張光輝，湯 瑋，蔡健挺，彭琳鈺，劉 旭，鄭 君

（1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽 550002；2.中通服創(chuàng)立信息科技有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

1 以移動(dòng)端App為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)通信電源信息采集管理平臺(tái)

1.1 建立基于移動(dòng)端App的信息采集模式

以通信電源信息采集效率為目的，提出應(yīng)用開發(fā)的移動(dòng)端信息采集App，對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化采集和錄入。工作人員在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場，應(yīng)用手機(jī)或者平板登錄移動(dòng)端App，填寫電源基本信息后，錄入通信電源信息，經(jīng)過移動(dòng)端App后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行資源核對(duì)，并上傳至標(biāo)準(zhǔn)的Excel模板內(nèi)，得到全面的通信電源信息采集結(jié)果[1]。同時(shí)，該移動(dòng)端App在完成信息采集后，還可以形成對(duì)應(yīng)的二維碼，便于現(xiàn)場貼標(biāo)簽。為了保證信息采集質(zhì)量，以移動(dòng)端App為基礎(chǔ)，結(jié)合驗(yàn)收服務(wù)器建立圖1所示的信息采集模式。

如圖1所示，在通信電源信息采集過程中，工作人員利用移動(dòng)端App采集數(shù)據(jù)后，自動(dòng)進(jìn)行信息檢驗(yàn)。如果符合檢驗(yàn)要求，將采集信息傳輸至服務(wù)器驗(yàn)收模塊，進(jìn)一步檢驗(yàn)通信電源信息的準(zhǔn)確性。如果App后臺(tái)核對(duì)結(jié)果顯示為不合格，需要工作人員重新應(yīng)用移動(dòng)端App采集通信電源信息，確保采集結(jié)果真實(shí)可靠[2]。

圖1 基于移動(dòng)端App的通信電源信息采集模式

1.2 構(gòu)建通信電源信息標(biāo)簽體系

從通信電源編號(hào)、設(shè)備類型、設(shè)備缺陷頻次統(tǒng)計(jì)等多維度入手，對(duì)通信電源信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)標(biāo)簽化處理，并得到合理的通信電源信息標(biāo)簽體系。文中為了便于信息管理，在標(biāo)簽體系構(gòu)建過程中參考信息關(guān)聯(lián)和歷史數(shù)據(jù)設(shè)定了基礎(chǔ)標(biāo)簽、深度標(biāo)簽2類主要標(biāo)簽。

基礎(chǔ)標(biāo)簽是基于通信電源設(shè)備名稱、運(yùn)行信息構(gòu)建的，通常情況下，從基礎(chǔ)標(biāo)簽上可以直接看出采集的信息的含義。深度標(biāo)簽是對(duì)基礎(chǔ)標(biāo)簽進(jìn)行拓展分析，結(jié)合一段時(shí)間內(nèi)的通信電源運(yùn)行數(shù)據(jù)，獲取設(shè)備告警次數(shù)、故障嚴(yán)重程度等基本信息，對(duì)通信電源設(shè)備進(jìn)行分類,針對(duì)每一類設(shè)備進(jìn)行分析，明確該類設(shè)備發(fā)出的信息的特點(diǎn)和聯(lián)系?；A(chǔ)標(biāo)簽和深度標(biāo)簽相結(jié)合，形成完善的通信電源信息標(biāo)簽體系[3]。

1.3 設(shè)計(jì)電源信息規(guī)范化處理模塊

為了更好地管理通信電源信息，文中采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，按照上文建立的標(biāo)簽體系對(duì)采集的信息進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)采集信息的規(guī)范化處理。為了提升數(shù)據(jù)處理能力，信息規(guī)范化處理模塊中應(yīng)用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括4個(gè)結(jié)構(gòu)層，分別是輸入層、隱藏層、輸出層和分類器[4]?？紤]到電源信息規(guī)范化處理可以看作多標(biāo)簽分類問題，將分類器中的函數(shù)替換為Sigmoid函數(shù)，對(duì)輸出層計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步處理，得到

