基于小波多尺度分析的輸電線路交互式數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)設計

匡小青，凌 宇，萬 新

（廣州供電局，廣東 廣州 510000）

電力系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)越來越復雜，電力線路的服務類型也逐漸多樣化，輸電線路中的原始數(shù)據(jù)需要不斷地被新數(shù)據(jù)代替，成功的數(shù)據(jù)遷移能夠使整個輸電線路更高效地獲取用戶服務信息以及其他業(yè)務信息，對整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用。

在傳統(tǒng)的輸電線路數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)中，最常用的為文獻[1]中的數(shù)據(jù)庫遷移方法，該方法將原始數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)全部去除，在輸電線路中重新安裝具有新數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，這種方法需要通過多條執(zhí)行協(xié)議完成新數(shù)據(jù)與原始線路的連接。由于我國地勢復雜，輸電線路的數(shù)據(jù)由于地區(qū)的特點而有所不同，需要眾多不同類型的協(xié)議與數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)相互配合，導致數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)的資金投入過大、數(shù)據(jù)遷移的對象過于固定等問題的出現(xiàn)。文獻[2]中系統(tǒng)主要應用多數(shù)據(jù)管理的輸電線路交互數(shù)據(jù)遷移方法。該方法利用輸電線路中待遷移數(shù)據(jù)的異構(gòu)性與分布性，采用數(shù)據(jù)查詢體系對需要遷移的數(shù)據(jù)進行采集與提取，應用公共數(shù)據(jù)庫模型對待遷移數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)處理，不斷地擴大原始數(shù)據(jù)的異構(gòu)格式，使原始數(shù)據(jù)逐漸退出輸電線路，為新數(shù)據(jù)預留空間。此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遷移方法具有一定的可行性，需要對電力線路中全部原始數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)處理與查詢，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遷移，導致此系統(tǒng)的運行效率過低。

為了解決傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的問題，文中基于小波多尺度分析進行輸電線路交互式數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)的設計。

1 系統(tǒng)硬件設計

文中輸電線路交互數(shù)據(jù)遷移硬件系統(tǒng)的虛擬機是由數(shù)據(jù)服務器與數(shù)據(jù)儲存器組成，虛擬機中含有3臺服務器，每臺服務器具有兩個8核的64 GB運行空間的CPU，服務器內(nèi)部硬盤容量為500 GB，6個千兆口，4個光纖接口；數(shù)據(jù)儲存器中配置1 TB的硬盤儲存空間，并加裝4塊磁盤組合，磁盤組合中磁盤的結(jié)構(gòu)型號一致為Raid10，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行空間大以及數(shù)據(jù)接口通用等特點[3-4]。

數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)中數(shù)據(jù)接口是數(shù)據(jù)遷移的重要遷移途徑，為了保障數(shù)據(jù)遷移過程中不出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露等問題，應用通信協(xié)議與文件讀取同時運行DSCRM型號的數(shù)據(jù)接口，此接口能夠與服務器以及儲存器同時連接，數(shù)據(jù)接口原理圖如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)接口原理圖

接口中的4個數(shù)據(jù)輸入點的詳細信息如表1所示。

表1 接口詳細信息表

輸電線路數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)具有一定交互性，為了滿足交互需求，應用獨立表空間擴展輸電線路數(shù)據(jù)可視化容量，此表空間在基礎(chǔ)的可視化顯示屏的基礎(chǔ)上擴展50 GB顯示初始空間，并允許根據(jù)輸電線路中的數(shù)據(jù)內(nèi)容改變空間容量[5-6]。

2 系統(tǒng)軟件設計

輸電線路交互式數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)的運行可以劃分為分次遷移、一次遷移、先錄后移等方式。文中基于小波多尺度分析輸電線路中交互式數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)選擇的遷移方式[7-8]。

首先應用連續(xù)小波變化方法運算輸電線路交互式數(shù)據(jù)遷移端口的狀態(tài)[9-10]，連續(xù)小波定義為：

式中，Qf(x,y)代表連續(xù)小波數(shù)據(jù)系數(shù)，ψ(t)代表連續(xù)小波基數(shù)，x代表連續(xù)小波的伸縮因子，y代表連續(xù)小波的時間因數(shù)，而ψx,y(t)為連續(xù)小波的延伸函數(shù)，表達公式為：

