佘俊 黃嘉東 周宇鵬 陳俊 王定發(fā)

(調峰調頻發(fā)電公司,廣東廣州 510000)

1 研究背景

隨著近年發(fā)電企業(yè)下一代智能化電網的全面建設,以及我國發(fā)電企業(yè)的集約化發(fā)展,國內各大發(fā)電企業(yè)都已完成或正在進行管理模式的系統(tǒng)轉型,全集團應用系統(tǒng)版本統(tǒng)一,數(shù)據(jù)高度集中,公司層面數(shù)據(jù)分析建設的需求也越來越強烈。以調峰調頻發(fā)電公司為例,目前已經建立了“6+1”業(yè)務系統(tǒng)(6是指資產管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)、協(xié)同辦公系統(tǒng)、綜合管理系統(tǒng),1是指決策支持系統(tǒng)),同時,資產管理系統(tǒng)有包括眾多的小型系統(tǒng),這些小型系統(tǒng)由不同供應商承建,從而導致上述問題。隨著云計算技術安全性穩(wěn)定性的大幅提高,越來越多的企業(yè)開始使用第三方云服務或者自建云服務來處理各種數(shù)據(jù)業(yè)務需求。

在及時和靈活應變、全面和深刻分析、管理報表報送、精益化管理等方面提出更多高的要求。如何統(tǒng)一規(guī)劃全景電力數(shù)據(jù)資源、整合企業(yè)技術架構、建設統(tǒng)一的基礎數(shù)據(jù)平臺、挖掘數(shù)據(jù)價值,是發(fā)電企業(yè)信息化工作的一個重心。

2 研究問題與意義

為解決發(fā)電企業(yè)管理信息存在的標準不一、規(guī)范各異、多頭來源、結果分散的局面,在確保數(shù)據(jù)安全可控的前提下,建設“全面、統(tǒng)一、共享”的統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺。支持全公司統(tǒng)一視圖、報表、多維分析,提供電廠、機組、設備等多維度、多視角的數(shù)據(jù)分析、挖掘和展現(xiàn),基礎數(shù)據(jù)平臺都有著重要的意義。

本文主要想結合自己在調峰調頻發(fā)電公司中進行的統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺建設、數(shù)據(jù)應用中的工作實踐,分析總結發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺建設的策略目標、技術架構和關鍵技術問題解決思路,研究主要的數(shù)據(jù)分析和挖掘應用,為發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺建設和數(shù)據(jù)應用進行有益的探索。

3 平臺建設思路

3.1 指導思想

調峰調頻發(fā)電公司的企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺按照“業(yè)務驅動型”向“戰(zhàn)略驅動型”、“分散建設”向“集中建設”、“部門級應用”向“企業(yè)級應用”轉變的指導思想,以戰(zhàn)略支持型信息化建設為導向,建設企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺,為公司領導與管理人員提供便于決策的與組織戰(zhàn)略目標的相關信息,促進信息化由僅關注“正確的做事”提升到關注“做正確的事”上來,推動公司一體化管理發(fā)展,為公司戰(zhàn)略目標實現(xiàn)提供信息化的有力支撐。

3.2 建設思路

企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺為調峰調頻發(fā)電公司本部、廠站及其他下屬單位提供應用建設的基礎平臺,其總體上按照“數(shù)據(jù)規(guī)范化、功能組件化、應用輕量化、建設持續(xù)化”的思路建設。

(1)數(shù)據(jù)規(guī)范化：建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型,針對生產域各類業(yè)務數(shù)據(jù),包括振擺度、油色譜、高壓絕緣、環(huán)境監(jiān)測等,基于企業(yè)公共信息模型(ECIM)開展統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模。各類業(yè)務數(shù)據(jù)應基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型進入數(shù)據(jù)平臺,并按統(tǒng)一的模型進行存儲固化,為應用和數(shù)據(jù)服務的建設奠定良好的基礎。此外,為了保證數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的完整性、一致性,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)范管理,將數(shù)據(jù)訪問以服務的形式進行封裝,基于企業(yè)服務總線(ESB)并向上層各應用統(tǒng)一提供,實現(xiàn)資源的共享與復用,避免各應用對數(shù)據(jù)庫的直接訪問,造成數(shù)據(jù)中心運維管理的難度。

