CN107391765A - 一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法 - Google Patents

一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及数据管理技术领域，具体涉及一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法。电网自然灾害装置运维体系不健全，数据存储方式单一，传统的数据窗口让应有的自然灾害数据变成信息孤岛。本申请提供一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法，根据自然灾害监控装置，构建自然灾害大分类体系；构建监测装置台账实体模型；将监测装置实体模型转化生成一个或者多个主题实例模型；根据主题实例，将自然灾害大分类体系，细分主题类型标准；根据自然灾害监测具体项，建立主题属性基础标准库；构建关系模型；应用大数据技术，构建非关系型的数据库自然灾害数据存储模型。方便信息调取使用，同时为以后自然灾害信息数据挖掘和分析提供了可靠的统一的数据仓库。

Description

一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法
技术领域
本申请涉及数据管理技术领域，具体涉及一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法。
背景技术
数据仓库，英文名称为Data Warehouse，可简写为DW或DWH。数据仓库，是为企业所有级别的决策制定过程，提供所有类型数据支持的战略集合。它是单个数据存储，出于分析性报告和决策支持目的而创建。为需要业务智能的企业，提供指导业务流程改进、监视时间、成本、质量以及控制。大数据时代的降临数据仓库慢慢转成分布式架构，存储方式也有单一关系型存储变成混合型存储，关系型数据库加非关系型数据库的方式，以满足爆发式增长的分析、查询以及存储的要求。
自然灾害数据作为电网企业的重要资产，能准确有效提取各类灾害信息对电网影响，对于降低和防止自然灾害对电网系统的灾变影响，以及保证其安全、稳定运行有重要的意义。大量在线电网自然灾害监测数据接入，数据量暴增导致系统性能较差，无法满足应用要求；电网自然灾害装置运维体系不健全，数据存储方式单一，传统的数据窗口不能高效地对其存储和处理；同时目前电网自然灾害数据与电网台账信息有效关联性差，无法形成统一的溯源脉络，相关性查询很困难，让应有的自然灾害数据变成信息孤岛。
发明内容
本发明的目的是为了解决大量在线电网自然灾害监测数据接入，数据量暴增导致系统性能较差，无法满足应用要求；电网自然灾害装置运维体系不健全，数据存储方式单一，传统的数据窗口不能高效地对其存储和处理；同时目前电网自然灾害数据与电网台账信息有效关联性差，无法形成统一的溯源脉络，相关性查询很困难，让应有的自然灾害数据变成信息孤岛的问题。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建自然灾害大分类体系；
构建监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成一个或者多个主题实例模型；
根据主题实例，将自然灾害大分类体系，细分主题类型标准；
根据自然灾害监测具体项，建立主题属性基础标准库；
构建关系模型；
应用分布式文件存储系统，海量数据分布式存储分布式系统基础架构，在此系统架构之上，构建非关系型的数据库自然灾害数据存储模型。
可选地，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建覆冰、山火、雷电、污秽和鸟害五大分类体系；
构建包括唯一编码、描述、组织机构、所属分类、经度、纬度、装置原编码、在线状态、生产厂家和接入方式的监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成主题编码和主题名称；
根据主题实例，将覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害五大分类体系细分为覆冰监测、山火监测、雷电监测、污秽监测和鸟害监测；
根据自然灾害监测具体项，建立包括唯一编码、属性描述、单位和数值类型的主题属性基础标准库；
构建自然灾害装置实体与主题实例关系模型、主题类型与主题属性关系模型、自然灾害监测项与主题属性关系模型和电网设备与主题实例关系模型；
应用非关系型的数据库按照行主键的字典序排序存储，构建包括行主键、列族和时间戳的非关系型的数据库自然灾害数据存储模型。
可选地，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括：自然灾害装置ID、主题实例ID、终端来源表、主题类型ID、更新时间和装置传感器分组标识；所述主题类型与主题属性关系模型包括：主题类型ID、主题属性ID、主题属性描述和主题类型描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括：装置传感器标识ID、主题属性ID和主题类型描述；所述电网设备与主题实例关系模型包括：主题实例ID、电网设备台账ID、电网台账所属表名和电网台账对象主键字段。
可选地，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括装置编码、主题实例编码和主题类型；所述主题类型与主题属性关系模型包括主题类型编码、主题类型描述、主题标准属性编码和主题属性描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括装置监测项标识、主题标准属性编码、主题属性描述和主题分类；所述电网设备与主题实例关系模型包括电网设备编码、主题实例编码和电网设备所属表名。
可选地，所述行主键依次序包括主题实例ID、主题标准属性ID和覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置数据上传时间；所述列族组包括覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置上传某一时某一监测项数值。