式中：i表示輸出單元；yi表示輸出單元原始輸出結(jié)果；ηi表示輸出單元最終輸出結(jié)果；S表示sigmoid函數(shù)；e表示自然常數(shù)。

在標(biāo)簽體系中隨機(jī)選擇2個(gè)標(biāo)簽，計(jì)算二者之間的積差相關(guān)，得到皮爾遜（Pearson）相關(guān)系數(shù)，用以描述不同標(biāo)簽之間的關(guān)聯(lián)程度。實(shí)際運(yùn)算過程中，Pearson相關(guān)系數(shù)可以通過如下計(jì)算公式獲取

式中：A、B表示2個(gè)空開標(biāo)簽；P表示Pearson相關(guān)系數(shù)；D表示標(biāo)簽長度；d表示標(biāo)簽中第1個(gè)變量值。

為了對(duì)電源信息進(jìn)行規(guī)范化處理，將移動(dòng)端App實(shí)時(shí)采集的信息樣本集表示為

式中：m表示信息樣本數(shù)量；r表示通信電源信息樣本；F表示信息樣本合集。同時(shí)，將通信電源信息相關(guān)的標(biāo)簽集表示為

式中：n表示標(biāo)簽數(shù)量；r表示空開標(biāo)簽；R表示標(biāo)簽合集。

根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果，得到信息樣本屬于某一個(gè)標(biāo)簽的初始概率，再計(jì)算標(biāo)簽之間的Pearson相關(guān)系數(shù)，得到信息樣本屬于某一個(gè)標(biāo)簽的最終概率為

式中：δf1r1表示樣本數(shù)據(jù)f1屬于空開標(biāo)簽r1的最終概率；εf1r1表示樣本數(shù)據(jù)f1屬于空開標(biāo)簽r1的初始概率；max表示最大值。通過上述計(jì)算，得出信息屬于某個(gè)標(biāo)簽的最終概率，得到信息分類處理結(jié)果。

1.4 實(shí)現(xiàn)通信電源信息的高質(zhì)量管理

為了體現(xiàn)平臺(tái)功能的自動(dòng)化水平，在信息采集管理平臺(tái)設(shè)計(jì)的最后環(huán)節(jié)，制定電源快速分類查詢和健康度分析機(jī)制，實(shí)現(xiàn)通信電源信息的高質(zhì)量管理。在平臺(tái)完成信息采集和處理后，由專業(yè)人員登錄平臺(tái)，可以根據(jù)自身需求查看對(duì)應(yīng)的分類標(biāo)簽，獲取所需的通信電源信息，為通信調(diào)度管理和維修提供指導(dǎo)[5]。

同時(shí)，平臺(tái)還可以根據(jù)實(shí)時(shí)采集信息自動(dòng)得出通信電源健康狀態(tài)評(píng)估結(jié)果。實(shí)際操作過程中，需要針對(duì)規(guī)范化處理后的信息數(shù)據(jù)，提取其特征參數(shù)，與特征權(quán)重向量相結(jié)合得出最小歐氏距離，并以此為基礎(chǔ)，將健康度計(jì)算公式表示為

式中：L表示健康度；τ表示規(guī)模參數(shù)；σmin表示規(guī)范化處理后的數(shù)據(jù)特征參數(shù)與權(quán)重向量之間的最小歐氏距離。按照式（6）自動(dòng)得出當(dāng)前通信電源運(yùn)行狀態(tài)，將其提供給用戶，有效提升平臺(tái)的信息管理智能化。

