变电站多元化信息资源集成应用(技术总结).doc

变电站多元化信息资源集成应用技术总结 变电站多元化信息资源集成应用 技术总结 大连供电公司2014年3月一、 概述（一） 项目背景在“三集五大”体系下，电网公司将发展方式转变为要按照集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设要求，实施人力资源、财务、物资集约化管理，构建大规划、大建设、大运行、大检修、大营销体系。在这体系影响下，电网资源信息的管理将各个分散的资源集中统一进行管理，最终形成五大业务体系，生产管理、资源规划、基建建设、人力资源、财务。五大体系各负其责，但资源信息仍有关联，所以当前公司五大应用中个别资源信息都分布在不同应用中，无论是信息检索或者信息收集都有着不可避免的缺陷。为了提高变电站运维管理水平，国网大连供电公司针对变电站资源进行融合。将PMS中业务操作记录进行采集，配合融合后的信息，以时间点的方式进行保存，最终以点成线，达到以时间轴的方式，记录资源信息的历史，以便对资源的分析及统计。将分散的信息统一管理，并进行多元化的扩充，最终达到对变电变电设备资源信息全面化，立体化。最终使变电站达到更高的科技型高效管理。二、 多源信息集成应用(一) 集成PMS及GIS应用的资源，达到初步的一次融合。(1) PMS接口设备台账信息集成：PMS系统的设备是电网生产运行管理的基础，设备管理实现对设备实物的基本信息、技术参数及设备变更的管理。通过接口传输的设备类型主要包括：变电设备、输电设备、配电设备等。实现方案如下图所示：图：PMS标准接口-设备台帐实现方案说明：步骤：当PMS设备台帐信息发生新增、修改、删除时，通过事件触发机制触发接口对事件进行处理；步骤：接口将发生变更的设备台帐数据写入数据中心共享区；步骤：在将数据成功写入数据中心共享区后，发送消息至企业服务总线；步骤： 外部系统通过企业服务总线获取消息；步骤：外部系统在接收到消息后，在数据中心共享区获取相关数据；步骤：外部系统在生成了设备台账的相关信息后(如ERP生成的资产编号、修改的设备运行状态等)，写入数据中心共享区对应的表中，并在操作索引表中添加一条操作记录，记录下所操作设备的设备编码、操作类型、操作时间、动作系统等信息；步骤：PMS接口定期根据操作索引表的操作记录取回相关信息；步骤：PMS接口将获取到的回传信息写入PMS系统中。检修工单信息集成在整个检修管理过程中，与设备检修相关的检修计划、停电申请、两票和工作任务单等专业管理在PMS系统中完成；其它业务信息由外部系统来维护，如ERP中完成与设备检修成本相关的预算、领料、退料、外委计划和服务。由于检修工单数据实时性要求较高，在PMS工单创建完成后，PMS接口处理模块通过企业服务总线调用外部系统提供的Web服务，传递工单数据，并获取相应的返回信息。实现方案如下图所示：图5：PMS标准接口-检修工单实现方案说明：步骤：当PMS创建工作任务单，通过事件触发机制触发接口消息发送模块对事件进行处理；步骤：接口通过企业服务总线调用外部系统的Web服务，将工作任务单信息传递给外部系统；步骤：外部系统返回相应的值；步骤：接口将外部系统回传的信息写入PMS。注：检修工单数据以XML字符的形式与外部系统进行交互，具体格式参见“IV数据字典及数据交互方法”下的“检修工单数据交互方法”。大修技改接口PMS系统中实现大修技改项目计划编制、上报、审核、批复，侧重项目计划的立项管理。PMS在大修技改项目计划批复下达后，将批复后的技改项目计划信息传送数据中心，并以消息的形式通知外部系统。实现方案如下图所示：图6：PMS标准接口-大修技改实现方案说明：步骤：当PMS项目在大修技改项目批复后，通过事件触发机制触发接口对其进行处理；步骤：接口将发生已批复的大修技改项目信息数据写入数据中心共享区；步骤：在将数据成功写入数据中心共享区后，发送消息至企业服务总线；步骤： 外部系统通过企业服务总线获取消息；步骤：外部系统在接收到消息后，在数据中心共享区获取相关数据；步骤：外部系统在对项目的相关信息(如项目编号、项目进度等)进行了修改后，写入数据中心共享区对应的表中，并在操作索引表中添加一条操作记录，记录下所操作项目编号、操作类型、操作时间、动作系统等信息；步骤： PMS接口定期根据操作索引表的操作记录取回相关信息；步骤：接口将获取到的回传信息写入PMS系统中。