數據挖掘與大數據分析在西南管道通信系統(tǒng)中的應用

王恒斌，宋 杰，徐 輝，劉東超，孫啟虎

（華北石油通信有限公司，任丘 062550）

智慧管道保障面臨著如何做到事前隱患提醒、事中信息支持和資源調配、事后總結經驗等諸多問題，迫切需要對智慧管道保障體系進行合理的規(guī)劃、開發(fā)和優(yōu)化，建立標準統(tǒng)一的管道物聯(lián)網保障體系規(guī)范和打造高效的智能保障管理平臺。

1 管道系統(tǒng)現狀分析

本文是針對中石油西南管道公司的信息運維服務業(yè)務，涉及云南、廣西、四川、重慶、甘肅等省、市、自治區(qū)，全線近9000千米管道的通信、信息、安防等的維護業(yè)務，涵蓋100多個場站，近200個閥室。

對于運維對象來說，設備覆蓋系統(tǒng)種類多；數量龐大；數據來源多。而對于運維方式來說，運維工序復雜，管理效率低。而現有的傳統(tǒng)運維方式很難解決上述問題，過去的大量數據沉睡在各個角落得不到有效利用，所以必須借助一套全面且高效的組織運維管理體系和一個軟件支撐平臺，來幫助我們梳理流程，分析決策。因此我們將基于數據的運維平臺看作是是“智慧管道”長壽的一副靈藥，希望從理念和軟件工具兩方面提高運維的安全、效率和管理水平。

2 數據清洗與整理

要想實現管理理念的提升和轉變，在經驗的基礎上，肯定需要對現有數據進行分析和處理，但是由于現有數據來源廣，數據雜，數據量也大，龐大的Word和Excel文檔讓管理人員根本摸不到頭緒，這就需要對現有數據進行數據清洗與整理工作。首先對工藝流程、設備所屬位置進行詳細調研論證，規(guī)范名稱建立數據字典：設備名稱，生產廠家，故障等級，故障類別；增加設備二維碼的編制，確保設備的唯一性身份識別，規(guī)范錄入格式。再有規(guī)范設備臺帳數據表結構，將設備屬性信息分為：位置信息、詳細參數、工藝類別、時間信息、全生命監(jiān)控信息，進一步完善設備全生命周期監(jiān)控管理，在未來系統(tǒng)升級中將新增入庫、出庫、安裝、報廢、標定等新的流程工藝，縱向實現細節(jié)豐富。

3 數據挖掘及大數據技術的應用

以西南管道通信運維為示范點，開展大數據分析（圖1）。

圖1 大數據技術應用流程圖

（1）基于大數據分析實現設備動態(tài)評價系統(tǒng)。基于大數據分析的設備評價體系和動態(tài)調配機制，通過收集設備屬性信息，建立大數據數學模型，分析篩選各類數據，計算設備得分，再通過方差、加權算法等數學分析算法，動態(tài)調整設備評分機制，最后根據設備所處位置及重要性，進行設備動態(tài)調配，目前初步形成了2個管理層級、3個區(qū)域層級、6個評價層級的設備使用標準，動態(tài)調配設備，進一步提高系統(tǒng)運行維護穩(wěn)定性。

（2）數據挖掘實現流程再造。我們借助大數據的聚類算法，將各個故障單和故障結果分類，從而返過來指導維護作業(yè)計劃，我們通過在隱患排查和故障處理2條主線的基礎上，針對12類26項分流程進行了再造，首先將運行多年的10項日常規(guī)粗放式運維項目升級為105項精細化運維項目，然后再根據一兩年乃至更長時間的的數據不斷進行學習和調整，慢慢的形成機器學習能力，智能化的指導運維工作。

（3）可視化大數據助力培養(yǎng)一專多能復合型人才?，F如今一個人要負責多個專業(yè)，復合型人才的需求日益加強（圖2）。8類系統(tǒng)，500余個機柜，1600余張網絡拓撲圖，8525個設備，16萬條運維數據，設備本身各端口和上下游可視化，智能推薦系統(tǒng)借助大數據方法，輔助決策，標準作業(yè)，VR虛擬現實培訓（圖3），私有運維可視溝通系統(tǒng)，借助遠程專家指導，可以讓員工快速上手，一專多能。

圖2 大數據技術在故障處理中的應用

圖3 通信設備及線路的部分可視化

我們以某場站為例，它的亞健康是因為光通信系統(tǒng)存在問題，通過直接調取傳統(tǒng)的光通信相關數據數據進行分析，我們只能得到（圖4）這個結果，數據量不少但還是雜亂無章。

圖4 某場站光纜狀態(tài)數據圖

通過模型改進分析，系統(tǒng)給可以給出直接的結果，系統(tǒng)給出建議整改8處，其中斷點處4處，大損耗點4處，我們根據結果對前80千米進行了整改，通信質量大幅提高，而后面兩處在其他維護公司，我們也已將建議發(fā)送了過去。根據整改數據，系統(tǒng)也給出了光纜故障的主要原因，并給出了響應整改建議。

3.1 數據統(tǒng)計及大數據篩查助力隱患整改

在光纜整改數據的基礎上，系統(tǒng)也給出了進一步的分析結果——光纜故障原因主要有三點，如圖5所示，系統(tǒng)結合百度及員工知識庫，也給出了響應整改建議。

圖5 某分公司光纜故障原因分析

從整改斷芯來看，白蟻入侵造成光纜斷芯占多數，其次是地質構造發(fā)生變化，然后是施工質量不佳及其他原因（如鼠類咬壞）。一年以來，共完成整改作業(yè)13次，其中白蟻入侵導致的斷點7次，地址變化造成3次，光纜施工質量問題2次，老鼠咬壞1次。

系統(tǒng)給出的建議是逐漸補全光纜接頭盒標樁，每一個接頭盒上方都有標樁及編號，這樣僅通過一次復測就能判斷斷點位置，會極大提高光纜故障斷點修復時間；對容易產生白蟻入侵的接頭盒處，采取放入驅蟲藥物措施來避免白蟻入侵。建立管道光纜信息安全GIS系統(tǒng)，收集每一個光纜接頭盒的GPS坐標，建立西南管道光纜安全信息系統(tǒng)，建立大數據分析，將每次光纜斷點位置及原因輸入數據庫。

4 結束語

經過2年的不斷探索和創(chuàng)新，通過應用大數據和數據挖掘相關技術，有效的利用了各類閑置數據和零散數據，取得了一定的效果，初步建立了針對管道系統(tǒng)的智能化運維管控體系，初步實現了對運維過程中的人事物的智能化管理，實現了故障的分類智能判斷和輔助決策，保障了管道通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，下一步我們將結合各類設備的實時數據，進一步優(yōu)化分析模型，開發(fā)預測模型，提高故障預測和判斷的準確性，這樣才能更好的為智慧管道服務。