寧波迦南智能電氣股份有限公司 張軒瑞 龍翔林

人工AI是人工智能的簡(jiǎn)稱，主要對(duì)于人類的思維與行為進(jìn)行研究與模擬。目前AI技術(shù)具備了一定的基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)大規(guī)模的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而提供解決方案，從而為相關(guān)電力專業(yè)的工作人員提供科學(xué)、客觀的決策支持，AI主要的代表技術(shù)包括自然語(yǔ)言處理、專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等。

1 電力數(shù)據(jù)的特征與分類

電力數(shù)據(jù)整體上呈現(xiàn)多源、異構(gòu)、數(shù)據(jù)量大且高隱藏值的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛。大部分來(lái)自業(yè)務(wù)系統(tǒng)且涉及行業(yè)眾多，采用分散放置、分布式管理模式，分析挖掘前需進(jìn)行業(yè)務(wù)貫通及數(shù)據(jù)融合；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。除傳統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備臺(tái)賬等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還包括輸變電監(jiān)測(cè)中的圖像視頻、電力氣象云圖、客服語(yǔ)音等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，內(nèi)容龐雜；數(shù)據(jù)規(guī)模大。目前國(guó)家各省級(jí)電網(wǎng)運(yùn)維近3000座變電站、2萬(wàn)余條10kV配電線路，50萬(wàn)余臺(tái)配電變壓器以及近4000萬(wàn)低壓用戶，其數(shù)據(jù)增量巨大；數(shù)據(jù)蘊(yùn)含高附加值。除為電網(wǎng)自身提供支撐外，電力數(shù)據(jù)可以面向居民、企業(yè)等多方主體提供服務(wù)，全方位支撐智慧城市建設(shè)。

電力數(shù)據(jù)的分類。隨著國(guó)家智能電網(wǎng)的發(fā)展，相關(guān)電力企業(yè)建立多個(gè)業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)，形成了大量良好的數(shù)據(jù)資源，大致可分為生產(chǎn)、營(yíng)銷、管理與外部數(shù)據(jù)4大類。為使電力數(shù)據(jù)系統(tǒng)化、科學(xué)化，便于管理和檢索，就需要進(jìn)行合理的分類（表1）[1]。

2 目前電力信息化工作存在問(wèn)題與難點(diǎn)

信息化體系落后。目前電力信息化工作缺乏整體規(guī)劃，項(xiàng)目管理水平的相對(duì)落后，導(dǎo)致信息化建設(shè)缺乏系統(tǒng)性，數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用平臺(tái)越建越多，重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重；管控分離，生產(chǎn)系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)未能形成一體化，集成性差。軟件開(kāi)發(fā)投資大，維護(hù)成本居高不下。缺乏項(xiàng)目驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，使項(xiàng)目驗(yàn)收成為過(guò)場(chǎng)，軟件應(yīng)用成為擺設(shè)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待加強(qiáng)。雖然電力部門在提倡統(tǒng)一管理和領(lǐng)導(dǎo)，但是電力信息化標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)確實(shí)尚處于初級(jí)階段，主要表現(xiàn)在：缺乏統(tǒng)一的信息編碼、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；數(shù)據(jù)和應(yīng)用體系架構(gòu)分散，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；缺乏企業(yè)級(jí)的集成系統(tǒng)建設(shè)，信息孤島和煙囪林立，橫向數(shù)據(jù)交換困難，數(shù)據(jù)共享性差、冗余度高，數(shù)據(jù)源不唯一[2]。

缺乏強(qiáng)大的信息化團(tuán)隊(duì)。電力信息化是一門先進(jìn)的高新技術(shù)，其發(fā)展需要強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)作為保障。但目前從業(yè)工作人員整體素質(zhì)不高，缺乏計(jì)算機(jī)、電力、AI等專業(yè)復(fù)合型人才。對(duì)于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，如果出現(xiàn)專業(yè)人員匱乏的情況，就會(huì)造成工作混亂無(wú)序、效率低下，以至無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)與深層次化的整理與挖掘，無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化分類不足，隱性價(jià)值挖掘難度大。電力數(shù)據(jù)種類繁多、內(nèi)容復(fù)雜、數(shù)據(jù)量極大，且含有很多非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)（如氣象云圖、客戶語(yǔ)音、方案文檔等），隱性信息資源的獲取和轉(zhuǎn)化難度非常大。面對(duì)如此復(fù)雜的情況，相關(guān)從業(yè)人員要將許多數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行錄入與整理關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行相關(guān)審核與鑒定工作后才能保證資源的利用價(jià)值，很難客觀、科學(xué)的起到?jīng)Q策輔助作用。

表1 電力數(shù)據(jù)分類

3 AI技術(shù)在電力信息化中的應(yīng)用研究

AI技術(shù)在電力信息化中的應(yīng)用，應(yīng)體現(xiàn)在管理的每一個(gè)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)采集、管理與利用流程，對(duì)已有資源進(jìn)行分析和整合，提供給作業(yè)人員更多有價(jià)值的信息。筆者研究的應(yīng)用主要包括四個(gè)方面：