(2) GIS矢量图集成具备完善的操作功能：地图操作功能：如图形放大、缩小、窗口放大、全屏、漫游、点选、矩形选择、圆形选择。地图定位接口：可向GIS内部定位接口传参定位到需要的资源设备点。具备二次开发条件：有对图层的开发接口：如图层的添加、删除、上下移动、可视性、可编辑、可选择的管理，以及图层的属性连接、数据导出、数据浏览和编辑。有对数据层的开发接口：可任意定制自己的属性字段，以及方便属性属性编辑，并可通过属性链接浏览外部数据库。(二) 图片、视频资源进行二次融合，达到信息图像化管理。(1) 二次融合二次融合也可以说是将原有的平面信息进行立体化包装，不仅仅只是将图片及视频和文字描述进行简单的数据库信息关联。在这里我们引入多媒体信息嵌入技术。一方面，将图片及视频封装到一次融合的资源中，另一方面，我们也将资源的平面信息嵌入到多媒体资源中，达到信息多元图像化。至此完成设备资源信息的二次融合。(2) 图像化管理在应用中图像化的管理，包括资源图像化处理，校验，多元信息检索、查看，定位、实时监控；资源图像化处理：对实体资源以数码照片、视频及扫描的形式进行图像化处理，并进行校验。校验：也是二次校验过程中的一个环节，对图像化的资源进行校验，以确保二次验证的正确性。多元信息检索查看：本次项目中资源的保存形式有文字，图片、视频。所以检索的方式就不仅仅只局限于文字的检索，应用中支持对文字，图片元数据，视频元数据进行多元信息检索，并展现给操作人员最完善的资源信息。定位实时监控：通过检索查看到的资源信息，操作人员可以定位到相应地理位置并打开监控查看到此资源设备。(三) 时间周期化对已有资源信息进行分析和统计。现在开始是资源信息的应用基础搭建，核心内容为时间轴的搭建。从资源信息的收集结果，我们可以将其看成一个由文字、图像、视频封装起来的盒子，每个盒子我们都可以成其为这个资源的时间点信息，我们将每一个盒子都以特定的形式进行保存，并保证他们之间的关联性。随着时间的改变，任何一个资源都将形成大量的时间点，也形成了一条时间轴。轴为基础，随着时间轴的完善，我们可以将有记录的设备信息进行对比分析和统计，以达到业务工作上的应用需求。(四) 加入摄像头图像采集，达到实时资源采集。当图片及视频的采集任务完成后，我们将逐步追求时间上的提升，与监控系统进行资源共享，并进行第三次信息资源融合，达到设备实时定位监控。三、 管理理念及技术创新点(一) 平面到立体，空间到时间理念本项目中，从信息的收集到信息的应用，一直将资源信息看做一个实质的物体，由第一次融合形成一个平面，记录着信息的文字说明。在我们看来，信息本身就是立体的，平面的信息只是对资源的简单描述，无法形成真正的实物，在信息的应用中也是有缺陷的。所以我们尝试着将平面的资源信息补充丰满，参照“多源化信息融合”技术中对资源的概念，在本次项目中，我们将图片及视频融合到资源平面中，将其构建成立体。将资源从文字的想象状态转化成视觉上可见状态。让操作人员更清晰准确的了解资源信息并能够轻松的掌握它。上述可以看出我们在空间上对资源的改变，当然也要将时间概念补充到资源信息中，如果空间是距离形态的体现，那么时间就是度量距离的抽象标尺，也就是时间轴。我们根据时间点的累计，将每个资源的每个时间点都以特定的结构进行保存，形成每个资源独有的时间轴，以便于今后的多元化信息检索及信息分析。(二) 多源化信息融合技术所谓多源信息融合，就是充分利用不同时间与空间的多传感器信息资源，采用计算机技术对按时序获得的多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配，得到被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的任务使系统获得比它的各组成部分更优越的性能。(1) 多源信息融合的三层含义第一层含义是信息的全空间性融合系统要处理的是确定和不确定(模糊)的、全空间和子空间的、同步和非同步的、同类型和不同类型的、数字的和非数字的信息，是比传统系统更为复杂的多源、高维信息。信息论的创始人香农认为：信息是用来消除观察者认识上的不确定性的东西。