曹鑫，邱灵赟，彭小庆，王云飞，李博

（国网四川省电力公司供电服务中心，四川 成都 610041）

随着我国电力企业的快速发展，相关部门建立独立的电力数据处理系统，这些系统的构建通过不同平台、不同工具等进行开发，并应用在不同领域[1]。这些电力企业数据管理系统往往依据自身需求构建，与其他部门之间相互独立存在，很难进行访问[2]。虽然越来越多平台被研发和使用，人们获取电力综合数据也越来越轻松[3]，然而，电力综合数据并不能得到良好的利用，这些数据往往是以不同格式分散到数据库之中，因而很难将其集成起来进行分析，有效整理工作变得十分困难，处理数据需耗费大量人力和时间，由此形成了信息孤岛[4]。因此，在不同部门间建立统一规范的接口，实现不同系统间数据共享变得尤为重要[5]。

在电力综合数据集成过程中，聚集了很多不同电力资源，并在应用过程中累积了大量异构数据，这些数据结构相对简单，但随着数据量快速增长，采用单一数据集成系统无法快速集成这些数据。传统系统在进行电力综合数据的集成时存在集成速度较慢，且集成的数据内容不能适应当前需求等。为了解决该问题，提出了基于分布式协调的电力综合数据集成系统构建。通过数据转换，将电力数据定时集成到同一个数据库内，以此满足电力用户工作需求。实验结果表明，文中系统可以快速实现电力综合数据的集成，具有一定现实意义。

1 系统框架

系统的构建是采用分布式三层体系，分别为应用层、中间层和数据层。应用层包括管理员工作站、浏览器；中间层包括全局本体、局部本体和查询组件；数据层包括客户端和共享服务器[6-7]。系统总体框架如图1所示。

图1 系统总体框架

该系统中间层采用全局和局部相结合的模式，通过查询组件实现数据源到局部和全局的映射，实现即插即用[8]。

1.1 应用层

依据电力系统实际应用情况，该层次主要包括两种用户：一种是电力系统工作人员，其利用管理工作站实时监控现场各个系统的数据，以保证系统能够正常运行；另一种是供其他工作人员使用的查询组件，即为浏览器，以适应未来电力系统需求，用户查询组件的全局，无需关心系统底层数据源，实现透明访问[9-10]。

1.2 中间层

中间层主要负责电力综合数据集成与交换，采用中间组件方式，实现对分布式数据源的直接访问。该层次查询组件解析从本体映射到局部数据源，并将其从各个数据源中进行信息整合，通过XSLT转化，传输给应用层[11]。

本体组件是该层的核心组件，在集成过程中，针对不同数据源通过模式映射构建相应局部本体，并以此为基础，建立整个系统上的全局本体[12]。映射组件是连接本体组件和查询组件的关键枢纽，也是在本体组件构建完成后进行的映射组件，通过计算不同本体间的相似度，可搜索相似度最大的本体[13]。通过该组件能够在最大程度上发现局部最优映射，并以此制定映射规则。查询组件通过查询处理用户指令，实现全局本体、局部本体和数据源之间的映射，将用户全局查询分解成多个对应的单独数据源。XML数据源查询语言具有功能强大、方便、易于实现的特点[14]。

1.3 数据层

数据层位于系统框架最底层，该层次主要包括客户端和共享服务器，实现不同数据的高效共享，并通过包装器为应用层和中间层提供数据支持[15]。

使用手机客户端主要与服务器相对应，为客户端提供本地服务程序。移动客户端以手机为主，能够运行在手机终端，通过无线互联网进行数据传输。利用手机无线网络上网，首次登录时需要手动输入网址，并保存标签，为后续访问提供便利[16]。

包装器实现对数据源的映射，不同数据源需采用相应的包装器，并从数据源中提取出XML Schema模式的数据，并将查询映射指定为特定数据源，以此识别物理查询，并将底层抽取，转化为XML文件格式。