2 平臺(tái)測試

2.1 搭建測試環(huán)境

文中完成信息采集管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行測試，驗(yàn)證平臺(tái)應(yīng)用性能。首先，需要安裝Android ADT bundle包和DK安裝包，共同搭建平臺(tái)開發(fā)環(huán)境。其中，JDK安裝包可以直接在網(wǎng)絡(luò)中找到，并通過普通下載安裝至計(jì)算機(jī)內(nèi)，為平臺(tái)的Java開發(fā)提供基礎(chǔ)環(huán)境。而Android ADT bundle工具的安裝較為復(fù)雜，先下載并解壓Google公司提供安裝包，得到SDK和ADT這2個(gè)文件夾，打開SDK文件夾并運(yùn)行SDK Manager.exe進(jìn)入操作界面，選取安卓版本下載安裝，得到一系列平臺(tái)開發(fā)所需的插件[6]。最后，以ADT文件夾為基礎(chǔ)，構(gòu)建Eclipse開發(fā)平臺(tái)。

為了確保信息采集管理平臺(tái)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，需要建立一個(gè)優(yōu)秀的客戶端框架，確保不同模塊和組件盡可能呈現(xiàn)為獨(dú)立狀態(tài)，為平臺(tái)軟件功能的增加提供條件。因此，本次平臺(tái)搭建過程中考慮了Android平臺(tái)特性，在模型-視圖-控制器（Model-View-Controller，MVC）開發(fā)模式的影響下，建立包含視圖層、控制層和模型層的開發(fā)框架。結(jié)合文中研究內(nèi)容得到通信電源信息采集管理平臺(tái)，作為后續(xù)平臺(tái)測試的基礎(chǔ)。

2.2 平臺(tái)應(yīng)用結(jié)果

應(yīng)用開發(fā)的平臺(tái)對(duì)某電力通信電源進(jìn)行信息采集和管理。實(shí)際操作過程中，先登錄移動(dòng)端App添加電源，如圖2所示。編輯電源設(shè)備、電池組、配電屏等基本信息，再應(yīng)用該App進(jìn)行通信電源信息采集。

圖2 移動(dòng)App首頁和編輯電源頁面

通過移動(dòng)端App，將采集的通信電源信息表達(dá)為標(biāo)準(zhǔn)模板格式，為了對(duì)信息進(jìn)行規(guī)范化處理，在憑條內(nèi)導(dǎo)入多個(gè)標(biāo)簽。標(biāo)簽導(dǎo)入結(jié)束后，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信息的規(guī)范化處理，并實(shí)現(xiàn)信息快速檢索，同時(shí)，根據(jù)通信電源信息和管理要求，分析蓄電池健康度，最終信息管理結(jié)果會(huì)以Excel表格的形式呈現(xiàn)出來。設(shè)置查詢條件“電源設(shè)備”“電池組”兩種電源類型，得到圖3所示的顯示界面。

根據(jù)圖3可知，平臺(tái)查詢顯示界面中描述了電池組和電源設(shè)備的健康度，并展示了健康分析結(jié)果，將非正常狀態(tài)的信息標(biāo)注為紅色，且顯示在表格最前列。綜上所述，文中設(shè)計(jì)的信息采集管理平臺(tái)具有可行性，便于用戶了解通信電源運(yùn)行狀態(tài)，為后續(xù)運(yùn)維管理提供依據(jù)。

圖3 信息采集管理平臺(tái)的查詢顯示界面

2.3 平臺(tái)性能測試結(jié)果

為了進(jìn)一步了解基于移動(dòng)端App的通信電源信息采集管理平臺(tái)的應(yīng)用性能，設(shè)置平臺(tái)采集的信息量不斷增長，觀察平臺(tái)的采集效率變化情況，得到表1所示的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 平臺(tái)信息采集效率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1可知，隨著采集的通信電源信息量增長，信息采集管理平臺(tái)的平均信息采集效率呈現(xiàn)出降低狀態(tài)，從最初的0.68 s/條，增長為0.88 s/條。整體來看，移動(dòng)端App應(yīng)用后，平均信息采集效率滿足要求，保證了信息采集管理的實(shí)時(shí)性。

3 結(jié) 論

現(xiàn)代移動(dòng)終端技術(shù)的進(jìn)步，使得移動(dòng)端App開始在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。針對(duì)通信電源信息的采集與管理問題，設(shè)計(jì)一種基于移動(dòng)端App的采集管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)信息采集效率的大幅度提升，滿足了實(shí)時(shí)性要求。