大數據在電力通信網絡運行中的應用研究

彭 娟，張澤睿，劉 寧

（中國電建集團貴州電力設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 相關概念和特性

1.1 大數據概念及特性

大數據技術簡單解釋是指1種數據的集合，并且范圍寬泛，存量大，超過以往數據管理系統的各項功能，在存儲、數據收集、分析緯度等功能作用方面進行全方位升級[1]。大數據的特點具體表現在5個方面，又稱為“5 V”特性。

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

（2）數據量大。目前大數據的存量規模已經達到PB階段，由于存儲的數量能夠折射出數據的潛在信息量和價值表現，因此存量越大說明使用效果越佳。

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

（4）價值。流量變現的時代，智能推廣可以更好地切入顧客的現實所需。而這就考驗數據的質量高低并能否轉化為數據的價值。因為數據過多導致價值密度較低，因而選取其中有價值的信息數據可以實現潛在價值變現。

（5）高速。數據的獲取能力提升，處理能力也同步實現提升，目前依托大數據技術已經能夠將復雜的數據在小時級內分析結果，并且能夠實現簡單的查詢秒級出結果。

1.2 電力大數據分析

電力大數據即在電力行業中大數據的子集。大數據在電力通信中的應用主要分為內部和外部，內部指系統的記錄電力設備及相關系統的運行情況并收集信息，分析出其中有價值的數據，比對系統內部是否存在問題，便于整改和處理。內部管理中，數據要經過“采集、解析、分析鏈條、安全檢查”完整的過程，而處理過程中，每個環節都可能會對數據造成負面的影響，如數據丟失、數據篡改、數據泄露、數據被拒絕接入等現象[2]。這些都會對數據的價值產生負面的連鎖反應，最終可能導致所有采集的數據都失效。因此，電力大數據既有大數據的相關屬性，又有電力行業的相關屬性，具體包括以下幾方面。

（1）數據增值能量。大數據在電力中應用，可以增加數據信息的價值，減少能耗的使用，并且可以對比數據提出指導性的意見，精煉電力數據意義。

（2）數據交互價值。電力通信數據與國民經濟社會發展息息相關，通過大數據技術可以有效地將這些信息進行交融聯通，實現數據的多維價值利用，增加數據的效用性。

（3）數據提高服務。電力企業的工作重點就是對接服務好用戶，一方面以優質的服務吸引更多的用戶，一方面根據用戶需求創新升級服務功能，優化他們的體驗感，以求達到安全穩定的電力服務質量。

1.3 電力通信網絡特性

電力通信網絡的主要作用與使命則是傳輸數據。作為信息管理業務及電力調度生產的載體，它的信息傳輸覆蓋面廣，包含了各級供電營業調度場所的管理[3]。因此，電力通信網絡的設備部署、結構特征都相對復雜，導致電力通信網絡呈現膨脹式增長。不僅需要做好告警數據管理，還要做好設備臺賬管理。因此，電力通信系統應該進一步優化數據抓取能力，保證有價值、高質量的數據準確度，以此推動電力通信網絡技術的發展。

2 大數據技術應用于電力通信網中的必要性

2.1 電力系統自動化順應時代發展需求

電力系統的自動化和智能化發展是順應時代發展的必然選擇，因此在電力通信中應該建設電力調度管理中心，對于通信網絡的運行實現全方位立體化的監督管理，使得電力系統能夠更高效穩定的運行。電網運行時會產生龐大的數據量，通過大數據技術可以對各項數據進行實時監督和管理，同時深度挖掘數據的內在價值，轉化數據的內在表現。引入智能化預警系統，降低電網的負荷，使其在大規模的電力通信網絡中仍然可以保證運行使用的穩定性與安全性[4]。

2.2 有利于提升電力通信網絡運行的穩定性與安全性

用電規模的增加同樣會使電力通信網絡的危險因素增加。但是通過融入大數據技術，可以有效提升電網的運行安全。因為在實際運行過程中會對數據的流量、存量以及其他方面一一進行監督檢測，對電力通信網絡的狀態進行診斷。而這些管理都離不開大數據技術的支持，系統可以通過數據共享實現對故障區域的追蹤和定位，便于及時、準確地對故障區域進行整修。此外，還可以通過數據監管對不安全的信息進行預測，提前預警，提升電力通信網絡運行的穩定性與安全性。

2.3 有利于優化客戶體驗，提升服務質量

大數據技術通過對各項數據進行分析研究，能夠輸出結果實現對未來的預判。因此，在電力通信網絡運行中融入大數據技術，可以形成科學的供電方案和檢修計劃，對于電力的調度、資源的整合、客戶的體驗、服務的質量等各個方面都能實現進一步的優化。如收集整理用電客戶的使用數據，深度挖掘區域內用戶的歷史用電數據，然后結合供電總量指定錯峰供電計劃，保障區域內所有用戶能夠滿足自身的用電需求，達到最優的供給方案。同時也能避免電力在某一階段和區域內承受過重的電網負荷，引發故障。

3 大數據技術在電力通信網絡的應用實踐

3.1 通信管理系統應用模式

通信管理系統主要采用“2級部署、3級應用”的模式，由總部和省2級互聯網連接[5]。第1級是總部系統，第2級是省級系統。第1級的系統間通過跨區域網絡實現數據共享、網絡互聯，跨區域的骨干通信網絡都集結于此，便于綜合管理。第2級系統通過省內網絡實現數據共享、網絡互聯，范圍較之第1級窄，但是同樣能夠滿足電力通信需求。電力通信網絡管理系統包含2個內部區域控制，其中系統數據庫的服務器連接著信息管理大區，系統數據采集的服務器連接著生產控制大區。2個區域在安全Ⅱ區和Ⅲ區之間設置了安全隔離裝置，便于進行數據交互。同時系統的橫向、縱向邊界都有防火墻對通信網絡進行安全防護。