信息的内涵就是表示的是系统运动的连续变化状态，即动态特性。从广义上讲，信息融合的对象包括自然信息(即可由传感器获取)和社会信息。系统的状态变化可分为随机过程、混沌过程、确定过程以及模糊过程。前三者可用数字信息来描述，而后者只能用语义信息来描述。第二层含义是信息的综合性融合可以看作是系统动态过程中所进行的一种信息综合加工处理，也是一种信息处理系统，只不过这里所说的系统指的是多传感器系统，即信息融合系统在结构上是一个多输入系统，是多模块集成系统。组合和融合之间有不同的含义。前者指的是外部特性，它涉及的是网络结构、层次等方面的较一般的问题，而后者主要讲的是内部特性，指的是系统信息有效综合的更深层次问题。第三层含义是信息的互补性互补性包括信息表达方式上的互补性，结构上的互补性，功能上的互补性，不同层次上的互补性等。它是解决系统多功能的主要手段之一，也是实现系统智能化的必要手段。融合的目的之一是要解决系统功能上的互补问题；反过来，互补信息的融合可以使系统发生质的飞跃。(2) 信息融合的处理过程：信息融合的五级融合模型通过动态监视融合处理过程，优化资源和传感器管理，实时反馈融合结果信息，以使融合处理过程具有自适应性，从而达到最佳融合效果。处理过程主要包括以下五个方面，处理过程如图1所示。过程调配：预处理过程，根据当前的形式确定数据处理的重点。状态估计：将目标的位置、参数及特征信息综合提取目标的表征。态势分析：综合各种信息，将目标和事件融入背景描述，确立目标各自的含义和联系。威胁估计：推断威胁程度及可能采取的最佳解决方案。过程精炼：控制其它过程的源过程。(三) 多媒体信息嵌入技术（NISO标准）(1) NISO Z39.87标准NISO Z39.87 标准是专门针对图像电子文件的技术元数据标准。这里有两个概念需要明确：图像电子文件和技术元数据。所谓图像电子文件，在国家标准电子文件归档与管理规范（GBT 188942002）中电子文件类别代码为“I”，指用扫描仪、数码相机等数字设备采集或制作的静态图像文件。数码照片和档案数字化工作后形成的图像副本，都属于NISO Z39.87标准描述的对象。而技术元数据，就是对图像电子文件数据（像素）及图像的来源进行解释说明的数据。(2) NISO Z39.87 结构NISO Z39.87 标准将图像电子文件技术元数据主要分为五大类元数据块，分别是基本数字对象信息元数据、基本图像信息元数据、图像捕获元数据、图像评估元数据和变更历史元数据各元数据块的主要内容为：1.基本数字对象信息元数据：包括7 类（对象标识符、文件大小、格式说明、格式注册、字节序列、压缩、固定类），共20个数据元素。该类元数据主要描述图像电子文件的唯一标识符、文件的体积和格式等信息。可以看出，该类元数据适用于描述所有类型的电子文件，而不仅仅适用于图像电子文件。由于该元数据块并不是图像电子文件独特的技术元数据，因此可以视为是更广义上的长久保存元数据的一部分。2.基本图像信息元数据：包括2 大类（基本图像特征和特殊格式特征），共34 个数据元素。其中，基本图像特征元数据针对的是各种格式图像电子件通用的技术属性元数据，例如图像宽度、高度、色彩空间、色彩配置文件等。特殊格式特征元数据是针对某些特殊格式图像文件，记录其特有技术属性，例如JPEG2000 格式的编解码器、编码选项等元数据。将通用元数据和特殊元数据区分开来，充分兼顾了标准的灵活性，便于扩展。该类元数据的主要功能是便于重构数字对象，使其输出为一个相对合理的可视化图像。3.图像捕获元数据：包括6 大类，共78 个数据元素。图像捕获元数据记录的是从模拟原件- 数字图像(analog- to- digital)转化过程中的一些不可逆的属性特征，例如扫描原件的尺寸、图像形成时间、形成者、扫描仪捕获设置、数码相机捕获设备等信息。该类别中的大部分元数据从拍摄时就由数字设备自动捕获，嵌入到文件中，而另外一些信息则由负责管理图像捕获的机构提供。该类元数据的主要功能是在用于图像数据质量评估时，提供图像数据捕获相关的周边环境（平台、软件等）和管理条件方面的重要信息。4.图像评估元数据：包括3 大类（空间度量、图像色彩编码，基准目标），35 个数据元素。该类元数据主要是记录和图像质量相关的图像本质属性，例如采用扫描仪对原件进行扫描时，采取的采样频率，采样位数、像素采样等元数据，或者是关于图像数据的基色、灰度等信息。