CN111897971A - 一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法及系统，所述方法包括以下步骤：根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于输入的知识图谱创建请求加载对应的预置调控对象图模型，形成新的本体模型；接收输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；基于所述查询的类型在新的本体模型中进行查询操作，得到并输出查询结果；基于所述查询结果进行调度控制。本发明能够实现电网调控数据的高效管理和清晰分类，以及调控领域知识图谱的快速构建和迭代，提高调度控制的效率。

Description

一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法及系统。

背景技术

随着电网调度控制系统的服务规模快速扩大，目前多级电网调控业务积累了大量数据，数据来源多种多样、数据关系错综复杂，导致人工梳理数据之间的关系非常困难。为了更加高效地管理电网数据，清晰数据分类结构，满足多专业多用户更高效、更灵活、更精准的信息获取需求，将知识图谱技术应用于电网调度控制系统中，通过知识图谱技术解决调控领域数据的孤立性，深入唤醒沉睡数据的价值，发现数据潜藏的闪光点。

知识图谱是一种用图模型来描述知识和建模世界万物之间关联关系的技术方法，旨在从数据中识别、发现和推断事物之间的复杂关系，是事物关系的可计算模型。随着5G、物联网、大数据、云计算等技术的飞速发展，在电网调度控制领域需要处理的关联关系数据越来越多，呈指数级的增长，而传统的关系型数据库和No-SQL数据库在处理大规模关联关系数据的场景中越来越不堪重负，亟需一种支持海量复杂关系查询数据库和分析的产品，调控领域知识图谱管理平台应运而生。调控领域知识图谱管理平台针对高度互联数据的存储和查询场景进行设计，并在数据存储模型层面进行了大量优化，支持海量复杂关系数据的查询和计算，非常适合具有高密互连数据集场景。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法及系统，对电力设备参数、运行数据、管理数据采用统一手段进行存储、组织、管理，实现电网调控数据的高效管理和清晰分类，并且以简化调控领域知识图谱的构建流程和全生命周期管理流程为目标，实现调控领域知识图谱的快速构建和迭代，提高调度控制的效率。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法，所述方法包括以下步骤：

S1、根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于输入的知识图谱创建请求加载对应的预置调控对象图模型，形成新的本体模型；

S2、接收输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

S3、基于所述查询的类型在新的本体模型中进行查询操作，得到并输出查询结果；

S4、基于所述查询结果进行调度控制。

优选的，所述加载对应的预置调控对象图模型，包括：

按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。

优选的，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。

优选的，步骤S3中采用索引进行查询操作；

所述索引为：图索引和/或中心节点索引；所述图索引包括组合索引和复合索引。

优选的，步骤S1中预置调控对象图模型通过数据入库的方式存入数据库中；

所述数据入库为批量入库和/或实时入库；

所述批量入库为：按照预定义的模板创建预定格式的数据文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入数据，存入数据库；

所述实时入库为：针对有实时查询分析需求的场景，通过预定接口或可视化界面将数据实时存入数据库。

优选的，还包括图谱管理的步骤；所述图谱管理包括图模型管理、图数据管理和索引管理中的一种或多种：

所述图模型管理为以接口和可视化的形式对预置调控对象图模型的顶点、边或属性进行增加、删除、修改或查找的操作；

所述图数据管理为以接口和可视化的形式对图进行创建、删除或查询，或对图数据中顶点、边或属性进行增加、删除、修改或查找的操作；

所述索引管理为以接口和可视化的形式提供对索引进行创建、启用、删除或重建的步骤。

一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理系统，所述系统包括：

创建模块，根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于输入的知识图谱创建请求加载对应的预置调控对象图模型，形成新的本体模型；

接收模块，接收输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

查询模块，基于所述查询的类型在新的本体模型中进行查询操作，得到并输出查询结果；

调度模块，基于所述查询结果进行调度控制。

优选的，所述加载对应的对象图模型，包括：

按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。

优选的，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。

优选的，所述创建模块还用于索引建立和数据入库：

所述索引为：图索引和/或中心节点索引；所述图索引包括组合索引和复合索引；

所述数据入库为批量入库和/或实时入库；

所述批量入库为：按照预定义的模板创建预定格式的数据文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入数据，存入数据库；

所述实时入库为：针对有实时查询分析需求的场景，通过预定接口或可视化界面将数据实时存入数据库。

优选地，所述创建模块还用于图谱管理：

以接口和可视化的形式提供对图模型的顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图模型管理；

和/或，以接口和可视化的形式提供对图的创建、删除和查询，以接口和可视化的形式提供对图数据中顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图数据管理；

和/或，以接口和可视化的形式提供对索引的创建、启用、删除和重建，实现索引管理。

有益效果：本发明通过领域建模、数据采集、知识融合、图数据库、图分析挖掘等技术，对电力设备参数、运行数据、管理数据采用统一手段进行存储、组织、管理，实现电网调控数据的高效管理和清晰分类，并且以简化调控领域知识图谱的构建流程和全生命周期管理流程为目标，实现调控领域知识图谱的快速构建和迭代，提高调度控制的效率。