然后采用離散小波變換的方式，對輸電線路中數(shù)據(jù)以及信號編碼等信息進行分析，應用小波冗余度分析輸電線路中交互式數(shù)據(jù)的有效性[11-13]，基于小波分析法對輸電線路中原數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)進行分析。在不同的環(huán)境下提供交互數(shù)據(jù)的移入極值，再應用重構(gòu)算法獲取輸電線路中原始數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)的最大改變限度。

將具有相關(guān)性的小波系數(shù)與原數(shù)據(jù)做關(guān)聯(lián)分析，由分析結(jié)果區(qū)分原始數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)之間的系數(shù)差別與原數(shù)據(jù)的儲存空間；還需要對小波系數(shù)進行閾值劃分，設小波多尺度分析下原始數(shù)據(jù)最小值為0，新數(shù)據(jù)的小波系數(shù)為1，原數(shù)據(jù)通過閾值重構(gòu)后實現(xiàn)降噪，保障輸電線路中交互式數(shù)據(jù)移入過程不出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露等事件發(fā)生[14]。

需要對原始數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整合，整合過程中對原始數(shù)據(jù)中存在的雜質(zhì)數(shù)據(jù)進行清除，對新數(shù)據(jù)中存在的格式不匹配數(shù)據(jù)重新規(guī)定格式，在數(shù)據(jù)儲存空間中協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的時間變量，隨著時間變化而更新原始數(shù)據(jù)中存在的雜質(zhì)數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)中的不匹配格式，輸電線路外部的數(shù)據(jù)也會根據(jù)時間的變化而與輸電線路內(nèi)的數(shù)據(jù)進行實時比較，并保留兩個空間中的比較內(nèi)容，數(shù)據(jù)整合流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)整合流程

數(shù)據(jù)遷移的主要目的是獲取輸電線路中有效的供電信息，確定整個供電系統(tǒng)在輸電線路中產(chǎn)生的供電用戶信息、供電過程信息、供電系統(tǒng)信息等內(nèi)容。根據(jù)小波多尺度分析將輸電線路中的最新用戶數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)原始數(shù)據(jù)與最新的用戶數(shù)據(jù)相匹配且共享到各個輸電線路的業(yè)務系統(tǒng)中，為異構(gòu)交互數(shù)據(jù)的重建創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)，移入數(shù)據(jù)過程中還需要隨著輸電線路中的系統(tǒng)流程改變而改變。獲取系統(tǒng)流程中存在的數(shù)據(jù)類型并對新數(shù)據(jù)進行調(diào)整，最終再擴展移入數(shù)據(jù)業(yè)務的范圍，對輸電線路中的可管理數(shù)據(jù)進行初步匯總的同時，還需要系統(tǒng)自主地識別與小波多尺度分析其他具備移入條件的新數(shù)據(jù)，人工對達標數(shù)據(jù)進行交互移入[15]。文中設計輸電線路中的數(shù)據(jù)移入具有可視化功能，方便數(shù)據(jù)管理人員對交互式數(shù)據(jù)的控制。

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的實現(xiàn)主要是通過數(shù)據(jù)單元圖像元素提取數(shù)據(jù)庫中單個數(shù)據(jù)項，眾多的數(shù)據(jù)項與單元圖像共同組成具有可視化的數(shù)據(jù)模式，這些數(shù)據(jù)還可通過多維模式向管理者傳達交互式數(shù)據(jù)分析，使輸電線路中的移入數(shù)據(jù)更具有交互特性，同時也為小波多尺度分析的結(jié)果創(chuàng)造了便利的信息輸出通道，使數(shù)據(jù)可視化技術(shù)與小波多尺度分析關(guān)聯(lián)，對數(shù)據(jù)可視化的開發(fā)拓展到小波多尺度計算分析中，將小波多尺度分析以多維數(shù)據(jù)的形式在輸電線路中移入表達[16]。

