大數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控系統(tǒng)在電網(wǎng)集控運維中的應用

張黎

摘要：為全面深化黨的群眾路線教育實踐，落實公司“兩個轉(zhuǎn)變”和“五位一體”建設(shè)要求，堅持“你用電，我關(guān)注”的服務(wù)理念，構(gòu)建以客戶為導向、方便快捷、高效運行的監(jiān)控體系，通過設(shè)置一系列監(jiān)控點，使運監(jiān)部門能夠快速定位不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)運行中出現(xiàn)的超時、異常等問題，并及時通知相應業(yè)務(wù)部門進行處理，最終落實“以運營監(jiān)管為中心，各業(yè)務(wù)部門聯(lián)動的“業(yè)務(wù)運行監(jiān)控系統(tǒng)”，為快速推進建設(shè)項目、關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的運行提供有力支撐，進一步提升客戶滿意度，為樹立國家電網(wǎng)品牌形象，國家電網(wǎng)品牌服務(wù)文化的傳播，起到了積極的推動作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化;監(jiān)控系統(tǒng);電網(wǎng)集中控制運維;應用;分析

1數(shù)據(jù)可視化總體研究

1.1電力數(shù)據(jù)分析的需求

電力數(shù)據(jù)是能給社會發(fā)展帶來重要價值的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。但是，對于這些數(shù)據(jù)的處理，就需要研究比較各種數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)的優(yōu)缺點，選擇最合適的數(shù)據(jù)處理方案。電力行業(yè)的發(fā)展對現(xiàn)代社會的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，但是，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增加，在進行數(shù)據(jù)分析和可視化方面也出現(xiàn)了一些問題。對電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理和可視化，可以通過歷年來的電網(wǎng)經(jīng)營情況和投資建設(shè)情況來進行未來的資金投入比例的調(diào)整，有利于經(jīng)濟和社會的更好發(fā)展。

1.2電力數(shù)據(jù)可視化的需求

電力數(shù)據(jù)的可視化主要涉及到電網(wǎng)的基本投資建設(shè)、發(fā)展規(guī)模以及企業(yè)的經(jīng)營效益等發(fā)展情況，對于不同種類的需求的數(shù)據(jù)，需要采用合適的圖表來進行展示，比如一些基本的圖表展示方式，折線圖可以用來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢;餅狀圖可以用來展現(xiàn)各類數(shù)據(jù)所占的比例;柱狀圖可以直觀的對比各類數(shù)據(jù)的數(shù)量對比關(guān)系;等等。上述簡單圖表在日常生活中經(jīng)常用到，但是對于電力大數(shù)據(jù)的展示，上述簡單圖表只能展示一些比較基礎(chǔ)的信息，隨著數(shù)據(jù)量的增加，一方面，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化工具很難迅速的同時展示海量的數(shù)據(jù)，另一方面，對于海量數(shù)據(jù)的展示也會存在數(shù)據(jù)重疊、表達性弱等問題，無法達到用戶想要直觀的看到數(shù)據(jù)信息的要求。

1.3數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的選擇

基于電力行業(yè)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)維度高和數(shù)值密集性等特點，數(shù)據(jù)的展示采用基于幾何的可視化技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行探索性分析或聚類分類問題等研究。在基于幾何的可視化技術(shù)中，對于不同情況采用不同的圖表來進行展示。對于低維度數(shù)據(jù)的展示，則充分利用各種類型的圖表進行展示，比如，通過折線圖來展示發(fā)展趨勢，餅狀圖展示各部分的比例情況等等。對于高維數(shù)據(jù)的展示，則需要通過一些技術(shù)手段將高維的數(shù)據(jù)展示在低維度的平面中。散點圖適用于顯示若干數(shù)據(jù)系列中各數(shù)值之間的關(guān)系，類似于二維平面的橫縱坐標軸，用于判斷兩變量之間是否存在某種關(guān)聯(lián)。對于處理值的分布和數(shù)據(jù)點的分簇，散點圖都很理想。但是散點圖對數(shù)據(jù)樣本的重復映射率比較高，對于極大維度的展示會呈現(xiàn)混亂情況，需要用戶進行縮放和移動來調(diào)整圖表樣式。

2實施“數(shù)據(jù)可視化運行監(jiān)控系統(tǒng)”

2.1項目監(jiān)控

實施市、縣兩級項目進度監(jiān)控，實現(xiàn)項目未創(chuàng)建、記賬逐月減少、記賬支出超預算等異常變化。

2.2行業(yè)擴張過程監(jiān)控

輸出現(xiàn)場踏勘、批復供電計劃、設(shè)計文件審核、中間檢查、竣工驗收、電表安裝、送電線路用戶超時清單。監(jiān)控過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢。

2.3投訴處理過程的監(jiān)控

輸出接到投訴的客戶名單，接收訂單，聯(lián)系客戶，處理投訴，發(fā)回鏈接超時列表。監(jiān)測過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢以及各單位之間的差異。

2.4客戶儀表校準申請的過程監(jiān)控

輸出驗收、現(xiàn)場檢驗、實驗室檢驗、發(fā)布檢驗結(jié)果環(huán)節(jié)超時用戶名單。監(jiān)測過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢以及各單位之間的差異。