(2)服務組件化：企業(yè)數(shù)據(jù)服務采用SOA的理念,基于C I M模型的通用服務統(tǒng)一開發(fā),各應用組件特有的服務在數(shù)據(jù)管控下自行開發(fā)。不僅要實現(xiàn)數(shù)據(jù)層和業(yè)務服務的組件化和可重用,同時滿足數(shù)據(jù)共享服務和分析應用功能模塊化建設和“即插即用”的要求。數(shù)據(jù)服務功能應按照“模塊化”的建設要求,遵循企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺的接口要求,實現(xiàn)“即插即用”和業(yè)務的靈活互動,從而具備良好的通用性、兼容性和可擴展性。

(3)應用輕量化：以輕量化應用的思路,遵循OSGi技術規(guī)范,支持PC端、移動端的組件化應用?！拜p量化”旨在倡導聚焦核心問題、排除無關需求、少投入多頻次地展開生產域數(shù)據(jù)中心和應用中心的建設。

(4)環(huán)境標準化：提高應用的交付和管控能力,實現(xiàn)軟件環(huán)境的標準化,減少應用系統(tǒng)建設對開發(fā)商的依賴,實現(xiàn)統(tǒng)一技術規(guī)范標準的制定,實現(xiàn)知識的積累和轉移。運行環(huán)境基于標準化原語和規(guī)范,提供統(tǒng)一的標準化的應用運行環(huán)境,實現(xiàn)應用的動態(tài)加載、運行、停止和卸載以及應用之間的低耦合度,以利于技術標準和過程規(guī)范的制定和執(zhí)行。

(5)建設持續(xù)化：發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺的建設不可一蹴而就,是一個持續(xù)建設的過程,按照總體設計思路有序開展,首先搭建基礎的平臺框架,以需求為驅動力,實現(xiàn)平臺數(shù)據(jù)和應用的逐步豐富。

4 平臺系統(tǒng)設計與開發(fā)

4.1 平臺總體架構

發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺規(guī)劃企業(yè)信息化的建設標準、數(shù)據(jù)規(guī)范,結合發(fā)電業(yè)務實際需求及建設情況,實現(xiàn)應用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺之間的數(shù)據(jù)服務管理,平臺功能上覆蓋數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、元數(shù)據(jù)基礎、數(shù)據(jù)服務、服務管理、平臺管理等功能模塊。數(shù)據(jù)服務架構設計如圖1所示。

數(shù)據(jù)接入管理：主要包括接入配置管理、接入監(jiān)控管理及接入異常管理等功能。數(shù)據(jù)中心服務平臺通過對外服務接口,實現(xiàn)從各業(yè)務系統(tǒng)接入實時數(shù)據(jù)和關系型數(shù)據(jù),提供數(shù)據(jù)服務。這些業(yè)務系統(tǒng)是數(shù)據(jù)服務平臺的數(shù)據(jù)源。為了保障數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一管理和監(jiān)控,需要對各數(shù)據(jù)源的信息與相關的通信參數(shù)進行配置。由于各數(shù)據(jù)源網絡分布情況不一樣,數(shù)據(jù)接入方式多樣,實時數(shù)據(jù)傳輸量大,因此為了保障數(shù)據(jù)采集的工作穩(wěn)定,減少網絡硬件資源的損耗和浪費,提供數(shù)據(jù)接入的監(jiān)控功能,實現(xiàn)數(shù)據(jù)接入的可視和可控。數(shù)據(jù)中心與源業(yè)務系統(tǒng)在接入過程中會產生異常情況(如網絡中斷、硬件損壞等),為了保障數(shù)據(jù)不丟失,有必要設計一套機制,對異常情況進行跟蹤統(tǒng)計,從而待異常情況排除,恢復正常時,可以續(xù)傳異常過程中傳輸?shù)臄?shù)據(jù),保障數(shù)據(jù)不丟失。

數(shù)據(jù)存儲管理：主要包括實時數(shù)據(jù)庫存儲和關系數(shù)據(jù)庫存儲。由于實時數(shù)據(jù)庫產品相對于關系型數(shù)據(jù)庫具有讀寫性能高、空間占用率低的優(yōu)勢,實時、準實時數(shù)據(jù)采用實時數(shù)據(jù)庫進行壓縮存儲。數(shù)據(jù)中心的關系數(shù)據(jù)庫存儲的內容,主要是依從《調峰調頻發(fā)電公司電廠信息模型》,基于IEC 61970/61968 CIM模型理念和結構,對生產域及相關數(shù)據(jù)進行建模、組織和存儲管理。

