崔奇明，郭緒龍，李 博，許 斌

(1．鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001;2．北京富蘭格電力技術有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110016)

國內外一些機構和公司已經(jīng)對智能電網(wǎng)下信息化相關標準和體系作了研究、制定與發(fā)布。如IBM提出了“智能電網(wǎng)”解決方案［1］，并實施了“電網(wǎng)評估與改造項目輔助決策系統(tǒng) (iGAP)”［2］。賽迪公司對“智能電網(wǎng)下的電力信息化體系”做了研究［3］。許多網(wǎng)省公司隨著各主營業(yè)務重點信息系統(tǒng)的深化應用，在各專業(yè)方面信息化程度已經(jīng)能夠基本滿足企業(yè)運營需求，而在專門面向地市(縣)基層供電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營綜合分析與輔助決策方面，仍缺乏全面性、規(guī)范性與實用性并重且符合基層企業(yè)實際需求的系統(tǒng)應用。

鞍山供電公司通過對供電公司運營管理層面輔助決策支持系統(tǒng)基本架構等進行研究，從而對智能電網(wǎng)下市級供電企業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)進行了建設及應用。

1 架構與系統(tǒng)研究總體構思

在國網(wǎng)公司ERP、PMIS、SG186營銷等系統(tǒng)運行的基礎上，應研究并建設輔助決策支持功能群(其中可嵌入專家系統(tǒng)或具有專家系統(tǒng)理念)。一般應包括:電網(wǎng)規(guī)劃與建設輔助決策支持功能、電力調度輔助決策支持功能、生產(chǎn)輔助決策支持功能、營銷輔助決策支持功能等。各輔助決策支持功能可構成一個輔助決策支持平臺，或各功能也可分別嵌入到相關的業(yè)務系統(tǒng)中。下面給出基于生產(chǎn)及營銷的輔助決策支持系統(tǒng)建設目標、功能與基本架構等。

1.1 總體目標

1.1.1 建立全面、規(guī)范、靈活、實用的數(shù)據(jù)模型體系

a． 基于國網(wǎng)公司企業(yè)共享數(shù)據(jù)模型 (SEGCIM)，建立符合省市公司兩級需求的企業(yè)共享數(shù)據(jù)模型。

b． 建立基于多級Cube樹的企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫模型。

c． 建立基于業(yè)務規(guī)則的知識庫模型。

d． 建立相關業(yè)務模型庫和方法庫。

1.1.2 建立符合供電企業(yè)精細化管理需求的輔助決策支持平臺

a． 集成化、可定制、多粒度的核心業(yè)務數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺。

b． 符合業(yè)務習慣，自定義與自動化相結合的自動分析報告平臺。

c． 基于OLAP、多級 Cube樹、數(shù)據(jù)挖掘的分析平臺。

d． 基于人工智能 (專家系統(tǒng))技術、模糊技術的分析平臺。

1.1.3 一級部署，多級應用

a． 數(shù)據(jù)中心存儲、應用服務器均設在省公司，向市級公司及其他各級單位提供相應應用。

b． 分析應用層、數(shù)據(jù)交換層通過ESB針對市及下屬各級單位需求提供相應應用。

c． 各級應用通過專用網(wǎng)絡訪問分析應用層、數(shù)據(jù)交換層。

d． 為確保各級單位使用應用的穩(wěn)定順暢，在省公司設立應用高速緩沖節(jié)點。

1.2 總體功能

總體功能建設考慮如下 (見圖1):從地市(縣)基層單位實際需求出發(fā);以同業(yè)對標、業(yè)績考核及基層單位實際需求為業(yè)務基礎;以現(xiàn)有11大專業(yè)應用信息系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎;采用信息整合、數(shù)據(jù)倉庫、商業(yè)智能等技術手段;建立指標展示分析、自動分析報告和例會匯報支持平臺。

