RPA在電網(wǎng)異常數(shù)據(jù)告警的探索與應用

趙江河，楊莉

（1. 云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，云南 昆明 650214； 2. 昆明理工大學信息工程與自動化學院，云南 昆明 650504）

0 前言

在電力系統(tǒng)中，存在許多的異常數(shù)據(jù)。最初需要人工在大量的正常數(shù)據(jù)中尋找極其個別的異常數(shù)據(jù)。人工長時間地處理同一件事常常會由于判斷疲勞而忽略了個別的異常數(shù)據(jù)，而電力系統(tǒng)往往會因為這些疏忽而出現(xiàn)嚴重的故障甚至重大災難。此外這些數(shù)據(jù)往往是不斷增加的，采用人工的方式不僅會消耗大量的人力物力，而且結(jié)果也不理想。

自動化技術(shù)是代替人工處理數(shù)據(jù)的一項偉大的技術(shù)，它依靠計算機解決了人工疲勞的問題，節(jié)省了大量的人力物力。減少員工從事重復無聊工作的時間，讓員工有更多的時間投入到創(chuàng)造性的工作中，從而提升員工的工作幸福感。此外在減少員工工作時間的同時，還能夠解決人為誤檢的問題，從而提高系統(tǒng)的準確性。

1 新型自動化技術(shù)RPA

RPA（Robotic Process Automation）是一種新型自動化技術(shù)，即機器人流程自動化。RPA主要是解決一些重復的、有規(guī)則的、不變的工作，是借用計算機實現(xiàn)的一套自動化處理的任務。它用于解決一些頻率高、帶有重復性的作業(yè)任務。RPA是通過監(jiān)視用戶在圖形用戶界面（GUI）的操作，并且直接在GUI上自動重復這些操作。

1.1 RPA工作原理研究

自動化技術(shù)主要的流程為：數(shù)據(jù)抓取→數(shù)據(jù)分析→數(shù)據(jù)處理。自動化技術(shù)重點需要解決的問題就是數(shù)據(jù)抓取。新型自動化技術(shù)采用的是基于桌面級的數(shù)據(jù)抓取技術(shù)，可以對網(wǎng)頁上的表格進行抓取，并且不會受限于表格的行列數(shù)量。區(qū)別于早期的API型數(shù)據(jù)抓取，不需要與API的提供方核實返回的數(shù)據(jù)格式以及字段所代表的含義。

如圖1所示，是底層自動化與RPA在數(shù)據(jù)獲取方面的區(qū)別。其中(a)是底層自動化的數(shù)據(jù)獲取，它需要自己匹配不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。(b)是RPA的數(shù)據(jù)獲取，由于web頁面本身就對不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行了解析，因此RPA只需要獲取web頁面的信息即可獲取所有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

圖1 自動化獲取數(shù)據(jù)的兩種方式

1.2 RPA應用現(xiàn)狀研究

目前國內(nèi)外的RPA應用現(xiàn)狀主要集中在銀行審計領(lǐng)域，運用RPA技術(shù)優(yōu)化賬表核對業(yè)務流程[1]和企業(yè)財務報銷審計方式[2]等，從而解決銀行存款函證現(xiàn)有流程耗時長、易錯問題[3]，解決財務共享的資金管理問題[4]等。

從RPA的研究現(xiàn)狀分析，國內(nèi)主要在技術(shù)結(jié)構(gòu)[5]以及功能優(yōu)化上開展分析研究，系統(tǒng)分析了如何構(gòu)建穩(wěn)定性高、彈性強的RPA機器人[6]，并從RPA技術(shù)應用的必要性和挑戰(zhàn)進行思考,提出解決思路和建議[7]。國外主要集中于如何選擇更合適的RPA模型以及對RPA的未來構(gòu)想，提出了三步法和一個可量化的模型來高效的選取和確定合適的RPA流程[8]，針對應用場景分析選擇適當模型的影響[9]，并進一步提出了對未來RPA技術(shù)的設想[10]。

