分析基于圖數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)圖譜的電力設(shè)備質(zhì)量綜合管理系統(tǒng)研究

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司信息通信公司，甘肅蘭州 730050）

0.引言

自物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)設(shè)定以來(lái)，國(guó)家電力設(shè)備管理相關(guān)部門(mén)陸續(xù)建設(shè)了相配套的信息管理系統(tǒng)，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備購(gòu)置、調(diào)試運(yùn)行、檢修管護(hù)等全面管理，產(chǎn)出大量數(shù)據(jù)，對(duì)物資、調(diào)度、運(yùn)營(yíng)檢修等業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)也提供有效支撐。電力設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)及維管情況關(guān)系著電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及效益產(chǎn)出情況。圖數(shù)據(jù)庫(kù)以“節(jié)點(diǎn)”與“邊”為基本單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，基于不同節(jié)點(diǎn)間在物理層面上形成相互“指向”特征，能對(duì)毗鄰節(jié)點(diǎn)共用“無(wú)索引”的關(guān)聯(lián)性操作服務(wù)，明顯提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處置工效，在管理、處置與分析大批量對(duì)象相互關(guān)系問(wèn)題方面表現(xiàn)出良好效能[1]。從本質(zhì)上分析，知識(shí)圖譜是一種語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，基于語(yǔ)義檢索技術(shù)捕獲并有機(jī)整合始源于多個(gè)渠道的信息，宗旨在于提高檢索引擎的質(zhì)量。

1.有關(guān)技術(shù)介紹

1.1 圖數(shù)據(jù)庫(kù)

本文以圖數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。圖數(shù)據(jù)庫(kù)采用圖結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)、查找數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)、邊、屬性是基本的存儲(chǔ)單元。和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比較，圖數(shù)據(jù)庫(kù)最大的獨(dú)特之處是用邊銜接不同節(jié)點(diǎn)，而不是依靠外鍵。Titan就是一個(gè)典型的分布式圖數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)橫向拓展過(guò)程能起到一定支撐作用，能包容數(shù)千億個(gè)頂邊與邊。Titan還能支持上千個(gè)用戶并發(fā)與測(cè)算復(fù)雜圖形遍歷。

1.2 Gremlin

Titan將Gremlin設(shè)定為讀獲、修正數(shù)據(jù)信息的查詢語(yǔ)言。Gremlin與路徑相對(duì)應(yīng)，能較簡(jiǎn)潔的闡述圖的繁雜遍歷與轉(zhuǎn)型操作過(guò)程，可以將其看成是將遍歷操控與路徑闡述相整合的一類(lèi)功能性語(yǔ)言。為一種Java DSL語(yǔ)言，頻繁而大量的使用XPath完成圖表查找、分析與操控任務(wù)[2]。

2.規(guī)劃設(shè)計(jì)可視化的人機(jī)界面

近些年，數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)分析技術(shù)在智能電網(wǎng)高級(jí)別業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用范疇有不斷拓展趨勢(shì)，不同業(yè)務(wù)在緊扣某個(gè)主題解讀電網(wǎng)數(shù)據(jù)，通常產(chǎn)出的結(jié)果不是單個(gè)數(shù)據(jù)，而是緊扣主題、互為關(guān)聯(lián)的數(shù)個(gè)信息層面構(gòu)建的信息多面體。本文擬定設(shè)計(jì)時(shí)空可視化人機(jī)交互界面，主題多樣、可追溯性、互動(dòng)性是該界面的主要特征，能夠智能支撐多項(xiàng)功能。

2.1 語(yǔ)音對(duì)話

智能式語(yǔ)音對(duì)話是在人工智能背景下開(kāi)發(fā)出的一種新型交互問(wèn)答系統(tǒng)，面對(duì)用戶的提問(wèn)，機(jī)器不僅能做到智能解答，還能開(kāi)啟聯(lián)想推測(cè)能力，并朝向用戶發(fā)出新的對(duì)話。自然語(yǔ)言處理（NLP）與面向知識(shí)的問(wèn)答系統(tǒng)（KQA）為語(yǔ)音對(duì)話的重要構(gòu)成。

2.2 可溯式呈現(xiàn)

因知識(shí)圖譜內(nèi)牽扯到繁雜推測(cè)，本文擬定規(guī)劃了推測(cè)全程式的可塑式呈現(xiàn)技術(shù)[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(shí)源發(fā)展至推理過(guò)程，而后發(fā)展至呈現(xiàn)各推理流程結(jié)果，同時(shí)把最后推理全程錄入子圖內(nèi)，作為決策憑據(jù)被保管。