1.3 基本架構

根據(jù)總體功能，給出基本架構示意圖如圖2。

1.3.1 數(shù)據(jù)獲取層

多種策略有機結合的數(shù)據(jù)獲取，可采用Java、Sql、PowerCenter等實現(xiàn)。

a． 作用。負責將分布的、異構數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)清洗、轉換、集成，加載到數(shù)據(jù)交換層以及數(shù)據(jù)倉庫中。

b． 方式。根據(jù)實際情況采用套裝工具和自主開發(fā)相結合方式構建。

圖1 總體功能結構圖

圖2 基本架構圖

c． 核心。多種數(shù)據(jù)處理調度策略有機結合。

d． 獲取策略。實現(xiàn)策略:使用成熟數(shù)據(jù)獲取套件構建 (PowerCenter)，使用 Sql、Java等非套裝工具定制開發(fā);調度策略:觸發(fā)方式為定時觸發(fā)、事件觸發(fā);更新方式為增量更新、全面更新。

e． 數(shù)據(jù)源。ERP系統(tǒng)，SG186營銷系統(tǒng)，PMIS系統(tǒng)等。

1.3.2 企業(yè)共享數(shù)據(jù)交換層

基于SG－CIM公共數(shù)據(jù)模型，可采用Oracle 10G等實現(xiàn)。

實現(xiàn)目標:集成部署于省公司和供電公司本地的核心業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一企業(yè)信息視圖并提供給各個業(yè)務應用系統(tǒng)使用，實現(xiàn)業(yè)務應用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

實現(xiàn)原則:基于SG－CIM模型和編碼規(guī)范，充分考慮省市兩級實際需求進行擴展;作為省公司下級單位，還應充分考慮省公司縱向交換、管理、監(jiān)控等各方面需求進行擴展;遵循國網(wǎng)規(guī)范，建設統(tǒng)一的信息共享交換接口和服務標準。

1.3.3 企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫層

基于多級Cube樹，可采用Oracle 10G、Sybase IQ等實現(xiàn)。

a． 為輔助決策支持系統(tǒng)和聯(lián)機分析應用的結構化數(shù)據(jù)環(huán)境，對數(shù)據(jù)進行有效集成，按多維模型(Cube)予以組織，以便進行多角度、多層次的分析。

b． 采用多級Cube樹模型的思路進行建設。

c． 當維度、層次較多，數(shù)據(jù)量較大時，可對各分析對象建立各自Cube;按效率對Cube進行合理拆分;各Cube按邏輯關系組成樹狀結構。

d． 以企業(yè)運營核心業(yè)務重點指標為導向，以發(fā)現(xiàn)問題與分析問題為目的。

e． 以SG－CIM本地擴展為數(shù)據(jù)基礎，從業(yè)務上滿足企業(yè)管理決策需求，從技術上滿足功能、效率等方面需求。

f． 實施數(shù)據(jù)挖掘，為知識庫提供內容。1.3.4 知識庫層與模型和方法庫

a． 存儲各業(yè)務類型規(guī)則等，用于各種推理及模糊處理。

b． 存儲相關模型和方法，為公共數(shù)據(jù)模型提供模型和方法等。

1.3.5 輔助決策支持應用特點

可采用開發(fā)語言如 Java，應用服務器如Weblogic Application Server。

a． 核心業(yè)務數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺。

b． 基于多級Cube樹的分析平臺。

c． 自動分析報告平臺。

d． 個性化用戶工作區(qū)。

e． 輔助決策支持應用技術可基于如下:基于存儲相關模型和方法的數(shù)據(jù)庫，即模型和方法庫;基于數(shù)據(jù)倉庫DW的聯(lián)機分析處理OLAP(如多維分析)及數(shù)據(jù)挖掘DM技術;基于人工智能 (專家系統(tǒng))技術、模型技術，如基于Visual Prolog的ESTA、PRO/3，基于Java的Jess或其他工具等。