根據(jù)國內(nèi)外的應用研究現(xiàn)狀可知，RPA在電網(wǎng)或者異常數(shù)據(jù)告警方面的研究和應用領(lǐng)域相對較窄，其應用領(lǐng)域大部分局限于財務報表分析領(lǐng)域。本文嘗試將RPA技術(shù)與電網(wǎng)的異常數(shù)據(jù)告警相結(jié)合，實現(xiàn)RPA在電網(wǎng)領(lǐng)域的應用，來提升系統(tǒng)的準確性并且減少人力物力。

2 基于RPA的電網(wǎng)異常數(shù)據(jù)告警技術(shù)研究

2.1 技術(shù)應用可行性分析

RPA技術(shù)是對現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的擴展，不需要對現(xiàn)有的系統(tǒng)進行修改。采用RPA技術(shù)可實現(xiàn)對異常數(shù)據(jù)進行分析并且實時的對相關(guān)的負責人員進行信息告警，并且不用修改現(xiàn)有大數(shù)據(jù)檢測平臺的系統(tǒng)，只需要定時去電力系統(tǒng)信息管理平臺進行數(shù)據(jù)抓取并進行數(shù)據(jù)分析即可，操作簡單，擴展性強。

2.2 實現(xiàn)工具對比選型

不同的工具在操作方面可能略微有些出入，但本質(zhì)都是基于擴展性以及重復性來實現(xiàn)的。UIBot以及UIPath的區(qū)別如表1所示。

表1 UIBot和UIPath的區(qū)別

當使用的瀏覽器是多標簽的頁面時，UIPath即使不在當前標簽頁面上也可以讀取到該標簽頁的表格數(shù)據(jù)，而UIBot則需要切換到當前的標簽頁面上才可以讀取到，否則就會出現(xiàn)讀取到空數(shù)據(jù)的情況。但兩者都要求被抓取的頁面處于打開狀態(tài)。當網(wǎng)頁沒有打開的時候，則會獲取空數(shù)據(jù)。

UIBot可以進行相應的代碼編寫，對于有編程經(jīng)驗的人來說，操作起來更方便，邏輯更加清晰，適合有代碼基礎的編程人員使用。另外官方文檔也有相應的代碼以及函數(shù)調(diào)用樣例。UIPath則不能編輯代碼，給用戶的感覺是非常輕便的，并且用戶不需要了解代碼方面的知識，更加的便捷，適合更廣的人群使用。

UIBot的主流程頁采用流程圖設計，其對流程化的步驟可觀性更強。而UIPath的主流程頁采用的是嵌套式的設計，其對一個流程內(nèi)部的嵌套結(jié)構(gòu)展現(xiàn)的更好。但對于小任務來講，嵌套格式的流程使用的并不是很多。

通過對比分析，結(jié)合電力系統(tǒng)對定制化的要求較高，本文選擇UIBot進行應用實現(xiàn)。

3 基于RPA的電網(wǎng)異常數(shù)據(jù)告警應用場景實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)流程

根據(jù)對應用的分析，本實現(xiàn)將RPA與登錄、讀取網(wǎng)頁數(shù)據(jù)、異常分析、異常數(shù)據(jù)保存、異常告警進行結(jié)合。實現(xiàn)全自動的流程，僅需要人工提供登錄密碼以及異常判斷規(guī)則即可。大致流程為：自動登錄→爬取頁面數(shù)據(jù)→異常分析→數(shù)據(jù)保存→告警。其流程圖如圖2所示。

圖2 RPA抓取電網(wǎng)數(shù)據(jù)并進行操作

該應用主要由自動登錄機器人、網(wǎng)頁抓取機器人、Excel機器人、異常分析機器人以及E-mail機器人5個機器人。這5個機器人相互協(xié)作，共同組成了抓取電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析并告警的自動化應用。首先自動登錄機器人通過web自動化工具輸入賬號密碼登錄電網(wǎng)web頁面。隨后調(diào)動網(wǎng)頁抓取機器人來抓取網(wǎng)頁上指定區(qū)域的信息。隨后調(diào)用異常分析機器人對抓取的信息進行異常分析，異常的信息將會被Excel機器人保存到Excel中。最后調(diào)用E-mail機器人相關(guān)負責人進行郵件告警操作，數(shù)據(jù)流圖如圖3所示。具體的關(guān)鍵點表述如表2所示。