3 實驗研究

為驗證文中系統(tǒng)的科學有效性，進行仿真實驗分析。實驗過程中首先向輸電線路中虛擬機的原始數(shù)據(jù)進行遷移，服務器與其他虛擬機的管理平臺在最短的時間內(nèi)排除原始數(shù)據(jù)，避免實驗數(shù)據(jù)的雜亂性干擾實驗結(jié)果。文中系統(tǒng)經(jīng)過小波多尺度分析的虛擬機交互式遷移數(shù)據(jù)進行遷移的過程中會受到不同管理人員的序列控制，為了滿足高效率地進行數(shù)據(jù)遷移，在小波多尺度對交互式數(shù)據(jù)運算時，將已經(jīng)被降噪的數(shù)據(jù)反映到輸電線路中待接收的輸電線路服務器上，虛擬機為數(shù)據(jù)遷移的空間容量提供穩(wěn)定的保障，小波多尺度下的遷移數(shù)據(jù)能夠同時在4個接口處理相應的數(shù)據(jù)，為輸電線路中的信道壓力減少負擔，實驗中數(shù)據(jù)遷移過程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)遷移過程圖

為了確定實驗過程中虛擬機的數(shù)據(jù)處理性能能夠為3種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遷移提供穩(wěn)定環(huán)境，文中在實驗進行前對虛擬機中的數(shù)據(jù)遷移時間與遷移數(shù)據(jù)量進行檢測，如圖4所示。

圖4 交互式數(shù)據(jù)遷移環(huán)境圖

文中首先對3種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遷移對象結(jié)構(gòu)進行比較，將相同的數(shù)據(jù)傳輸在輸電線路中，通過管理人員對3種系統(tǒng)虛擬機中遷移流程的控制，獲取3種系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)遷移的接口與傳輸對象結(jié)構(gòu)，對比結(jié)果如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)遷移接口與傳輸對象結(jié)構(gòu)對比

根據(jù)圖5可知，3種方法的數(shù)據(jù)遷移接口和傳輸對象結(jié)構(gòu)存在一定差異。其中，文中系統(tǒng)的輸電線路交互式遷移數(shù)據(jù)的傳輸途徑與遷移對象較多，具有更高的靈活性。這是由于文中在硬件方面設計4個數(shù)據(jù)接口作為遷移數(shù)據(jù)的輸入端口，根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)，分別設計不同的遷移端口，并采用小波多尺度分析，將交互式數(shù)據(jù)進行分類處理與輸出整合，為數(shù)據(jù)遷移的多接口提供數(shù)據(jù)類型分辨基礎(chǔ)。該實驗還對3種系統(tǒng)的遷移效率進行對比，分別在3種系統(tǒng)內(nèi)的輸電線路中輸入相同量交互式數(shù)據(jù)，10 h內(nèi)獲取輸電線路中遷移數(shù)據(jù)量進行對比，結(jié)果如圖6所示。

圖6 3種系統(tǒng)下的遷移效率對比圖

分析圖6中曲線可以看出，采用3種方法進行電力數(shù)據(jù)的遷移效率不相同。其中，文中系統(tǒng)在5 h的遷移時間內(nèi)完成了所有數(shù)據(jù)的遷移，而其他兩種方法用時10 h，分別完成了全部遷移數(shù)據(jù)的90%和80%，相比之下，文中系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)遷移的效率較高、速度較快。這是由于文中系統(tǒng)應用小波多尺度降噪分析法，將輸電線路中雜質(zhì)數(shù)據(jù)去除，并通過閾值劃分的方式將輸電線路中的數(shù)據(jù)進行類型劃分，為實現(xiàn)高效遷移提供了良好的數(shù)據(jù)環(huán)境。

4 結(jié)束語

隨著社會的不斷進步，人們對電力的需求程度越來越高。與此同時，國家電網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)儲備量也越來越高，為了提升供電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性與流暢性，需要對輸電線路中交互式數(shù)據(jù)進行遷移，文中提出基于小波多尺度分析設計輸電線路交互式數(shù)據(jù)遷移系統(tǒng)，改善傳統(tǒng)系統(tǒng)中存在的遷移對象固定化與遷移效率低等問題。與傳統(tǒng)方法相比，所提方法進行電力數(shù)據(jù)遷移的效率較高，具有一定可行性。