、屬性是基本的存儲單元。和關系型數據庫相比較，圖數據庫最大的獨特之處是用邊銜接不同節點，而不是依靠外鍵。Titan就是一個典型的分布式圖數據庫，對橫向拓展過程能起到一定支撐作用，能包容數千億個頂邊與邊。Titan還能支持上千個用戶并發與測算復雜圖形遍歷。

1.2 Gremlin

Titan將Gremlin設定為讀獲、修正數據信息的查詢語言。Gremlin與路徑相對應，能較簡潔的闡述圖的繁雜遍歷與轉型操作過程，可以將其看成是將遍歷操控與路徑闡述相整合的一類功能性語言。為一種Java DSL語言，頻繁而大量的使用XPath完成圖表查找、分析與操控任務[2]。

2.規劃設計可視化的人機界面

近些年，數據挖掘、關聯分析技術在智能電網高級別業務領域中的應用范疇有不斷拓展趨勢，不同業務在緊扣某個主題解讀電網數據，通常產出的結果不是單個數據，而是緊扣主題、互為關聯的數個信息層面構建的信息多面體。本文擬定設計時空可視化人機交互界面，主題多樣、可追溯性、互動性是該界面的主要特征，能夠智能支撐多項功能。

2.1 語音對話

智能式語音對話是在人工智能背景下開發出的一種新型交互問答系統，面對用戶的提問，機器不僅能做到智能解答，還能開啟聯想推測能力，并朝向用戶發出新的對話。自然語言處理（NLP）與面向知識的問答系統（KQA）為語音對話的重要構成。

2.2 可溯式呈現

因知識圖譜內牽扯到繁雜推測，本文擬定規劃了推測全程式的可塑式呈現技術[3]，功能以推理正向查閱、逆向溯源與重要路徑的可視化，順利由知識源發展至推理過程，而后發展至呈現各推理流程結果，同時把最后推理全程錄入子圖內，作為決策憑據被保管。

2.3 層次化組織

面對多面體內儲存的知識，規劃設計了數據層次化組織的可視化，依靠不同知識之間形成的相關性，結合知識所屬主題類別的差異性予以分層化組織，在呈現頁面內，結合用戶群體持有的查詢需求，共用能多步驟銜接的多種圖表的呈現頁面[4]。當前電力行業內研發的知識圖譜內，能利于數個頁面從多個角度層次化呈現出設備裝置既往物流流程與即時狀態信息等。

3.系統功能分析

3.1 設備的分類和查詢

應用社區發現法規劃電力設備質量事件的所屬類別，對基于設備類型、電壓級別、作業環境等諸多條件，對某個電力設備出現的故障、缺陷事件類型作出規劃，深度挖掘誘發問題的始源和外在表象等知識間存在的隱在關系，為用戶群體快捷解讀設備真實缺點故障、定位問題始源創造便利條件。可以利用左側端設置的過濾欄落實設備故障、缺陷的查詢任務，在篩查數據庫內囊括的全部故障與缺陷事件時，將電力設備投用時間、設備類型、制造廠家與事件類型作為參照憑據，同時于相應地圖上呈現出該質量事件的具體場站。以表格為載體把真實的篩選結果呈現于頁面下端，而頁面右端能直觀、真切、全面地呈現出表格內信息。依照質量事件故障類型與質量缺陷嚴重程度（一般、重度、危急），對篩查出的結果再進行分類，協助用戶完善電力設備的運維策略[5]。

3.2 設備質量溯源

采用前向鏈多步推理完成，具體是將目標設定為導向，查找并呈現出當下知識庫中已經出現的缺陷故障類型，并確定始源對應的事件類別。單擊地理接線圖上某個場站，系統能以圖數據庫內CIM/E模型數據為支撐，和電網拓撲結構數據之間建立聯動關系，協同智能勾畫出場站中接線圖，單擊接線圖中某個設備，這樣便能在下方智能化地呈現出其詳實的質量、銜接樣態、運轉參數等諸多信息。

3.3 分析設備缺陷或故障對應的時序

電力系統內配置的設備裝置均具有一定的適用周期，但因設備的運轉環境有差別，溫度、濕度及光照等客觀指標和時間改變之間形成的關聯性，很可能會作用于設備運行階段故障或缺陷事件發生過程。依照既往氣候與環境數據信息，構建不同月份下電力設備運轉環境模型，解讀對設備健穩運作狀態形成不良影響的主要因素，協助維修、養護技術人員有針對性地完善檢修方案，盡早建設主動式檢修模式并將傳統被動檢修形式取而代之，為更精確感知設備運營、維護真實狀態。

4.結語

本文提出基于圖數據庫和知識圖譜建設電力設備質量綜合管理系統的建議，以此為支撐實現綜合管理設備的目的。該系統在實施過程中，應用圖數據庫的形式，以圖為載體存儲電力設備持有的質量信息，和電力系統拓撲結構之間有較高的匹配度。該系統能支撐設備質量追溯、分析疑似家族性缺陷與故障時序等多項功能，具有較大的推廣價值。