圖3 抓取電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析并告警的數(shù)據(jù)流圖

表2 抓取電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析并告警的自動化應用關(guān)鍵點描述

對以上分析的功能機器人，在UIBot上開發(fā)5個流程快，分別是：自動登錄、數(shù)據(jù)抓取、異常數(shù)據(jù)保存、異常分析、郵件告警。UIBot上實現(xiàn)的系統(tǒng)主頁面如圖4所示。

圖4 UIBot上實現(xiàn)的系統(tǒng)主流程

其中自動登錄則是在登錄頁面直接輸入提前錄入的管理員用戶名和密碼，在目標元素文本框中自動輸入并且點擊登錄按鈕。相應的命令如圖5所示。

圖5 自動登錄實現(xiàn)

數(shù)據(jù)抓取則是在登錄之后跳轉(zhuǎn)到相應的頁面進行數(shù)據(jù)的抓取，抓取的數(shù)據(jù)會放入流程圖變量input中，以便異常分析流程來調(diào)用。相應的命令如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)抓取命令圖

異常分析則是使用提前建立起的規(guī)則文檔進行篩選，并且將有異常的數(shù)據(jù)進行保存，放入流程圖變量input中，方便后續(xù)的操作。異常分析命令如圖7所示。

圖7 異常分析命令圖

異常數(shù)據(jù)保存則是將流程圖變量input進行Excel的保存，方便后續(xù)對異常數(shù)據(jù)進行追溯等操作。異常數(shù)據(jù)保存命令如圖8所示。

圖8 異常數(shù)據(jù)保存命令

最后將這些異常的數(shù)據(jù)進行匯總，發(fā)送到負責人的郵箱進行郵箱告警。異常告警命令如圖9所示。運行結(jié)果如圖10所示。

圖9 異常告警命令

圖10 運行結(jié)果

3.2 實現(xiàn)效果

將該應用部署到人工數(shù)據(jù)審核員的個人電腦上，讓其進行24 h不間斷地爬取電力系統(tǒng)信息管理平臺的數(shù)據(jù)并且進行分析。對該應用進行為期一個月的測試總結(jié)。該應用共收集16個頁面的數(shù)據(jù)，分別對覆冰、電力設備溫度等共上百億條數(shù)據(jù)進行了132次告警，誤檢率低至0%。解決了人工處理出現(xiàn)的誤檢和漏檢，同時將人工平均12 h的工作時長降低到了3 h。

從最后的實現(xiàn)效果來看，引入RPA技術(shù)可以高效、不間斷地爬取以及分析異常的數(shù)據(jù)，并且對負責人進行自動化的異常告警。同時可以解決因人工檢查帶來的漏檢和誤檢問題。在減少人力物力的同時，可以有效地提升系統(tǒng)的準確性。

4 結(jié)束語

RPA技術(shù)有很廣泛的應用空間，對于電力系統(tǒng)來說，在不改變系統(tǒng)原有功能的前提下可以對數(shù)據(jù)進行抓取以及分析，抓取需要的數(shù)據(jù)并且對異常的數(shù)據(jù)進行分析。RPA以其擴展性強的優(yōu)勢，可以很容易地擴展到電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域內(nèi)并且輔助工人進行一些重復性的操作。

將RPA技術(shù)與電力系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)告警相結(jié)合，實現(xiàn)一系列自動化流程。在減少人力物力的同時，可以有效地提高系統(tǒng)的準確性。此外RPA技術(shù)不會因為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同而進行二次開發(fā)，也有效地減少了開發(fā)人員的投入。