该元数据的主要功能是：作为度量标准，在今天可以用来评估图像输出的精确性，在未来又可以用来评估长久保存技术，特别是迁移技术的准确性。5.变更历史元数据：包括2 大类（图像处理、历史版本图像元数据），12 个数据元素。该类元数据主要是记录数字图像生命周期内应用的主要处理流程，例如编辑或转换（迁移）操作等，例如每次图像处理发生的时间、责任人、具体操作等信息。该类元数据的功能不是用于回溯图像的编辑操作，而是通过记录变更历史和长久保存相关的流程元数据，来支持对原始图像数据进行仿真模拟。(3) NISO Z39.87特点1.体系结构的兼容性：体系结构是标准的总框架，决定整个标准的适用性。良好的元数据标准应当和较为成熟的国际和国内标准保持一致，以确保其兼容性。特别是在面对元数据标准“百花齐放”的今天，和现有标准保持“互相兼容，交互使用”是制定元数据标准，提高信息资源互操作能力的基本原则之一。NISO Z39.87 工作组是在对现有图像技术元数据相关规范、标准的充分调研基础之上，结合档案馆、图书馆等文化遗产领域的特殊需求，制定的技术元数据标准，标准的体系结构和目前商业制造领域使用的主流技术元数据标准静态图像元数据（以下简称DIG35）的元数据块保持基本一致。DIG35 是适合商业制造领域使用的图像技术元数据标准，包括五大类元数据：内容描述元数据、基本图像参数元数据、图像形成元数据、历史和知识产权元数据。DIG35 的优势在于该标准是世界知名数码设备制造商统一合作制定的元数据标准，大部分的元数据已嵌入到各类数码设备中，已经有非常成熟的应用基础。NISO Z39.87 充分借鉴了DIG35 设计思想，保证了和DIG35 元数据的一致，标准实践性强，兼容性好。并且，NISO Z39.87 针对档案等文化遗产领域的特殊需求，也增加了相关元数据，例如图像评估元数据，该类元数据可以用于评估某个图像或图像馆藏的现行价值（审美价值或功能价值）。2.模块化设计的标准化理念：模块化是现代标准化发展的前沿，是标准化发展的高级形式。模块化的标准设计方法其实就是将标准分解成具有独立功能的语义单元，可以按照不同的需要进行新的组合，产生新的功能。从宏观结构来说，NISOZ39.87 将图像电子文件技术元数据从概念上整体分为五大类元数据，即五大语义模块（见图2）。每个元数据模块“各司其职”，描述图像的某一方面特征，具备特定的、相对独立的功能。任何一个元数据模块的变更（扩展或是裁剪）都不会影响到其他模块的使用，也不会影响标准整体的体系架构。五个元数据模块“组装”起来，既可以作为独立的图像电子文件技术元数据标准使用，也可以提取其中的某个元数据模块和其他元数据标准组合，产生新的功能。例如可以提取“基本图像信息元数据”模块和长久保存元数据集（简称PREMIS）标准组合，来描述特定的馆藏信息。元数据模块化的设计思想起源于需求的多样化。对于档案领域来说，没有一个元数据标准能够很好地满足各类型档案机构的多样化的需求，唯一切实可行的做法是在元数据标准设计时，即将标准分解为多个具有特定功能，可兼容、互换的独立单元模块。各类型、各层次的档案机构可以根据具体需求选用来自不同标准的多种语义模块，组合为新的标准，适应本机构需求，在本机构范围内使用。这就和目前国际元数据领域提出的元数据应用框架（application profile）理论不谋而合。3.完善的实施体系：为了确保NISO Z39.87 标准的顺利实施，工作组开展了一系列的相关项目研究，例如由美国国会图书馆网络和MARC 标准办公室、NISO 工作组一起合作开展的NISO Z39.87 编码项目，项目制定了NISO Z39.87 标准的XML Schema（以下简称MIX），由国会图书馆负责MIX 标准的后续更新维护，目前已升级至2.0 版。同时，NISO 工作组在调研中发现，大部分的机构充分认识到技术元数据标准对于图像电子文件管理是必不可缺的，但是却很少有机构具备完全捕获技术元数据的能力，原因就在于缺乏相关的平台和资源。NISO 工作组充分认识到这点，大量技术元数据的捕获将是非常耗时耗力的，依赖于人工录入将是不切实际的。于是，工作组和研究图书馆协会（RLG）携手，开展了自动曝光静态数字图像