數(shù)據(jù)處理管理：主要包括數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)處理規(guī)則定義等功能。平臺支持設置數(shù)據(jù)過濾條件,當數(shù)據(jù)符合過濾條件時(例如無效值、缺失值、重復值等),根據(jù)配置進行過濾并產生告警,同時記錄生成相關報告。支持設置數(shù)據(jù)轉換規(guī)則(例如計量單位轉換、數(shù)據(jù)字典轉換、數(shù)據(jù)長度轉換等),數(shù)據(jù)根據(jù)轉換規(guī)則進行轉換,同時記錄生成相關報告。平臺可以定義相關的處理轉換規(guī)則,并可以與ETL工具進行集成,通過元數(shù)據(jù)集成的方式,將處理轉換規(guī)則同步至ETL工具。

元數(shù)據(jù)基礎管理：主要包括發(fā)電模型數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)清洗/轉換規(guī)則的元數(shù)據(jù)管理、元數(shù)據(jù)標準管理。平臺可以統(tǒng)一定義相關的數(shù)據(jù)處理轉換規(guī)則,數(shù)據(jù)處理轉換規(guī)則采用CWM(元數(shù)據(jù)管理標準)元數(shù)據(jù)模型進行管理。

數(shù)據(jù)服務管理：主要包括服務配置、服務管理、服務授權、服務監(jiān)控等管理。平臺提供的服務方式包括原子服務和組合服務原子服務：即將C I M模型中的每一個類或對象作為一種資源提供服務,通過原子服務,用戶可以訪問數(shù)據(jù)中心的所有內容。組合服務：由一個或多個原子服務的信息組合而成的服務,通過組合服務,用戶可以獲取業(yè)務查詢/處理所需要的內容。業(yè)務應用可以通過平臺提供的WebService、Rest API、消息推送三種方式,進行數(shù)據(jù)訪問。平臺提供三種服務模式：請求/應答式服務、請求/回調式服務、發(fā)布/訂閱式服務。通過監(jiān)控可以了解當前各服務的可用情況,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常的服務,從而進行修復。通過監(jiān)控,可以統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)占流量大的客戶端,以及流量大的訪問時段,可以有針對性的對平臺進行優(yōu)化。服務管理是對服務進行維護的管理功能,包括服務的注冊、更新、投運、停運、注銷、查詢、測試等。平臺可以采用基于PKI/CA和LDAP的統(tǒng)一訪問認證授權方式。

圖1 數(shù)據(jù)服務架構設計

4.2 技術實現(xiàn)

發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺面向服務的體系結構,是一個組件模型,它將應用程序的不同功能單元(稱為服務)通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的,它應該獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。因為不同種類的操作系統(tǒng),應用軟件,系統(tǒng)軟件和應用基礎結構(application infrastructure)相互交織,這便是IT企業(yè)的現(xiàn)狀。一些現(xiàn)存的應用程序被用來處理當前的業(yè)務流程(business processes),因此從頭建立一個新的基礎環(huán)境是不可能的。企業(yè)應該能對業(yè)務的變化做出快速的反應,利用對現(xiàn)有的應用程序和應用基礎結構(application infrastructure)的投資來解決新的業(yè)務需求,為客戶,商業(yè)伙伴以及供應商提供新的互動渠道,并呈現(xiàn)一個可以支持有機業(yè)務(organic business)的構架。SOA憑借其松耦合的特性,使得企業(yè)可以按照模塊化的方式來添加新服務或更新現(xiàn)有服務,以解決新的業(yè)務需要,提供選擇從而可以通過不同的渠道提供服務,并可以把企業(yè)現(xiàn)有的或已有的應用作為服務, 從而保護了現(xiàn)有的IT基礎建設投資。

組件化開發(fā)就是把龐大的業(yè)務拆分成一個個業(yè)務模塊,每個模塊完成獨立的功能,模塊之間協(xié)同工作。這樣的模塊稱為組件。這些組件可以進行單獨開發(fā)、單獨編譯、單獨測試;把所有的組件組合在一起得到了完整的系統(tǒng)。通過組件化開發(fā),以后哪個業(yè)務變動或模塊升級,只需要修改和更新該部件即可,而不需要重新開發(fā),這樣信息系統(tǒng)可以做到隨需而變,從而縮短開發(fā)周期。

平臺基于Maven的組件化開發(fā)模式。基于模型-視圖-控制器(MVC)設計方式,服務端組件分為多層調用,組件高復用、低耦合,支持SOA服務集成。

5 項目實施經驗分享

調峰調頻發(fā)電公司統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺的建設,需要完成多個業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務的改造工作,實現(xiàn)調峰調頻發(fā)電公司應用中心與數(shù)據(jù)中心建設的推廣實施,實現(xiàn)調峰調頻發(fā)電公司一體化數(shù)據(jù)服務管理的應用,全面一體化的要求。