2.5產(chǎn)能削減過程監(jiān)控

監(jiān)測過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢以及各單位之間的差異。

2.6配電網(wǎng)故障檢修

業(yè)務(wù)受理、接單派工、到達現(xiàn)場、工作表審核、回訪歸檔環(huán)節(jié)超時用戶名單。監(jiān)測過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢以及各單位之間的差異。

2.7停電計劃

停電申請票提交、配電網(wǎng)停電方案公告、實際停電、實施停電環(huán)節(jié)客戶名單。監(jiān)測過程的總長度、每個環(huán)節(jié)的長度和時間分布、變化趨勢以及

各單位之間的差異。

3系統(tǒng)構(gòu)建與功能模塊

3.1數(shù)據(jù)可視化的意義

大數(shù)據(jù)可視化分析是指利用支持信息可視化的用戶界面和支持分析過程的人機交互，以及對大數(shù)據(jù)的自動分析和挖掘，有效地將計算能力與人類認知能力融合，獲得對大型復雜數(shù)據(jù)集的洞察。數(shù)據(jù)可視化結(jié)合了人和計算機的優(yōu)勢，在用計算機智能分析數(shù)據(jù)的同時，結(jié)合了人的認知能力的優(yōu)勢，將信息可視化，使人們更直觀、高效地洞察大數(shù)據(jù)背后的信息、知識和智慧。

3.2系統(tǒng)的構(gòu)建與實現(xiàn)

本文設(shè)計了四層系統(tǒng)模塊，分別是：第一層大數(shù)據(jù)采集與訪問;第二層數(shù)據(jù)存儲，本文采用的存儲技術(shù)是利用當前的云數(shù)據(jù)存儲技術(shù)進行存儲;第三層對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、挖掘、計算、管理，提供數(shù)據(jù)備份安全服務(wù)和專家分析、算法庫等分析服務(wù);第四個層次是融合分類、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等數(shù)據(jù)算法后得到的信息通過圖形化顯示。

3.3系統(tǒng)設(shè)計重點

第三層和第四層是數(shù)據(jù)可視化的關(guān)鍵技術(shù)。第三層是算法。本文并沒有使用單一的算法來適用于所有的模塊，而是根據(jù)一個數(shù)據(jù)模塊的特點和需要得出的結(jié)論，采用最適合這個數(shù)據(jù)模塊的算法，本文采用的算法有hadoop，MapReduce，全過程數(shù)據(jù)處理，大數(shù)據(jù)因果分析算法、自推薦自適應生命周期數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集技術(shù)和混合計算技術(shù)。第四層的重點是：介紹先進的可視化技術(shù)，如文本可視化、時空可視化、多維可視化、多尺度、多聚焦、多側(cè)面顯示等。

3.4系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

系統(tǒng)構(gòu)建了5個功能模塊，包括統(tǒng)計分析中心、趨勢預警中心、智能搜索中心、全景圖像中心、可視化顯示中心。提高了實時監(jiān)控的自動化水平、運維的智能化水平、供電的可靠性和穩(wěn)定性、人員和設(shè)備的安全性、人力物力的投入、節(jié)能增效。

4本系統(tǒng)的新關(guān)鍵技術(shù)

4.13D建模

該系統(tǒng)采用無人機技術(shù)，利用無人機上的街景全景攝像頭+無人機GPS，獲取三維地表信息，作為三維建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其優(yōu)點是獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更豐富、更準確、方便快捷，建立的模型更準確。然后建立了設(shè)備模型庫，利用真實地形繪制了整個變電站的三維模型。利用autodesk3dmax軟件工具，根據(jù)給定的建模標準，對變電站的設(shè)備、建筑物及周圍地形進行了建模。

4.2無人機全景圖像的數(shù)據(jù)處理

利用街景全景攝像系統(tǒng)采集全站全景圖像數(shù)據(jù)，采集變電站關(guān)鍵部位的全景圖像數(shù)據(jù)和屬性信息，同時在圖像中標注關(guān)鍵部位的位置信息，通過多次采樣和圖像融合技術(shù)可以獲得更精確的圖像數(shù)據(jù)。

5可視化人機交互界面

采用C++語言作為編程語言對系統(tǒng)軟件進行編程，構(gòu)建了數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分，實現(xiàn)了各種功能模塊的人機交互應用，共有4大模塊，如統(tǒng)計分析中心，趨勢預警中心、智能搜索中心和全景影像中心，大模塊下各子模塊的功能實現(xiàn)，然后通過采集大數(shù)據(jù)和各種算法計算出4個數(shù)據(jù)并實現(xiàn)圖形化顯示，分為監(jiān)測設(shè)備信息顯示、監(jiān)測業(yè)務(wù)顯示、監(jiān)測分析業(yè)務(wù)顯示、實時全景圖像顯示和實現(xiàn)各界面之間的切換功能，構(gòu)建了數(shù)據(jù)可視化監(jiān)測軟件系統(tǒng)。

6結(jié)論

在未來，人們的決策將越來越依賴于大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，而不是僅僅依靠人類的經(jīng)驗和直覺。推廣數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在電網(wǎng)中的應用，可以直觀、實時地顯示各設(shè)備的屬性信息、位置坐標和數(shù)據(jù)信息，模擬開關(guān)操作和生產(chǎn)操作，實時、動態(tài)、直觀、多視角，對變電站信息進行多級顯示和管理，從而提高集中控制、變電站綜合監(jiān)控水平。

參考文獻：

[1]趙江.礦山不確定性數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].青海師范大學，2018.