基于多维数据环境的电力数据中心安全生产分析系统

《基于多维数据环境的电力数据中心安全生产分析系统》论文发表期刊：《自动化技术与应用》；发表周期：2021年07期

《基于多维数据环境的电力数据中心安全生产分析系统》论文作者信息：崔晓飞（1985-），女，高级工程师，硕士，研究方向：电网生产技术与管理。

　　摘 要: 本文基于多维数据环境设计了电力数据中心安全生产分析系统，统一了数据环境，基于抽取、转换、装载获取了高质业务数据，提供了以业务数据为载体的多维分析能力。通过熟悉了解电力企业安全生产业务，利用ODS、数据仓库(DW)、数据集市技术(DM)、ETL技术等，实现了安全生产分析系统。同时基于多维数据环境进行了系统测试，结果表明系统的ETL与BI实现都成功通过了电力企业真实业务数据严格测试，且运行稳定性与可靠性良好，与实际需要明确相符。

　　关键词:多维数据环境;电力数据中心;安全生产分析

　　Abstract: This paper designs the power data center safety production analysis system based on the multi-dimensional data environment, unifies the data environment, obtains the high quality business data based on the extraction, the conversion, the loading, and provides the multi-dimensional analysis ability with the business data as the carrier. Through familiar understanding of electric power enterprise safety production business, using ODS, data warehouse, data Mart technology, ETL technology and so on, the safety production analysis system is realized. At the same time, the system is tested based on the multi-dimensional data environment, the results show that the ETL and BI of the system can successfully pass the strict test of the real business data of the power enterprise, and the operation stability and reliability are good, which is clearly consistent with the actual needs

　　Key words: multidimensional data environment, power data centre; safety production analysis

　　1引言

　　在电力体制创新改革逐步深化的趋势下，电力企业垄断局面被打破。新市场经济环境下，竞争与市场双重压力直接提高了对电力企业信息化建设的要求。国家电网公司制定了一强三优战略发展目标，实施了集团化运作、集约化发展、精细化管理，构建了基于企业总部的集团化运作模式。国家电网公司信息部分也推行了信息化建设，规划了信息化工程，构建了统一规范、数据共享型系统工程，整合多种组件，实现了信息共享与数据环境统一[1]。

　　2 系统整体框架

　　电力数据中心安全生产分析系统整体框架[2]具体如图1所示。

　　其中，ODS、DW、DM 是数据支持的重要载体，也是统一数据环境的关键，且在维度表中发挥着有效作用，既保障了数据质量，又提升了数据库查询效率;ETL是数据分析的基础;系统分析主要包括人身事故分析、设备事故分析、电网事故分析三部分，并基于BI表格与图形形式，呈现分析相关数据。系统数据自身具有一定的分层特性，其不仅与扩展性、维护性息息相关，还直接影响着数据分析能力与性能。

　　3 系统详细设计

　　3.1 功能模块

　　电力数据中心安全生产分析系统功能模块[3]具体如图2所示。

　　3.2概念数据模型

　　就系统需求而言，不论人身事故、设备事故、电网事故都存在发生原因、结果等要素，其构成了概念数据模型必备实体、属性、关系，基于此可获得电力数据中心安全生产分析系统概念数据模型。概念数据模型E-R图"具体如图3所示。

　　3.3数据层

　　通过细化分解概念模型，可表明实体、属性、实体间关系，利用通用字符型与长度表征各属性，可获得逻辑数据结构。由于逻辑数据层给定的是具体化逻辑结构，可将其看作通用逻辑数据模型，其与数据库无关，所以在实际应用时，通用性显著，可适应于所有需现实化的物理模型标准。在逻辑数据层设计时，已引进了事实表与维度表概念，其中事实表与维度表的分离并不代表数据与功能分离，就某种程度而言也可明确各表之间的关系模式，同时也是数据与功能共享，所有事实表与维度表共同创造了严格紧密的、可共享的数据环境。因为电力数据中心安全生产分析系统数据环境同样划分为 ODS、DW、DM三层次，所以逻辑数据层也划分为此三层次[5]。

　　3.4 数据库

　　在数据库设计时，需对数据库产品相应数据类型、长度、索引等要素进行综合考虑，同时还需明确数据库平台与应用框架。在设计过程中，逻辑数据结构的字段名与数据类型应与数据库标准明确相符。所谓数据库设计就是物理化逻辑结构，或数据库化部分，这时已逐步过渡到实践开发应用阶段。因为电力数据中心安全生产分析系统数据环境同样划分为ODS、DW.DM三层次，所以数据库也划分为此三层次9。

　　4系统测试

　　作为电力数据中心重要组成部分，安全生产分析系统面临着海量数据，因此所配置的ETL程序与B1展示都必须通过严格测试，才能交付使用。在ETL与B1测试中，制定了科学合理的测试流程，通过测试检验，可靠性较高。