2 基于SG－CIM模型和編碼規(guī)范的擴展研究

2.1 企業(yè)共享數(shù)據(jù)交換層的擴展研究

屬性擴展:滿足地市公司操作、管理、決策需求，屬性擴展到周、日。明細數(shù)據(jù)交換需求，支持細粒度數(shù)據(jù)分析。實體擴展:滿足地市公司個體化需求，實體擴展到臺區(qū)實體。

2.2 企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫應用的擴展研究

2.2.1 粒度擴展

圖3 粒度擴展示例

在國網(wǎng)相關典設、規(guī)范基礎上，對數(shù)據(jù)模型粒度進行深入擴展，使之符合地市及以下級別單位需求，粒度擴展示例如圖3。如單位擴展到區(qū) (縣)公司、線路、臺區(qū)、用戶;時間擴展到周、日。

2.2.2 模型擴展

對典設未涵蓋的地市及以下級別單位的個性化需求，遵循國網(wǎng)規(guī)范，擴展數(shù)據(jù)模型。模型擴展示例如圖4，如損失分析擴展到了不平衡率及臺區(qū)損失。

圖4 模型擴展示例

2.2.3 模型拆分

從應用側重點、應用效率、負載等多方面考慮，可將同一分析對象再拆分。模型拆分示例如圖5，即拆分為省市兩級模型。

圖5 模型拆分示例

3 輔助決策支持應用功能特點

3.1 核心業(yè)務數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺

圖6 核心業(yè)務數(shù)據(jù)展現(xiàn)

系統(tǒng)以同業(yè)對標體系、業(yè)績考核體系和地市基層單位實際需求確定核心指標，以地市 (縣)為基本單元，層層深入至線路、臺區(qū)，集成性展示基層企業(yè)核心指標狀態(tài)。通過多種比較手段評價指標情況，進而形成企業(yè)整體運營情況評分，全面反映運營現(xiàn)狀 (見圖6)，滿足基層供電企業(yè)管理層、決策層及時、準確、直觀獲取企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營信息的迫切需求。

3.1.1 平臺特點

a． 集成化、可定制、多粒度。

b． 基于可視化，考慮電力數(shù)據(jù)特點，提供合適的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

c． 在有限的界面下全面準確直觀反映運營狀態(tài)。

d． 基于角色，用戶自定義。

e． 快速靈活地應對復雜多變的實際需求。

3.1.2 應用背景與應對方案

a． 核心指標分散于各專業(yè)、各系統(tǒng)—集成化。

b． 對不同指標，要求的深度和精細程度不同—多粒度。

c． 數(shù)據(jù)量大、復雜、多維，展示、操作要求高—可視化。

d． 需求場景多樣，需求多變—可定制。

3.1.3 可視化

a． 意義:有效洞察數(shù)據(jù)內含信息、確定內在關系與規(guī)律;直觀揭示與理解抽象數(shù)據(jù)中包含的規(guī)律;擺脫直接面對大量無法理解的抽象數(shù)據(jù)的被動局面。

b． 手段:雷達圖、泡泡圖、魚骨圖、區(qū)域圖等。

c． 特點:交互性、多維性、可視性。

3.2 基于多級Cube樹的分析平臺

系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉庫層多級Cube樹模型為數(shù)據(jù)基礎，按照“綜合分析—鉆取分析—影響因素分析”的步驟，以指標數(shù)據(jù)為起點，通過比較 (同比、環(huán)比、計劃比等);發(fā)現(xiàn)問題;再通過對指標不同維度、不同影響因素的層層鉆取分析，剖析問題原因，定位影響因素;還可將影響因素作為新的分析對象進一步分析，層層深入、不斷細化，直至影響指標的根源。

3.3 自動分析報告平臺

系統(tǒng)以現(xiàn)有月例會匯報、 《經(jīng)濟活動分析報告》等為基礎，通過預定義模板方式，集成各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，自動生成內容，大大提升匯報、報告的自動化、統(tǒng)一性和規(guī)范性。按照“供電公司—各分公司—營業(yè)所—線路—臺區(qū)—用戶”的實際業(yè)務管理模式，逐級展示相應量、價、費等營銷重點指標實時 (準實時)的統(tǒng)計與分析數(shù)據(jù)。

