CN112131216B - 一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法及装置，包括以下过程：通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；对业务数据库的各个数据表通过设备ID获取各数据表的关联关系；根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系，自动更新在运设备的物理位置拓扑关系图，更新数据库的业务场景事实表。

Description

一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法及装置

技术领域

本发明属于输电线路运维技术领域，具体涉及一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法。

背景技术

输电架空线路长期运行在条件恶劣的野外，受灾害天气，人为破坏的影响，输电线路电力设施遭到强度不等的破坏而造成电网故障。随着人民对电力需求的逐步加大，输电线路出现故障的经济成本越来越大，加强输电线路状态监测与预警评估，有效预防和降低输电线路故障率，是保障电网稳定运行的关键。随着两网融合建设的推进，云大物移智等技术的不断进步与应用，电网具备了全面感知、实时分析、智能决策和精准控制的条件。国网公司2019年明确了感知层，网络层，平台层和应用层的总体架构，并提出了输电线路雷电、覆冰、山火、台风、地质灾害、舞动、电缆线路、气象、架空线路等通道环境监测预警系统，基于公司数据中台向物联网应用层系统提供输变电设备本体和环境等信息，提出了实现多源数据融合与多维综合分析的大系统框架思路。

目前大部分省已经部署微气象、杆塔装置、视频采集装置、分布式故障感知终端、分别接入到省监测气象数据监测系统、杆塔倾斜监测系统，视频采集系统以及分布式故障诊断系统等多个单业务系统，现有装置在实际运行中已发挥作用，但存在信息融合和联动不足，如何快速有效的依据物联网思路对现有系统进行快速改造，不改变在运线路上设备程序，快速建设多元融合的开放性平台，解决异构终端的接入和云主站多元融合诊断是本专利解决的主要问题。

现有专利《一种输电线路可靠监测系统》公开了一种输电线路可靠监测系统，包括多个输电线路监测子系统和数据处理中心，数据处理中心包括数据集成分析主机和与数据集成分析主机连接的多个数据处理主机，每个输电线路监测子系统与一数据处理主机连接，每个输电线路监测子系统用于采集一个输电线路监测区域内的多个输电线路监测节点的输电线路传感数据；数据处理主机用于对采集的输电线路传感数据进行异常数据剔除、数据压缩处理，并将压缩后的输电线路传感数据发送至数据集成分析主机；数据集成分析主机对接收的输电线路传感数据进行解压，并根据预设的输电线路分析预警模型对输电线路传感数据进行分析处理，输出输电线路当前的运行状况。

现有技术存在如下问题：

(1)网络结构复杂。

(2)设备接入协议存在差异，接入时难以统一，数据格式复杂多样。设备上送的数据包字段内容也各不相同，主站方进行归纳收集时存在困难。

(3)设备台账需要维护人员手动配置，地理信息、拓扑信息也需手动在后台gis图设置，容易出错且费时。同时，从主站配置的设备信息具有滞后性，不能保证现场接入情况与配置信息一致。

(4)主站系统扩展性差，单一应用对应单一采集器，缺少信息综合，当前系统架构不允许多类业务整合，无法在日后新业务发展时灵活添加。

(5)各类业务数据库还未实现智能建表，当有新的数据源出现时，仍需要系统研发人员针对业务重新设计数据库。应实现依赖于设备数据的智能建表操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，通过物模型模式解决设备接入后的系统元数据模型统一性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，包括以下过程：

通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；

对业务数据库的各个数据表通过设备获取各数据表的关联关系；

根据设备的线路信息和杆塔信息更新业务数据库内的线路表和杆塔表，并根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系。

进一步的，物模型中的各类属性包括：设备表属性、工况表属性、参数表属性和故障信息表属性。

进一步的，物模型中描述各类属性的属性信息为各种监测终端接入的采集数据。

进一步的，业务数据库中的各个数据表包括：设备表、工况表、参数表和故障信息表。

进一步的，物模型中的各类属性与业务数据库中的各个数据表的对应关系为：设备表属性对应设备表，工况表属性对应工况表，参数表属性对应参数表，故障信息表属性对应故障信息表。

进一步的，还包括步骤：根据业务数据库内各个数据表与线路表、杆塔表的关联，通过建立十字链表信息生成输电线路链路拓扑及逻辑关联。

相应的，本发明还提供了一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，包括数据表域值获取模块、数据表关系获取模块、设备与线路杆塔关系获取模块，其中：

数据表域值获取模块，用于通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；

数据表关系获取模块，用于对业务数据库的各个数据表通过设备获取各数据表的关联关系；

设备与线路杆塔关系获取模块，用于根据设备的线路信息和杆塔信息更新业务数据库内的线路表和杆塔表，并根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系。