通过参照以下附图及对本发明的具体实施方式的详细描述，本发明的特征及优点将会变得清楚。

附图说明

图1是本发明的适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法流程图；

图2是本发明的创建本体模型的一个示意图；

图3是本发明的适用于电网调度控制领域的知识图谱管理系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

图1是本发明的适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法流程图。如图1所示，本发明提供一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法，所述方法包括以下步骤：

S1:根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于用户输入的知识图谱创建请求加载对应的对象图模型，形成新的本体模型；

图模型类似于传统关系型数据库的表结构。基于该模型，将数据之间的关系连接起来，形成点和边的构图，支撑具体业务场景需求。

本步骤中，按照《电力调度通用数据对象结构化设计》对调控对象的分类标准，预置了多个调控对象图模型，例如电网模型、厂站模型、线路模型和检修机构模型等。预置的图模型可作为知识图谱的子本体模型，用户在预置图模型的基础上按需扩展，构建形成新的本体模型，从而避免重复的建设，实现对领域知识的有效组织、共享和重用。

图2是本发明的创建本体模型的一个示意图。图2中，当用户创建“电网-发电厂关系”知识图谱时，通过数据建模模块加载预置的发电厂对象图模型和电网对象图模型，然后创建“接入电网”关系将两个图模型进行关联，即可构成新的“电网-发电厂关系”本体模型。

优选地，按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。具体地包括：

批量加载图模型：按照预定义的模板创建JSON格式的图模型映射文件，用户可通过数据建模模块提供的接口或可视化界面批量导入，实现图模型的快速创建。

可视化建模：用户可通过可视化界面建模、编辑，方便用户基于现实场景进行建模。

优选地，所述方法包括索引建立和数据入库，所述索引建立具体包括：

图索引：针对属性键建索引。图索引包含组合索引和复合索引，其中组合索引存储在分布式列式数据库上，非常快速且高效，但仅限于特定的、预先定义的属性键组合的等值查询。而复合索引存储在分布式索引引擎上，可用于对索引建的任何组合进行查询，并且除了相等之外还支持多个条件谓词。

中心节点索引：为每个顶点单独构建的局部索引结构，提升实际图遍历的性能，特别是顶点具有大量入边的时候。

所述数据入库具体包括：

批量入库：按照预定义的模板创建JSON或CSV格式的数据文件，用户可通过数据入库模块提供接口和可视化界面批量导入，实现图的快速创建。

实时入库：针对有实时查询分析需求的场景，用户可通过接口或可视化界面实时入库，适用于实时性较高、数据量较少的场景。

优选地，所述方法包括图谱管理，图谱管理功能包括图模型管理、图数据管理和索引管理：

图模型管理：以接口和可视化的形式提供对图模型的顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图模型管理；

图数据管理：以接口和可视化的形式提供对图的创建、删除和查询，以接口和可视化的形式提供对图数据中顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图数据管理；

索引管理：以接口和可视化的形式提供对索引的创建、启用、删除和重建，实现索引管理。

分布式图数据库是一个可扩展的图数据库引擎，支持以顶点和边的形式存储图数据，支持事物，支持实时、数千用户并发访问存储在其中的图，遍历图和分析查询图。

分布式列式数据库是以列相关存储架构进行数据存储的数据库，是知识图谱管理平台的图数据存储介质。具备严格的读写事物控制，对强一致性有很好的支持，通过机器的扩容能够实现存储线性扩展。

分布式索引是一个分布式可扩展的实时搜索和分析引擎，用于加速和支撑复杂的图数据查询。

S2:接收用户输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

本步骤中，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。查询请求中可以包含查询类型的标识符，用于标识查询的类型。

应用层提供节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询和图算法分析功能。应用层以JAVA接口和可视化界面两种形式提供知识图谱的全生命周期管理操作。

节点查询

提供对节点ID、节点标签和多个属性条件的组合查询，也可就某一条件单独进行查询，返回符合条件的节点数据详情。节点查询默认返回200条数据，用户可通过修改返回条数限制返回更多数据。

关系查询

提供对关系ID、关系标签和多个属性条件的组合查询，也可就某一条件单独进行查询，返回符合条件的关系和与该关系相关联的两个节点。关系查询默认返回200条数据，用户可通过修改返回条数限制返回更多数据。

路径查询

提供对知识图谱中两个节点之间路径的查询。路径查询的查询条件包括起点ID、终点ID和路径深度，返回所有符合条件的路径。路径查询默认返回200条数据，用户可通过修改返回条数限制返回更多数据。

自定义查询

提供对知识图谱的自定义查询，支持通用图查询语言Gremlin。在节点查询、关系查询或路径查询等基础查询功能无法满足复杂的查询需求时，可通过编写Gremlin查询语句进行自定义查询。