3.1 電力數(shù)據(jù)采集智能化

數(shù)據(jù)采集是電力信息化工作的基礎(chǔ)，而高質(zhì)量數(shù)據(jù)是使用大數(shù)據(jù)技術(shù)的前提。利用AI技術(shù)收集不同數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，提取其中潛在可用的信息，為數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的后續(xù)工作提供基礎(chǔ)條件。

作業(yè)自動(dòng)化。在傳統(tǒng)的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)下，基本實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量、效率、成本三者之間的平衡。但隨著業(yè)務(wù)不斷變化，導(dǎo)致平衡點(diǎn)失調(diào)，即在現(xiàn)有的成本下無(wú)法滿足高質(zhì)量和高效率的要求。因此研發(fā)基于AI技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)維專用工具顯得尤為重要，該工具以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和規(guī)則分析，自主規(guī)劃成本、容量方案，智能調(diào)度與伸縮，減少DBA運(yùn)維人員的工作量為目標(biāo)。

電力數(shù)據(jù)空間化。電力涉及很多地理方面的內(nèi)容，如輸配電線路及設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、供電范圍等，這些業(yè)務(wù)的信息監(jiān)管都離不開(kāi)空間位置的支持。利用語(yǔ)義理解與智能匹配等技術(shù)將電力行業(yè)中的位置信息與地名地址數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將其轉(zhuǎn)換成電子空間數(shù)據(jù)并關(guān)聯(lián)相應(yīng)屬性信息，這樣可充分反映空間電力的分布和潛力，做到圖數(shù)查詢一體化，為決策人員提供更為直觀的城市電力狀況服務(wù)[3]。

網(wǎng)絡(luò)電力資源采集智能化。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，隨著網(wǎng)絡(luò)資源的數(shù)量不斷增加，產(chǎn)生了很多具有價(jià)值的電力外部數(shù)據(jù)，如人口、電價(jià)政策、氣候等，這些數(shù)據(jù)對(duì)于電力行業(yè)意義重大，甚至可以影響行業(yè)的走向與發(fā)展。因此，在電力采集工作中可應(yīng)用AI技術(shù)對(duì)海量的網(wǎng)絡(luò)信息資源進(jìn)行搜索、分析和過(guò)濾，把符合要求的信息保留下來(lái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而達(dá)到智能收集的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)文檔一體化管理。

3.2 安全管理智慧化

安全是每個(gè)行業(yè)管理工作的底線，對(duì)于電力行業(yè)尤甚。目前電力數(shù)據(jù)的安全問(wèn)題主要集中在權(quán)限的劃分界定，防范病毒、黑客與自然破壞等問(wèn)題上。AI技術(shù)可以在四方面進(jìn)行應(yīng)用：應(yīng)用指紋、人臉識(shí)別技術(shù)在電力設(shè)備庫(kù)房的門卡管理系統(tǒng)之中，并且實(shí)現(xiàn)角色智能權(quán)限控制，不同角色的工作人員擁有不同級(jí)別的管理權(quán)限；應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)設(shè)備在庫(kù)房監(jiān)測(cè)體系之中，對(duì)于濕度、溫度等條件進(jìn)行實(shí)時(shí)查看與智能播報(bào)。目前較為成熟的AI算法分析包括通過(guò)視頻或者影像對(duì)于目標(biāo)進(jìn)行建模與識(shí)別跟蹤分析，進(jìn)而將目標(biāo)的狀態(tài)信息記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)之中，一旦發(fā)現(xiàn)異常將提示管理工作人員，排除隱患；在網(wǎng)絡(luò)安全上建立智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)備份，可以文件報(bào)警分析等基本功能，還可以對(duì)于一些關(guān)鍵信息進(jìn)行語(yǔ)義理解與機(jī)器學(xué)習(xí)等操作，追回被攻擊和被破壞的數(shù)據(jù)資料[4]。

3.3 故障審核鑒定專家化

在自動(dòng)化電力調(diào)度工作中，故障是必須要考慮的一個(gè)業(yè)務(wù)，如設(shè)備損壞、自然現(xiàn)象影響等，其中多數(shù)原因是無(wú)法預(yù)測(cè)和控制的，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)排除，而傳統(tǒng)軟件是不能實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工作。專家系統(tǒng)可以輔助從業(yè)人員進(jìn)行鑒定、審核工作，對(duì)于難以確定的問(wèn)題可以給出權(quán)威的判斷，且該行為不受時(shí)間與空間的限制。

因此建立電力專家系統(tǒng)顯得尤為重要，其建設(shè)一般要有三個(gè)過(guò)程：將電力相關(guān)的專業(yè)知識(shí)、方法、規(guī)則等信息以計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)錄入操作；對(duì)于已經(jīng)建立好的專家知識(shí)庫(kù)進(jìn)行有規(guī)律的樣本訓(xùn)練，并且驗(yàn)證其正確性，熟悉相關(guān)專家審核鑒定流程；進(jìn)一步完善已建立的專家系統(tǒng)，即對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行多次驗(yàn)證后作出總結(jié)，然后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改善。專家系統(tǒng)應(yīng)具備使用便捷、自我學(xué)習(xí)等基本特性。