3.3.1 平臺特點

a． 滿足企業(yè)核心業(yè)務的周期性分析、報告需求。

b． 用戶定制，自動發(fā)送。

c． 全局、分業(yè)務。

d． 多級應用。

3.3.2 定制報告及發(fā)布

a． 定制形式與內容。

b． 定制報告周期。

c． 定制接收部門或人員。

d． 定制發(fā)送手段。

e． 發(fā)布報告，按時自動生成及發(fā)送。

4 專家系統(tǒng)應用研究

專家系統(tǒng)工具ESTA是構造咨詢和決策支持系統(tǒng)的一個獨立環(huán)境［4］。ESTA支持混合確定性推理，知識庫由一些節(jié)、參量和規(guī)則等組成。通過對Windows及Web版ESTA的漢化及功能擴展，研究ESTA與數(shù)據(jù)庫的連接，從而構建基于ESTA的變壓器狀態(tài)評估專家系統(tǒng)。圖7、圖8為基于ESTA及Windows(或Web)的變壓器狀態(tài)評估專家系統(tǒng)應用研究截圖。

圖7 人工神經(jīng)網(wǎng)絡計算結果

圖8 選擇主題界面

PRO/3也是一種專家系統(tǒng)工具。對PRO/3中Prarmeter Rule部分功能進行了修正，并實現(xiàn)了一個電流互感器選購評估專家系統(tǒng)［5］。系統(tǒng)給出用戶選購所偏愛的電流互感器的一種符合程度 (隸屬度)描述，以幫助用戶做選購決策參考。通過句子的推演，經(jīng)過多個規(guī)劃調用與運算而最終給出知識庫中電流互感器的參考值。

5 結束語

所研制的輔助決策支持系統(tǒng)已在鞍山供電公司運行，并在遼寧省電力有限公司系統(tǒng)內推廣應用。輔助決策支持系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)模型、方法、知識，因而如何得到它們是輔助決策支持系統(tǒng)建設成功的關鍵。生產(chǎn)與營銷管理等由于多年積累，歷史數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，生產(chǎn)與營銷專家的經(jīng)驗是寶貴的知識源，因此，輔助決策支持系統(tǒng)應用的前景廣闊。輔助決策支持系統(tǒng)的建設與應用還需要進行深入研究，還要研究人工智能、專家系統(tǒng)技術融入到輔助決策支持系統(tǒng)中的實際應用。系統(tǒng)面向地市 (縣)基層供電企業(yè)綜合分析應用，針對業(yè)務特性設計直觀界面，自動生成匯報報告，高度擴展企業(yè)數(shù)據(jù)倉庫，尤其在信息的細粒度分析上，對市級供電企業(yè)精益化管理具有不可替代的應用。建設包括“省—市”各級電網(wǎng)深層分析的輔助決策支持系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中信息化支撐的必要基礎和重要組成部分。

［1］ IBM．建設智能電網(wǎng)創(chuàng)新運營管理——中國電力發(fā)展的新思路白皮書 ［EB］．2006．

［2］ IBM．智慧的電力解決方案［EB］．國際電力網(wǎng)．http:∥power．in-en．com/html/power-1044104464809510．html．，2010．

［3］ 賽迪顧問股份有限公司．智能電網(wǎng)下的電力信息化體系研究［EB］．能源產(chǎn)業(yè)研究，2009，5(3)．

［4］ Cui Qiming，Cui Shuting，Guan Zuyuan，Sun Wentao．Expert System based on ESTA and Guide for Condition Evaluation of Transformers［C］，International Conference on Energy，Environment and Sustainable Development，2011．

［5］ QiMing Cui，Sheng Wei Liu，Hong Xing Liu，Zhi HaiWang．Application Research of the Production System-type Expert System Shell Pro/3 under Smart Grid［C］，IEEE PES ISGT ASIA 2012．