2 系统软件设计

2.1 分布式协调电力综合数据无缝集成

在该系统硬件设计的基础上，设计系统软件部分以完成该系统集成电力综合数据。在该系统中实现各类数据采集之前的无缝衔接、平滑过渡，能够较好解决信息孤岛问题，矢量数据集成流程如图2所示。

将分布式协调后的数据进行矢量集成化整理，并将矢量数据通过构建WFS文件服务，将数据库中的数据加载到该文件中，进而达到电力综合数据与相关数据的集成。

图2 矢量数据集成流程

2.2 数据集成流程设计

数据集成系统实现了对海量数据不同作业的区别，具体作业流程如图3所示。

图3 数据集成流程

首先，客户端发送集成请求到调度Agent中；从调度Agent中获取作业元数据信息；判断是否需要数据划分，如果不需要，则可直接分配该作业到最强节点上，否则，需进行下一步；然后，收集所有节点信息，按照负载信息设定具体划分方案；依据划分结果，选中节点发送执行信息；再次，等待节点执行的任务，并返回作业完毕信息；最后，合并作业结果，实现电力数据综合集成。

3 系统调试

在调试试验环境下实现基于分布式协调的电力综合数据集成系统，为了验证该系统构建的合理性，需进行调试分析。

3.1 开发环境

系统开发环境如表1所示。

表1 系统开发环境

3.2 实验参数

系统实验的参数设置如表2所示。

表2 电力数据资源

3.3 查询界面设置

系统查询界面设置如图4所示。

图4 系统查询界面设置

依据上述设置的查询界面，进行系统调试验证分析。

3.4 调试结果与分析

3.4.1 不同系统数据集成速度对比

为了验证文中系统的有效性，将传统系统与文中系统的电力综合数据集成速度进行对比分析，实验结果如图5所示。

图5 不同系统集成速度对比

分析图5可以看出，对在线数据和离线数据的集成速度，两种系统差距较大。在线数据的集成：当集成数据量为25 dB时，采用文中系统集成速度为13 s，采用传统系统集成速度为23 s；当集成的数据量为75 dB时，采用文中系统集成速度为12 s，采用传统系统集成速度为24 s；当数据量为150 dB时，采用文中系统集成速度为7 s，采用传统系统集成速度为22 s。针对离线数据的采集：当数据量为50 dB时，采用文中系统集成速度为5 s，采用传统系统集成速度为22 s；当数据量为75 dB时，采用文中系统集成速度为7s，采用传统系统集成速度为22 s；当数据量为150 dB时，采用文中系统集成速度为3 s，采用传统系统集成速度为23 s。

根据上述研究结果可知，文中系统的对电力综合数据的集成速度更快。

3.4.2 不同系统数据集成的准确性分析

为了进一步验证文中方法的可靠性，实验分析了传统系统和文中系统对电力综合数据集成的准确性，实验结果如表3所示。

表3 不同系统数据集成准确性对比

分析表3中数据可知，随着集成的节点数据的增加，两种系统的准确率随之改变。当集成的节点数据为2 000个时，文中系统集成的准确率为96%，传统系统的集成准确率为85%；当集成的节点数据为4 000个时，文中系统集成的准确率为95%，传统系统的集成准确率为80%；当集成的节点数据为7 000个时，文中系统集成的准确率为92%，传统系统的集成准确率为72%。通过对比可以看出，文中系统对电子综合数据的集成准确率高于传统系统，且均高于92%，验证了文中系统的可行性。

4 结束语

文中提出基于分布式协调的电力综合数据集成系统构建。该系统的构建解决了电力数据孤岛问题，使电力信息可以及时、有效的共享。实验结果表明，文中系统可有效提高电力综合数据的集成速度，且集成准确率较高，证明了该系统对电力综合数据集成具有一定优势。

虽然文中系统在现阶段取得了一定成果，但还存在很多不足，在以后的工作中将从以下两点进行改进：

1）组件技术在电网中的应用较为广泛，因此，在后续研究进程中，需将组件技术应用到电网中继续研究。

2）由于智能电网还在小规模范围内使用，文中系统对于应用安全性考虑较少，未来将以此为重点，进行电力综合数据安全性的探究。