进一步的，物模型中的各类属性包括设备表属性、工况表属性、设备参数表属性和故障信息表属性。

进一步的，物模型中描述各类属性的属性信息为各种监测终端接入的采集数据。

进一步的，业务数据库中的各个数据表包括：设备表、工况表、参数表和故障表。

进一步的，数据表域值获取模块中，物模型中的各类属性与业务数据库中的各个数据表的对应关系为：设备表属性对应设备表，工况表属性对应工况表，参数表属性对应参数表，故障信息表属性对应故障信息表。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过物模型模式解决设备接入后的系统元数据模型统一性，使得系统内拥有一个与设备数据一一对应的数据模型，剥离了各类设备的差异性，让多方接入成为可能。根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系，自动更新在运设备的物理位置拓扑关系图，更新数据库的业务场景事实表。

附图说明

图1是数据处理层次图；

图2是物模型各属性与数据库各表的对应关系；

图3是数据库各表关联图；

图4是同一线路终端所在位置动态拓扑视图；

图5是动态拓扑关联视图；

图6是数据库图整体视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

输电线路主站为应对未来业务场景增长趋势，增加系统应用研发灵活性、提高系统模块叠加效率，提出基于设备物模型数据的业务数据库自建方案，实现后台系统的数据库自动跟随业务系统，自动创建设备台账表，设备数据信息表，设备参数表，设备故障表，设备历史信息表等各类业务表，并自动更新数据，无需人工干预。

系统数据处理分为终端层、接入层、数据层、数据服务层和应用层，如图1所示。

终端层是指部署在输电线路导线或者杆塔上的传感监测终端，包括各类终端类型：分布式故障诊断与监测、图形视频在线监测，微气象在线监测、杆塔沉降监测、导线金具测温监测、风偏、舞动、狐垂等在线监测终端。

接入层是指部署在后台的采集终端接入APP(接入程序)，接入APP完成各类终端的协议接入和物模型转换，通过部署采集终端接入App，完成了在后台的物模型的一致性描述。物模型包括属性、服务和事件，物模型如表1所示。属性描述了设备台账属性、设备运行工况属性，设备参数等信息。通过接入层调用SDK，对于已经注册的物模型，将设备实时采集数据存入数据层业务数据库中。对于未注册的物模型，物模型的设备类型在业务库中不存在时，即数据层不存在对应点业务数据库，需要实时在线动态创建。这一过程称为物模型注册及数据模型创建。在某一类型设备首台接入时，主站系统根据其类型识别码在系统内进行识别，对未识别的设备类型系统创立符合业务操作的数据库。

表1：设备物模型属性、服务和事件

数据层是指各类采集数据对应的业务数据库，业务数据库内包括与物模型各属性对应的各个数据表。

数据服务层和应用分析层，是对业务数据库内采集数据进行数据的应用。

本发明的一种基于物模型的输电线路自适应数据仓库创建方法，包括以下过程：

第一步：对于业务数据库的各个数据表，通过在设备物模型中描述各类元素的属性信息，初步确定对应业务数据库中各表的域值。

设备物模型中各类属性包括设备表属性、工况表属性、参数表属性等，其数值为各监测终端的采集数据，各类属性与业务数据库中各个数据表的对应关系如图2所示，物模型中的设备表属性对应业务数据库中的设备表，工况表属性对应工况表，参数表属性对应参数表，故障信息表属性对应故障表。

对于业务数据库的各个数据表，通过在设备物模型中描述各类属性的属性信息(包括属性值，属性类型，属性范围等)，初步确定对应业务数据库中各表的域值(域名称、数据类型、范围等信息)。

第二步：对业务数据库的各个数据表通过设备建立各数据表的关联关系。

故障表和工况表是历史表，其序号作为主键，设备ID为外键，通过主外键建立各表键值关联关系。如图3所示，设备表与工况表通过设备ID建立一对多关联，设备表和参数表建立一对一的关联关系，设备表和故障表建立一对多的关联关系。

第三步：根据设备的线路信息和杆塔信息更新线路表和杆塔表，并根据设备建立设备表与线路表、杆塔表的关联关系。进而得到业务数据库内各个数据包与线路表、杆塔表的关联关系。

根据设备的线路信息和杆塔信息，更新已有线路表和杆塔表，线路表和杆塔表是各业务的公共信息。输电线路故障监测终端、视频终端、杆塔监测终端等都是挂在在线路或者杆塔上的设备。通过设备表中描述的设备信息，设备所属线路和设备所属杆塔信息，建立数据库内各个数据表与线路表、杆塔表的关联。

根据监测终端(即设备)在线路和杆塔的位置信息，以及数据库内各个数据表与线路表、杆塔表的关联，通过建立十字链表信息，动态生成输电线路链路拓扑及逻辑关联，自动更新同一条线路的所有终端的在线路和杆塔上的部署关系和拓扑关系。

如图4所示，通过节点类型(终端类型、杆塔类型，终端id)，将线路杆塔上和杆塔间的监测终端的左右关系通过十字链表串联起来。

如图5所示，当新注册设备类型3时，创建了新的设备表3，并增加到设备类型链表，通过设备链表，更新图3的设备终端所在线路动态拓扑图，保证了物理设备与后台GIS的实时一致性。