2.3 層次化組織

面對(duì)多面體內(nèi)儲(chǔ)存的知識(shí)，規(guī)劃設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)層次化組織的可視化，依靠不同知識(shí)之間形成的相關(guān)性，結(jié)合知識(shí)所屬主題類(lèi)別的差異性予以分層化組織，在呈現(xiàn)頁(yè)面內(nèi)，結(jié)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(xiàn)頁(yè)面[4]。當(dāng)前電力行業(yè)內(nèi)研發(fā)的知識(shí)圖譜內(nèi)，能利于數(shù)個(gè)頁(yè)面從多個(gè)角度層次化呈現(xiàn)出設(shè)備裝置既往物流流程與即時(shí)狀態(tài)信息等。

3.系統(tǒng)功能分析

3.1 設(shè)備的分類(lèi)和查詢

應(yīng)用社區(qū)發(fā)現(xiàn)法規(guī)劃電力設(shè)備質(zhì)量事件的所屬類(lèi)別，對(duì)基于設(shè)備類(lèi)型、電壓級(jí)別、作業(yè)環(huán)境等諸多條件，對(duì)某個(gè)電力設(shè)備出現(xiàn)的故障、缺陷事件類(lèi)型作出規(guī)劃，深度挖掘誘發(fā)問(wèn)題的始源和外在表象等知識(shí)間存在的隱在關(guān)系，為用戶群體快捷解讀設(shè)備真實(shí)缺點(diǎn)故障、定位問(wèn)題始源創(chuàng)造便利條件?？梢岳米髠?cè)端設(shè)置的過(guò)濾欄落實(shí)設(shè)備故障、缺陷的查詢?nèi)蝿?wù)，在篩查數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)囊括的全部故障與缺陷事件時(shí)，將電力設(shè)備投用時(shí)間、設(shè)備類(lèi)型、制造廠家與事件類(lèi)型作為參照憑據(jù)，同時(shí)于相應(yīng)地圖上呈現(xiàn)出該質(zhì)量事件的具體場(chǎng)站。以表格為載體把真實(shí)的篩選結(jié)果呈現(xiàn)于頁(yè)面下端，而頁(yè)面右端能直觀、真切、全面地呈現(xiàn)出表格內(nèi)信息。依照質(zhì)量事件故障類(lèi)型與質(zhì)量缺陷嚴(yán)重程度（一般、重度、危急），對(duì)篩查出的結(jié)果再進(jìn)行分類(lèi)，協(xié)助用戶完善電力設(shè)備的運(yùn)維策略[5]。

3.2 設(shè)備質(zhì)量溯源

采用前向鏈多步推理完成，具體是將目標(biāo)設(shè)定為導(dǎo)向，查找并呈現(xiàn)出當(dāng)下知識(shí)庫(kù)中已經(jīng)出現(xiàn)的缺陷故障類(lèi)型，并確定始源對(duì)應(yīng)的事件類(lèi)別。單擊地理接線圖上某個(gè)場(chǎng)站，系統(tǒng)能以圖數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)CIM/E模型數(shù)據(jù)為支撐，和電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)動(dòng)關(guān)系，協(xié)同智能勾畫(huà)出場(chǎng)站中接線圖，單擊接線圖中某個(gè)設(shè)備，這樣便能在下方智能化地呈現(xiàn)出其詳實(shí)的質(zhì)量、銜接樣態(tài)、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)等諸多信息。

3.3 分析設(shè)備缺陷或故障對(duì)應(yīng)的時(shí)序

電力系統(tǒng)內(nèi)配置的設(shè)備裝置均具有一定的適用周期，但因設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境有差別，溫度、濕度及光照等客觀指標(biāo)和時(shí)間改變之間形成的關(guān)聯(lián)性，很可能會(huì)作用于設(shè)備運(yùn)行階段故障或缺陷事件發(fā)生過(guò)程。依照既往氣候與環(huán)境數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建不同月份下電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境模型，解讀對(duì)設(shè)備健穩(wěn)運(yùn)作狀態(tài)形成不良影響的主要因素，協(xié)助維修、養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員有針對(duì)性地完善檢修方案，盡早建設(shè)主動(dòng)式檢修模式并將傳統(tǒng)被動(dòng)檢修形式取而代之，為更精確感知設(shè)備運(yùn)營(yíng)、維護(hù)真實(shí)狀態(tài)。

4.結(jié)語(yǔ)

本文提出基于圖數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)圖譜建設(shè)電力設(shè)備質(zhì)量綜合管理系統(tǒng)的建議，以此為支撐實(shí)現(xiàn)綜合管理設(shè)備的目的。該系統(tǒng)在實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)用圖數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，以圖為載體存儲(chǔ)電力設(shè)備持有的質(zhì)量信息，和電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間有較高的匹配度。該系統(tǒng)能支撐設(shè)備質(zhì)量追溯、分析疑似家族性缺陷與故障時(shí)序等多項(xiàng)功能，具有較大的推廣價(jià)值。