3.2 信息管理系統功能范圍

信息管理系統的平臺有7大板塊，包括通信監視管理、通信資源管理、通信運行管理、通信專業管理、系統橫向集成、系統縱向連接、系統數據采集等部分。這些板塊的工作側重點各不相同，前4個部分主要涉及電力通信網絡的日常工作管理，后面3個部分則是維持電力通信網絡運行的輔助器，幫助各級數據串聯、數據共享。電力通信網絡運行的具體實踐中，實施監視管理是非常重要的環節，它主要是整合、處理網絡管理環境和其他系統傳至通信網絡系統的告警與性能分析，使其能夠在統一的界面下對多個廠商設備實現集中監視。而資源管理則是一體化監管平臺的基礎，它主要肩負著系統數據資源的維護作用。此外，還負責幫助其他板塊提供數據分析，支持它們正常運行。資源信息管理對網絡資源、通信主設備、輔助設備以及業務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，平衡動靜態資源的維護。此外，資源的信息校驗、操作流轉都包含在資源管理中。運行管理主要負責通信運行的值班調度、故障檢修、設備備件等方面的程序化管理，對各項工作制定信息化、標準化的制度，達到通信工作規范化管理目標。同時將通信運行管理工作的具體事項與大數據技術結合起來，全面提升運行管理水平。

3.3 電力通信檢修維護工作

要使得電力通信網絡能夠正常的運行，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絡的正確認識，并且能夠依據相關數據進行客觀分析，獲得科學的結果。通過對電力通信工作量的合理分配，踐行維護規則。電力企業在維護電力通信網絡時，要根據工作內容和不同的工作階段實施與之相適應的維護工作，并且進行適當的調整。電力通信維護工作中融入大數據技術，能更好保證電力通信工作正常運行。

3.4 建立TMS系統數據結構

通信管理系統（Telecommunication Management System，TMS）數據涉及業務數據、基本數據、采集數據3個部分。（1）系統業務數據。這類數據主要指電力通信網絡運行過程中產生的專業性數據，此外還有資源管理和運行管理中會產生的數據。（2）基本數據。這類數據主要指權限數據、系統參數配置數據和圖層數據等，主要體現系統的基礎功能，能夠實現立體化的管理。（3）采集數據。采集數據主要是指動態化的數據，包括數據網、接入網、交換系統等。通過大數據技術自動化集中收集數據，便于及時進行數據處理，匹配到與之對應的模型。

4 數據保護技術分析

4.1 數據庫安全防護機制

開展數據庫安全防護機制，設置電力通信網絡數據庫防火墻，并且通過審計機制進行兩次驗證。若有人利用結構化查詢語言（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。當病毒或木馬等外部侵入系統對應用程序進行篡改時，如用數據庫 SQL文本以及數據的輸入，使服務器響應并發生控制，這些不合理的訪問都可能會對數據安全造成威脅。但是運用數據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，使得電力通信網絡系統能夠及時且合理的預防。大數據技術的融入就是在數據庫監控組織中導入相應的用戶信息，包括用戶姓名、時間和行為?；谶@些信息，可以實現對用戶的類型和操作進行全方位的監管。

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據庫，會彈出限制窗口，對這種不合理的行為進行預防。因此，可以在用戶的角色訪問系統中設置權限，建立可訪問角色區間，只有在此區間內的才可以進行相關操作。若要提升數據庫的安全性，就要對system等系統對應密碼進行動態更改，同時還要將數據庫的區域治理內容與管理者的相應權限進行隔離，以免發生混亂。

4.3 數據庫管理備份

備份電力通信網絡系統內的數據，可以在一定程度上保障數據的安全。若有侵入系統攻擊或破壞系統，可以通過對原始數據庫的備份進行數據恢復。如將二進制的文件進行加密設置，避免病毒攻擊。此外，對數據保護、備份、應用范圍進行創新拓展研究，可以通過備份軟件對相應的數據進行保護，其原理是通過IP網絡遠程復制相關數據，利用數據持續保護功能避免數據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、不受限地點數據退回等。在源端服務器安裝具有代理性質的端口，然后在數據庫、文件應用等系統中嵌入式關聯電力通信數據，以求通過最小的數據增量實現最大化的效果利用，保護數據庫內容的完整性與安全性。還可以通過對被保護數據的實時監控，將其轉化為內存較小的格式進行復制備份，并且實時同步至災備中心，延長數據的存儲時間。此外，還可以通過日志的形式將數據進行時間管理，記錄數據的變化過程，以便在有限的網絡環境下實現災備的系統化管理。諸多數據保護方式都應結合用戶的實際需求，以可靠安全為首要目標進行實時保護。

5 結 論

大數據技術將電力通信網絡運行中的信號轉化為數據信息，并將數據進行提煉和分析，在此基礎上開發應用具體的通信管理系統，收集完整的設備參數、數據鏈條，利用大數據的計算功能預警錯誤信息并消除，最后實現大數據在電力通信網絡中的智能化運行，提升電力系統的管理水平。