第四步：通过前面的三个步骤，基本完成了业务数据的数据库基本信息表的建立以及相关关联信息建立。

系统仍然需要综合性数据、历史数据、融合分析数据等由多方数据源构成的数据仓库来为决策、评估和融合诊断提供数据支撑。

为实现多元融合诊断及故障预警大数据分析，鉴于输电线路故障具有严格的层次性，当线路故障发生时，其电流、电压、周围环境、扰动波形，温度其变化过程具有很好的融合判断和智能分析的依据，应用仓库需要根据业务数据库的的数据进行数据清洗、数据抽取、数据融合来整合一次故障或告警前后的各个终端工况数据和告警数据，通过对应的事实表、维度表和聚合表，提供给高级智能算法进行特征项提取和综合评估。

根据应用场景系统预先建了多个事实表，如输电线路故障事实表、地质杆塔沉降事实表等，每一个事实表建立查询的纬度表。

如图6所示，当新增加基于北斗的形变监测终端时，通过前三个步骤自动创建基于北斗杆塔形变数据库，根据设备类型并更新ETLSQL抽取数据的语句，将杆塔故障数据归类为杆塔预警事实表，并根据时间片与该事实表关联其他业务库进行同时间片数据抽取和整合，自动更新事实表，提供给高级应用使用。

本发明提出了一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建技术，通过物模型建模，自描述了设备的基本属性(设备类型、设备能力，设备位置等)、设备的数据属性和服务。实现了各类设备的统一接入。模型模式解决设备接入后的系统元数据模型统一性，使得系统内拥有一个与设备数据一一对应的数据模型，剥离了各类设备的差异性，让多方接入成为可能。根据统一的元数据模型，利用物模型统一设备数据，提出以物模型为载体的数据库自动建表策略，解决了传统设备台账手动录入，台账信息与现场不一致的问题，进一步的，通过业务数据库与融合数据仓库的实时同步，实现了多元融合诊断系统的数据实时性和有效性。

相应的，本发明还提供了一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，包括数据表域值获取模块、数据表关系获取模块、设备与线路杆塔关系获取模块，其中：

数据表域值获取模块，用于通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；

数据表关系获取模块，用于对业务数据库的各个数据表通过设备获取各数据表的关联关系；

设备与线路杆塔关系获取模块，用于根据设备的线路信息和杆塔信息更新业务数据库内的线路表和杆塔表，并根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系。

进一步的，物模型中的各类属性包括：设备表属性、工况表属性、参数表属性和故障信息表属性。

进一步的，物模型中描述各类属性的属性信息为各种监测终端接入的采集数据。

进一步的，业务数据库中的各个数据表包括：设备表、工况表、参数表和故障表。

进一步的，数据表域值获取模块中，物模型中的各类属性与业务数据库中的各个数据表的对应关系为：设备表属性对应设备表，工况表属性对应工况表，参数表属性对应参数表，故障信息表属性对应故障信息表。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，包括以下过程：

通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；

对业务数据库的各个数据表通过设备ID获取各数据表的关联关系；

根据设备的线路信息和杆塔信息更新业务数据库内的线路表和杆塔表，并根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，物模型中的属性信息包括：设备表属性、工况表属性、参数表属性和故障表信息属性。

3.根据权利要求1所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，物模型中描述各类元素的属性信息为各种监测终端接入的采集数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，业务数据库中的各个数据表包括：设备表、工况表、参数表和故障信息表。

5.根据权利要求4所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，物模型中的各类属性与业务数据库中的各个数据表的对应关系为：设备表属性对应设备表，工况表属性对应工况表，参数表属性对应参数表，故障信息表属性对应故障信息表。

6.根据权利要求1所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建方法，其特征是，还包括步骤：根据业务数据库内各个数据表与线路表、杆塔表的关联，通过建立十字链表信息生成输电线路链路拓扑及逻辑关联。

7.一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，其特征是，包括数据表域值获取模块、数据表关系获取模块、设备与线路杆塔关系获取模块，其中：

数据表域值获取模块，用于通过设备物模型中描述各类元素的属性信息，确定对应业务数据库中各数据表的域值；

数据表关系获取模块，用于对业务数据库的各个数据表通过设备获取各数据表的关联关系；

设备与线路杆塔关系获取模块，用于根据设备的线路信息和杆塔信息更新业务数据库内的线路表和杆塔表，并根据设备获取业务数据库内各数据表与线路表、杆塔表的关联关系。

8.根据权利要求7所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，其特征是，物模型中的各类属性包括设备表属性、工况表属性、设备参数表属性和故障信息表属性。

9.根据权利要求7所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，其特征是，物模型中描述各类元素的属性信息为各种监测终端接入的采集数据。

10.根据权利要求7所述的一种基于物模型的输电线路自适应数据库创建装置，其特征是，业务数据库中的各个数据表包括：设备表、工况表、参数表和故障信息表。

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