為了保證該項目的成功建設與實施,滿足應用要求,項目在實施過程中采用了以下保障措施：

5.1 制定規(guī)范化的項目實施流程

通過管理過程的規(guī)范化來規(guī)范項目的整個建設過程,在該項目中整個項目建設實施分前期準備,管理業(yè)務梳理,項目啟動會,系統(tǒng)設計開發(fā),系統(tǒng)實施,系統(tǒng)驗收六大過程進行規(guī)范化管理。

5.2 通過管理業(yè)務梳理數(shù)據(jù)服務管理標準體系

在建設前針對相關業(yè)務進行管理梳理,包括對現(xiàn)有管理手冊、標準、流程、表單等各種管理成果的采集、梳理、編制、優(yōu)化,進而確立科學的管理標準,并以此為基礎進一步形成對系統(tǒng)功能的需求分析成果。經過管理梳理形成的需求分析成果直接指導系統(tǒng)建設的方案編制和設計開發(fā)工作,很好地保證系統(tǒng)功能符合公司管理需求、貼合實際業(yè)務工作開展的需要。

5.3 建立良好的溝通機制

為了保證系統(tǒng)建設進度,項目參與各方需要全力投入項目建設工作,并建立良好的溝通交流機制,一方面可以迅速解決項目建設過程中碰到的問題,而且可以對項目建設過程中的風險進行有效控制,及時制定措施予以化解,這樣才能有效保證項目建設的進度和質量。

在該項目的建設實施過程中,項目組采用了定期例會、周報、日報等機制有效保障了過程中的問題記錄、交流、溝通和反饋。而且在開發(fā)過程中采用看板管理,引入里程碑進度計劃完成情況、重大問題、風險的的看板展示,既激勵了項目組的工作進度,也提高信息共享程度。

5.4 組織深入的系統(tǒng)培訓

系統(tǒng)的使用方大部分是監(jiān)理、施工單位,人員眾多,對于計算機信息系統(tǒng)的操作理解能力有限,為了保障系統(tǒng)開發(fā)出來的功能能夠有效地應用到實踐當中,項目組采用了系統(tǒng)化的培訓方法,針對不同的操作用戶、不同的工作職能崗位制定有針對性的培訓方案、提供相應的培訓指導材料,對于部分基層工作崗位,提供系統(tǒng)化的作業(yè)指導書指導對系統(tǒng)的應用操作,并通過考核、評價機制保障培訓、操作的成效。

5.5 建立系統(tǒng)運行的制度保障機制

項目組結合公司管理部門,對與系統(tǒng)相關的管理規(guī)章制度、流程文件進行了一次徹底的整頓、清查,對控制不嚴、不合理、不規(guī)范的規(guī)章制度、管理文件進行梳理,制定了系統(tǒng)運行的相關一套體系流程文件,明確各部門、各單位、各崗位的管理界面分工、流程節(jié)點權限,通過公司領導的帶頭重視,促進相關管理工作落到實處、形成實效。同時廢除已在系統(tǒng)中已經實現(xiàn)的紙質、手工表單,保障了一切工作都通過系統(tǒng)來運行。

6 總結與展望

發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)服務平臺在調峰調頻發(fā)電公司的應用,在信息系統(tǒng)層面解決了數(shù)據(jù)服務管理手段的問題,同時通過系統(tǒng)的建設促進了數(shù)據(jù)服務管理業(yè)務的規(guī)范化、制度化,使得各業(yè)務系統(tǒng)在建設和應用過程匯總在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)協(xié)同、數(shù)據(jù)質量等方面時刻處于可控狀態(tài),為業(yè)務協(xié)同、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析提供的很好的支撐。

該平臺在系統(tǒng)實施過程中注重過程的規(guī)范、培訓的落實、運行措施的保障,使得項目建設、實施風險處于較好的可控狀態(tài),對類似業(yè)務信息系統(tǒng)的建設具有較好的借鑒意義。

由于發(fā)電企業(yè)各業(yè)務系統(tǒng)的復雜性、特殊性與發(fā)展性,隨著各發(fā)電集團各業(yè)務系統(tǒng)管理體系的進一步優(yōu)化,以及物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的不斷發(fā)展,發(fā)電企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務平臺還需進一步結合新需求、新技術在實踐中不斷發(fā)展完善。

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