本发明实施例提供的技术方案包括以下有益效果：本申请通过将自然灾害大分类体系、监测装置实体模型与大数据技术相结合，将电网自然灾害监测数据构建成HBase自然灾害数据存储模型。解决了自然灾害信息孤立、标准不统一、查询效率低、海量数据存储困难、自然灾害装置与电网台账信息缺失等问题，同时为以后自然灾害信息数据挖掘和分析提供了可靠的统一的数据仓库。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中自然灾害数据HBase存储结构示意图；
图2为本发明实施例中自然灾害数据数据仓库模型概示意图；
图1-2中的符号表示为：
1-基础标准关系型数据模型，2-非关系型模型。
具体实施方式
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面通过实施例，并结合附图，对本申请的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一
参见图1～2，为本发明实施例提供的一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建自然灾害大分类体系；
构建监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成一个或者多个主题实例模型；
根据主题实例，将自然灾害大分类体系，细分主题类型标准；
根据自然灾害监测具体项，建立主题属性基础标准库；
构建关系模型；
应用大数据技术HDFS文件存储系统，海量数据分布式存储Hadoop架构，在此系统架构之上，构建HBase NoSQL自然灾害数据存储模型。
可选地，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建覆冰、山火、雷电、污秽和鸟害五大分类体系；
构建包括唯一编码、描述、组织机构、所属分类、经度、纬度、装置原编码、在线状态、生产厂家和接入方式的监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成主题编码和主题名称；
根据主题实例，将覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害五大分类体系细分为覆冰监测、山火监测、雷电监测、污秽监测和鸟害监测；
根据自然灾害监测具体项，建立包括唯一编码、属性描述、单位和数值类型的主题属性基础标准库；
构建自然灾害装置实体与主题实例关系模型、主题类型与主题属性关系模型、自然灾害监测项与主题属性关系模型和电网设备与主题实例关系模型；
应用NoSQL列式数据库HBase存储，数据按照Row Key的字典序(byte order)排序存储，构建包括行主键(Rowkey)、列族(Column Family)和时间戳(Timestamp)的HBase自然灾害数据存储模型。
可选地，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括：自然灾害装置ID、主题实例ID、终端来源表、主题类型ID、更新时间和装置传感器分组标识；所述主题类型与主题属性关系模型包括：主题类型ID、主题属性ID、主题属性描述和主题类型描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括：装置传感器标识ID、主题属性ID和主题类型描述；所述电网设备与主题实例关系模型包括：主题实例ID、电网设备台账ID、电网台账所属表名和电网台账对象主键字段。
可选地，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括装置编码、主题实例编码和主题类型；所述主题类型与主题属性关系模型包括主题类型编码、主题类型描述、主题标准属性编码和主题属性描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括装置监测项标识、主题标准属性编码、主题属性描述和主题分类；所述电网设备与主题实例关系模型包括电网设备编码、主题实例编码和电网设备所属表名。
可选地，所述行主键依次序包括主题实例ID、主题标准属性ID和覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置数据上传时间；所述列族组包括覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置上传某一时某一监测项数值。
具体包括：
步骤S1：根据自然灾害监控装置，构建自然灾害大分类体系；其中电网自然灾害监控装置按照所属的电网设备分为5大类：覆冰、山火、雷电、污秽和鸟害；当然，自然灾害的分类可根据实际使用需求进行设定；
步骤S2：构建装置台账实体模型；具体地，记录电网监控装置的台账信息，包括：唯一编码、描述、组织机构、所属分类(指自然灾害大分类中某一类)、经度、纬度、装置原编码、在线状态、生产厂家和接入方式；
步骤S3：将装置实体模型执行抽象转化生成一个或者多个主题实例模型；具体地，由于一套电网自然灾害装置上面存在多个传感器，不同的传感器所监测的类型不同，存在一对一或者一对多的情况，为了满足所述的情况，所以将装置实体执行抽象生成一个和多个主题实例。主题实例模型包括：主题实例编码和主题实例名称；
步骤S4：根据主题实例，将自然灾害大分类体系，细分主题类型标准；具体地，如何细分主题分类标准，是将自然灾害大分类输电类型细分为覆冰监测和山火监测，雷电为雷电监测，污秽为污秽监测，鸟害为鸟害监测。主题类型模型包括：主题类型编码、主题类型描述和所属大分类体系编码；
步骤S5：根据自然灾害监测具体项，建立主题属性基础标准库；具体地，自然灾害装置采购自不同的生产厂家，型号批次不一致，使得监控装置的发送数据对应的标识不是统一标准，为了解决这个问题同时要进入自然灾害数据仓库，必须形成统一的基础属性标准。主题属性基础标准库包括：主题属性编码和主题数据描述；
步骤S6：构建关系模型；包括自然灾害装置实体与主题实例关系模型、主题类型与主题属性关系模型、自然灾害监测项与主题属性关系模型和电网设备与主题实例关系模型。其中，自然灾害装置实体与主题实例关系模型，包括：自然灾害装置ID、主题实例ID、终端来源表、主题类型ID、更新时间和装置传感器分组标识；主题类型与主题属性关系模型，包括：主题类型ID、主题属性ID、主题属性描述和主题类型描述；自然灾害监测项与主题属性关系模型，包括：装置传感器标识ID、主题属性ID和主题类型描述；电网设备与主题实例关系模型，包括：主题实例ID、电网设备台账ID、电网台账所属表名和电网台账对象主键字段。这种通过中间表模型的方式降低了实体模型耦合度，各模型直接数据互不直接影响，由此，通过关系模型的建立，为实现灾害信息有源可溯数据仓库打下基础；