图算法分析

图算法分析功能依赖平台层的图算法库，用户可根据具体业务需求选择图算法库中预置的算法进行计算。主要的功能特性有：

算法分析：以接口和可视化界面的形式提供算法分析功能，从算法库中选择算法，根据不同算法调整参数，并选择合适的执行引擎进行计算。

查询接口：以接口和可视化界面的形式提供OLAP查询功能，采用分布式图计算引擎遍历图数据，适用于大数据量或全图数据的查询分析和统计。

S3:基于所述查询的类型进行查询操作，得到并输出查询结果；

本步骤中，基于所述查询的类型进行查询操作，得到查询结果，可以通过用户界面输出查询得到结果。

S4:基于所述查询结果进行调度控制。

本步骤中，基于所述查询结果进行调度控制，通过对电力设备参数、运行数据、管理数据采用统一手段进行存储、组织、管理，实现电网调控数据的高效管理和清晰分类，并且以简化调控领域知识图谱的构建流程和全生命周期管理流程为目标，实现调控领域知识图谱的快速构建和迭代，提高调度控制的效率。

实施例2

图3是本发明的适用于电网调度控制领域的知识图谱管理系统结构示意图。如图3所示，本发明还提供了一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理系统，所述系统包括：

创建模块，根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于用户输入的知识图谱创建请求加载对应的对象图模型，形成新的本体模型；

接收模块，接收用户输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

查询模块，基于所述查询的类型进行查询操作，得到并输出查询结果；

调度模块，基于所述查询结果进行调度控制。

优选地，所述加载对应的对象图模型，包括：

按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。

优选地，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。

优选地，所述创建模块还用于索引建立和数据入库：

所述索引建立包括：建立图索引和/或中心节点索引，所述图索引包括组合索引和复合索引；

所述数据入库包括：按照预定义的模板创建预定格式的数据文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入数据；

和/或,针对有实时查询分析需求的场景，通过预定接口或可视化界面将数据实时存入数据库。

优选地，所述创建模块还用于图谱管理：

以接口和可视化的形式提供对图模型的顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图模型管理；

和/或，以接口和可视化的形式提供对图的创建、删除和查询，以接口和可视化的形式提供对图数据中顶点、边和属性的增加、删除、修改、查找操作，实现图数据管理；

和/或，以接口和可视化的形式提供对索引的创建、启用、删除和重建，实现索引管理。

本发明实施例2中各个模块所执行的方法步骤的具体实施过程与实施例1中的各个步骤的实施过程相同，在此不再赘述。

本发明通过领域建模、数据采集、知识融合、图数据库、图分析挖掘等技术，对电力设备参数、运行数据、管理数据采用统一手段进行存储、组织、管理，实现电网调控数据的高效管理和清晰分类，并且以简化调控领域知识图谱的构建流程和全生命周期管理流程为目标，实现调控领域知识图谱的快速构建和迭代，提高调度控制的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于输入的知识图谱创建请求加载对应的预置调控对象图模型，形成新的本体模型；

S2、接收输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

S3、基于所述查询的类型在新的本体模型中进行查询操作，得到并输出查询结果；

S4、基于所述查询结果进行调度控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加载对应的预置调控对象图模型，包括：

按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中采用索引进行查询操作；

所述索引为：图索引和/或中心节点索引；所述图索引包括组合索引和复合索引。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中预置调控对象图模型通过数据入库的方式存入数据库中；

所述数据入库为批量入库和/或实时入库；

所述批量入库为：按照预定义的模板创建预定格式的数据文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入数据，存入数据库；

所述实时入库为：针对有实时查询分析需求的场景，通过预定接口或可视化界面将数据实时存入数据库。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括图谱管理的步骤；所述图谱管理包括图模型管理、图数据管理和索引管理中的一种或多种：

所述图模型管理为以接口和可视化的形式对预置调控对象图模型的顶点、边或属性进行增加、删除、修改或查找的操作；

所述图数据管理为以接口和可视化的形式对图进行创建、删除或查询，或对图数据中顶点、边或属性进行增加、删除、修改或查找的操作；

所述索引管理为以接口和可视化的形式提供对索引进行创建、启用、删除或重建的步骤。

7.一种适用于电网调度控制领域的知识图谱管理系统，其特征在于，所述系统包括：

创建模块，根据调控对象的分类标准，预置调控对象图模型；基于输入的知识图谱创建请求加载对应的预置调控对象图模型，形成新的本体模型；

接收模块，接收输入的应用查询请求，所述查询请求携带查询的类型；

查询模块，基于所述查询的类型在新的本体模型中进行查询操作，得到并输出查询结果；

调度模块，基于所述查询结果进行调度控制。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述加载对应的对象图模型，包括：

按照预定义的模板创建预定格式的图模型映射文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入所述图模型映射文件，实现批量加载图模型。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述查询的类型包括以下至少一种：节点查询、关系查询、路径查询、自定义查询。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述创建模块还用于索引建立和数据入库：

所述索引为：图索引和/或中心节点索引；所述图索引包括组合索引和复合索引；

所述数据入库为批量入库和/或实时入库；

所述批量入库为：按照预定义的模板创建预定格式的数据文件，通过预定的接口或可视化界面批量导入数据，存入数据库；

所述实时入库为：针对有实时查询分析需求的场景，通过预定接口或可视化界面将数据实时存入数据库。

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