　　4.1环境

　　电力数据中心安全生产分析系统测试环境具体如表1所示。

　　4.2 数据

　　数据是测试的关键载体，必须满足测试需要。就ETL而言，应最大程度上确保测试数据与条件需求相符，而对于BI展示，则应尽可能保障测试数据与功能性覆盖高度相符。ETL测试数据主要来源于L省与A省电力企业的年度安全生产业务数据，其中包含BI展示数据，ETL处理数据，以及必要时基于数据工厂制作的虚拟测试数据。

　　以L省与A省电力企业的年度安全生产模拟业务数据，为ETL测试数据，目的是为保障ETL实现与实际应用环境高度近似，且模拟业务数据中势必存在数据质量较差的现象，这些数据可有效检测评估ETL的低质数据处理能力。而且业务数据真实性可检验评估ETL在实际数据环境中的应用效果。以L省与A省电力企业的年度安全生产模拟业务数据，为Bl测试数据，目的是为进一步验证BI展示面向不同省份电力企业数据时，能否并存化处理，并准确累积整合于国家电网整体数据库"。

　　4.3流程

　　4.3.1 ETL测试流程

　　明确数据源表与数据目标表;详细检查连接串设置;导入待测试Workflow，并配置相应环境与参数;清空目标表，运行Workflow;认真核对Monitor中Workflow运行状态，运行失败则反复检查Worklow与相关设置，运行成功则核对目标表是否存在数据与输入正确性。

　　4.3.2 Bl测试流程

　　面向测试主题，观察页面设置与结构是否符合设计标准;核对默认页面数据，不论是否存在都需在数据库中，基于SQL语句设置条件，明确查询结果与页面展示结果是否一致;逐项检测设置栏与维度栏选项模式、内容与设计要求是否相符;选择设置栏选项，查询，了解页面展示正常性与稳定性，正常则需基于数据库利用SQL语句查询，比较结果一致性，结果相同则修改图形维度，查看图形是否受维度变化影响，观测图形时，图形存在数据则需与表格数据比较，观察是否相同，图形可随维度正确变化，便完成了B1基本测试。

　　4.4结果

　　4.4.1 ETL测试结果分析电力数据中心安全生产分析系统ETL测试结果具体如表2所示。

　　由表2可知，全部Workflow成功运行，且与要求相符的数据都抽取到了目标表，实现了预期目标，得到了期望结果。

　　4.4.2 BI测试结果分析

　　BI整体准确展示了系统设备事故统计分析数据，设备事故对比分析、变化趋势、构成情况图形展示准确，默认维度表现为一般事故，图形可随维度变化随之改变。

　　Bl展示结果需选用SQL语句查询数据库，比较分析查询结果与B测试结果，据此评估BI展示实现的功能的准确性与可靠性。

　　B1测试数据结果与SQL查询数据结果相一致，且基于图形与表格数据比较可知，B1图形展示与L省和A省电力企业数据相符，数据与图形对应完整准确。据此B1展示数据完整且正确，整合功能运行成功，实现了电力数据中心安全生产分析系统分析功能，且图形展示与表格数据展示相符。

　　总而言之，通过反复测试分析，最终结果表明基于多维数据环境的电力数据中心安全生产分析系统的ETL与BI通过了真实业务数据严格测试，运行稳定性与可靠性较高，与设计要求、实际需要明确相符。

　　5结束语

　　综上所述，就电力企业来讲，安全生产是重中之重，而作为数据中心的核心部分，安全生产分析系统面向整个企业电力安全生产业务数据，为安全生产提供技术层面的数据支持与数据处理分析能力。因此本文基于多维数据环境设计了电力数据中心安全生产分析系统。系统基于ODS、DW.DM共同构建的数据环境，针对电力企业安全生产业务数据，以ETL数据支持为载体，通过B1数据分析，实现了多维度分析能力。最后基于多维数据环境进行了系统测试，结果表明系统的ETL与B1实现都成功通过了电力企业真实业务数据严格测试，且运行稳定性与可靠性良好，与实际需要明确相符。

　　参考文献：

　　[1]郝鹏宇，基于数据中心的发电集团安全生产管理系统应用研究D].北京：华北电力大学，2017.

　　[2]王北平，沈谅平，电力实时监控系统在胜利油田生产中的应用[].油气田地面工程，2015，34(7)：50-51.

　　[3]廖臣，李询，杨箴等，基于云计算的电力虚拟化数据中心架构研究].电子设计工程，2019，27(13)70-74.

　　[4]李宁，输变电设备状态监测系统的开发与设计[D].保：华北电力大学，2017.

　　[5]曾楠，陈志刚，窦吴翔等，电力业务统一数据中心架构设计[1].微电脑应用，2018，346)：19-22.

　　[6]刘洋，电力发电企业生产管控指挥信息系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2014.

　　[7]王德文，刘庭辉，电力全业务统一数据中心突发性数据处理任务调度方法J.电力系统自动化，2018，42(8)：177-184.

　　[8]吴浩辉，包达志，面向海量数据采集的电力集中式数据中心业务传输调度方法[J].自动化技术与应用，2017，3(10)77-81.