步骤S7：应用大数据技术，构建HBase自然灾害数据存储模型；其中HBase是采用K—V的列存储，那Rowkey就是K—V的Key了，表示唯一一行。HBase是根据Rowkey来进行检索的。首先Rowkey设计要考虑到最优，自然灾害数据对时间信息要求很高，时间信息精确都秒级，因此将时间信息存入到Rowkey中，也有助于提示查询检索速度；要通过主题实例和主题属性存储和查询数据，所以讲主题实例ID和主题属性ID存入到Rowkey中，按照HBaseRowkey设计原则和Rowkey从高位到低位检索原则，Rowkey第一位为主题实例ID，第二位为主题属性ID，最后为时间信息，时间信息包含四位年yyyy、两位月mm、两位日yy、两位24小时制的时hh24、两位分mi、两位秒ss。其次列族只设计一列Value存放自然灾害数值，可以存放各种类型的值。由此，为了能够存下不断剧增的自然灾害信息，为了能满足及时查询，为了能满足以后自然灾害数据价值挖掘需求，自然灾害数据仓库采用了Apache开源的Hadoop生态系统中的HBase Nosql数据库平台。
如图1所示，本发明实施例的HBase数据存储设计架构图；为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下，HBase数据库结构包括：行主键(Rowkey)A1、列族(Column Family)A2、时间戳(Timestamp)A3，其中Rowkey A1由主题实例ID+主题属性ID+上报时间构成，列如：主题实例ID＝10000000000000000653，主题属性ID＝10001，时间＝20170405031801，Rowkey＝100000000000000006531000120170405031801；其中列族(Column Family)只有VALUE一列，具体指主题属性对应的监测值，如覆冰厚度值0.002单位忽略。时间戳(Timestamp)是HBase平台自带的时间。
如图2所示，本发明实施例的电网自然灾害数据仓库模型概图；为辅助了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下，本发明中提到了自然灾害数据仓库多元化方式存储，基础标准关系型数据模型1包括：电网自然灾害装置台账实体模型、主题实例模型、主题类型标准模型、主题属性标准库、自然灾害装置实体与主题实例关系模型、主题类型与主题属性关系模型、自然灾害监测项与主题属性关系模型、电网设备与主题实例关系模型。非关系型模型2用于存储自然灾害海量数据。
以上所述仅是本发明实施例的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种电网自然灾害数据仓库模型实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建自然灾害大分类体系；
构建监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成一个或者多个主题实例模型；
根据主题实例，将自然灾害大分类体系，细分主题类型标准；
根据自然灾害监测具体项，建立主题属性基础标准库；
构建关系模型；
应用分布式文件存储系统，海量数据分布式存储分布式系统基础架构，在此系统架构之上，构建非关系型的数据库自然灾害数据存储模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
根据自然灾害监控装置，构建覆冰、山火、雷电、污秽和鸟害五大分类体系；
构建包括唯一编码、描述、组织机构、所属分类、经度、纬度、装置原编码、在线状态、生产厂家和接入方式的监测装置台账实体模型；
将监测装置实体模型转化生成主题编码和主题名称；
根据主题实例，将覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害五大分类体系细分为覆冰监测、山火监测、雷电监测、污秽监测和鸟害监测；
根据自然灾害监测具体项，建立包括唯一编码、属性描述、单位和数值类型的主题属性基础标准库；
构建自然灾害装置实体与主题实例关系模型、主题类型与主题属性关系模型、自然灾害监测项与主题属性关系模型和电网设备与主题实例关系模型；
应用非关系型的数据库按照行主键的字典序排序存储，构建包括行主键、列族和时间戳的非关系型的数据库自然灾害数据存储模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括：自然灾害装置ID、主题实例ID、终端来源表、主题类型ID、更新时间和装置传感器分组标识；所述主题类型与主题属性关系模型包括：主题类型ID、主题属性ID、主题属性描述和主题类型描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括：装置传感器标识ID、主题属性ID和主题类型描述；所述电网设备与主题实例关系模型包括：主题实例ID、电网设备台账ID、电网台账所属表名和电网台账对象主键字段。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自然灾害装置实体与主题实例关系模型包括装置编码、主题实例编码和主题类型；所述主题类型与主题属性关系模型包括主题类型编码、主题类型描述、主题标准属性编码和主题属性描述；所述自然灾害监测项与主题属性关系模型包括装置监测项标识、主题标准属性编码、主题属性描述和主题分类；所述电网设备与主题实例关系模型包括电网设备编码、主题实例编码和电网设备所属表名。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述行主键依次序包括主题实例ID、主题标准属性ID和覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置数据上传时间；所述列族组包括覆冰、山火、雷电、污秽、鸟害监测装置上传某一时某一监测项数值。
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