3.4 挖掘電力數(shù)據(jù)應(yīng)用潛力

針對(duì)每天都會(huì)產(chǎn)生海量電力數(shù)據(jù)，目前還沒(méi)有對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，不利于電力營(yíng)銷服務(wù)、調(diào)度工作質(zhì)量水平提升。AI技術(shù)可以在數(shù)據(jù)量大、格式復(fù)雜的電力數(shù)據(jù)之中幫助用戶更加快速與準(zhǔn)確的找到所需要的信息，甚至可以提供更有價(jià)值的隱性信息，將價(jià)值發(fā)揮到最大。

3.4.1 搭建智能管理平臺(tái)

智能化管理平臺(tái)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，具備智能分類、合理分配資源、審核與安全管理等特性。相關(guān)工作人員可以在網(wǎng)絡(luò)連通的設(shè)備上對(duì)已分類（滿足安全性的前提）的電力行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽，并根據(jù)用戶需求提供智能化的指導(dǎo)服務(wù)。同時(shí)平臺(tái)應(yīng)具備一定的自動(dòng)編目能力，當(dāng)數(shù)據(jù)滿足入庫(kù)需求則自動(dòng)進(jìn)入云庫(kù)并完成備份操作。由于電力具有涉密性（涉密特別嚴(yán)格的數(shù)據(jù)不建議進(jìn)行入庫(kù)工作），智能平臺(tái)應(yīng)具備保密等級(jí)劃分，根據(jù)不同用戶的角色賦予不同的權(quán)限。如關(guān)系到費(fèi)用與計(jì)量的數(shù)據(jù)，僅由營(yíng)銷專業(yè)人員可調(diào)閱；如關(guān)系到信息位置、故障類的數(shù)據(jù)，僅由管理與維護(hù)人員可以查詢。而且，平臺(tái)應(yīng)對(duì)各種類型的功能操作進(jìn)行痕跡記錄，形成統(tǒng)計(jì)分析資料，為電力大數(shù)據(jù)方向研究提供支持[5]。

3.4.2 合理應(yīng)用專家系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)估

電力專家系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在電力故障數(shù)據(jù)的鑒定上，也可以應(yīng)用在數(shù)據(jù)隱性挖掘上。利用成熟的專家系統(tǒng)可以進(jìn)行獲取、推理、解釋與顯示電力信息，將其轉(zhuǎn)化為所需的信息資源格式與內(nèi)容，然后進(jìn)行可視化展示與評(píng)估。

電能資源的優(yōu)化配置。有效的電能管理包括監(jiān)視、分析和控制三個(gè)主要的步驟。監(jiān)視就是搜集存儲(chǔ)的電能供給、消耗和利用情況數(shù)據(jù)；分析就是利用成熟的專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚類分析，形成用戶典型負(fù)荷曲線，每條負(fù)荷曲線都能代表用戶自身的模式，充分體現(xiàn)用戶在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)中用電行為的差異性；最后依據(jù)評(píng)估報(bào)告做出正確的控制方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、用戶多方共贏[6]。

負(fù)荷需求流向分析。負(fù)荷與城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)活躍度高度匹配，通過(guò)分析一定時(shí)間段各區(qū)域用電情況，動(dòng)態(tài)可視化用電負(fù)荷，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)，可分析負(fù)荷峰谷空間分布及峰值遷移趨勢(shì)，客觀反映人口、經(jīng)濟(jì)等社會(huì)活躍度，服務(wù)城市功能區(qū)布局、交通等基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃。

區(qū)域成熟度評(píng)估。城市基礎(chǔ)設(shè)施布局以需求為導(dǎo)向，但統(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行城市成熟分析具有一定滯后性，而導(dǎo)致城市基礎(chǔ)設(shè)施布局與需求不匹配，而電力數(shù)據(jù)與居民生活息息相關(guān)且具有高時(shí)效性。以居民小區(qū)為對(duì)象，分析小區(qū)用電量水平，結(jié)合周邊商業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育等設(shè)施信息，可建立區(qū)域成熟度評(píng)價(jià)體系，區(qū)域可為居民小區(qū)也可為城市居住片。

3.4.3 利用方式多樣化

傳統(tǒng)的電力服務(wù)方式主要依靠人工實(shí)現(xiàn)，包括查詢與展示等。在新時(shí)代下服務(wù)方式應(yīng)不限于網(wǎng)站與新媒體，AI機(jī)器人將會(huì)集識(shí)別、處理與機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)為一體，為用戶提供多樣性的服務(wù)。如在服務(wù)過(guò)程之中提供講解（語(yǔ)音播報(bào)）、送水、路徑指引等功能，快速幫助用戶解決問(wèn)題；還可以利用情感分析與人臉識(shí)別等技術(shù)在服務(wù)過(guò)程之中對(duì)用戶進(jìn)行滿意度調(diào)查研究，得出客戶渠道偏好、話務(wù)習(xí)慣、敏感標(biāo)簽等，從而準(zhǔn)確掌握客戶訴求特點(diǎn)，提升客戶服務(wù)的針對(duì)性。