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1、面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现面向大数据的电力通信平台设计与实现面向大数据的电力通信平台设计与实现答辩人答辩人 ：杨海源：杨海源专专 业：软件工程业：软件工程研究方向：电力大数据研究方向：电力大数据指导教师：霍严梅指导教师：霍严梅 副教授副教授培养单位：计算机科学与技术学院培养单位：计算机科学与技术学院面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现主要内容主要内容选题背景与意义选题背景与意义1研究现状
2、研究现状2研究目标研究目标3研究内容研究内容4论文结构论文结构5面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现选题背景选题背景智能电网的发展方向智能电网的发展方向 要求电网控制系统能够自动化，智能化的进行工作，确保电力传输的经济性和安全性，并能够自动地调整电网的负荷水平，使得对于电网以及各种输配电设备的控制，由原先面向设备的人工管控方式，变为面向系统的自动化管控方式。分布式发电网络智能控制的发展困难分布式发电网络智能控制的发展困难 相较于传统的智能电网控制，对于分布式发电网络的智能控制，其困难主要存在以下
3、三个方面：1. 发电设备更为分散，对于分布式发电设备来说，独立安装和使用，因而管控的难度较大；2. 发电设备种类丰富，当前分布式发电采用的太阳能、风能、火电能、潮汐能、生物能等，这些设备的功能原理和管理方式均不相同，对这些异构设备的管理困难；3. 分布式发电设备产生的电力功率较低，同时来源较分散，若将这些电力纳入电网，势必对当前的输配电方式和线路产生冲击，如何协调不同功率和来源的电力，并实现统一有效的输配电，也是主要的困难之一。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现选题意义选题意义在智能电网系统中
4、，需具备高效、智能、自动化的通信系统，才能够支撑智能电网系统的正常工作。当前的电力通信系统设计和研究的领域主要集中于如何实现高效的通信机制，缺乏智能、有效的通信决策机制，因而难以实现对于系统的智能化管控。结合电力大数据概念，分析和研究在电力系统中，大数据技术所能发挥的作用，并在大数据技术的基础上，对电力通信平台进行了研究和设计，使得电力通信系统具备了智能决策的能力，提高了电力系统的通信效率和智能化水平。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现研究现状研究现状利用电力大数据监控电力设备运转的方法，在这
5、些方法中，电力设备被添加了相应的数据采集功能，为此不同的学者针对不同的电力设备，设计了专用的传感器网络，实现对于电力设备和电网状态的监测，通过这些数据结合合适的数据分析和判定方法，能够对电力系统或设备的运行状态进行监测和判断，能够得出其当前负荷是否过载，运行状态是否正常，经济性是否最佳利用电力大数据进行故障处理的一大优势就是能够根据电力系统运行的历史数据，分析和预测出当前状态下，电力系统可能会出现的故障和问题，因而使用大数据进行电力故障处理能够防范于未然；利用大数据预测电网负荷，从而提前调整发电量和输电规模，从而确保电网设备的安全性和经济性。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电
6、电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文研究目标论文研究目标（1）建立统一的本体模型，对各种电力信息、数据和概念进行统一描述；（2）建立本体模型的使用机制，通过软件实现系统信息、数据库与本体模型的有效连接和相互转换；（3）制定相应的知识推理和判定规则，根据这些规则实现对于知识的推理和隐含知识的挖掘。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文研究内容论文研究内容（1）设计了面向大数据的电力通信平台的总体框架，构建了各功能模块；（2）设计了电力通信平台的
7、数据库，建立了数据结构的E-R图，分析了数据库的工作模式和流程，并利用Java实现了数据库的接口程序，验证了电力通信平台数据库的可用性和实用性；（3）提出了基于本体的数据分类和分析方法，将本体引入电力通信系统。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大
8、大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计22.1 电力通信平台的总体结构电力通信平台的总体结构2.2 电力通信
9、平台的模块设计电力通信平台的模块设计面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计22.1.2电力通信平台的总体框架 2.1 电力通信平台的总体结构电力通信平台的总体结构2.1.1电力通信平台的设计目标（1）具备数据分类和存储能力（2）具备适应多种通信协议的能力（3）具备与数据中心对接的能力面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的总体设计电力通信平台的总
10、体设计22.2 电力通信平台的模块设计电力通信平台的模块设计2.2.12.2.1协议适配模块协议适配模块2.2.22.2.2数据分离与存储模块数据分离与存储模块 数据识别、数据分类、数据去噪声、数据转换。2.2.32.2.3通信决策模块通信决策模块面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论
11、与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 33.13.1 数据库分析数据库分析 数据库中包含了各种数据结构，发电、输电、配电、变电设备，各种电力通信协议等。通过该数据库可以实现电网通信资源整合、资源共享，提高整个电力通信系统的整体工作效率，提高计算分析数据的准确度、可信性及权威性，同时能够提供足够大规模的数据，向电网通信的调度和规划设计提供计算分析数据。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台
12、台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 33.23.2 数据库概念设计数据库概念设计电力通信平台中，电力信息数据库主要包含四个方面：设备库、数据库、指令库、参数库。设备库中存储的内容主要是：电力通信网中固定不变的部分，包括设备和控制系统的模型参数，电网的拓扑等；数据库中存储的主要内容是：电力通信设备在相互通信的过程中，产生的所有数据；指令库中存储的主要内容是：电力通信控制台所能够向被管电力设备发送的所有指令；参数库中存储的主要内容是：在电力通信过程中，用到的合法参数和度量值；面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通
13、信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 33.2.13.2.1 电力设备实体电力设备实体电力设备实体是数据库中的基本实体，包含有位置、电力设备实体是数据库中的基本实体，包含有位置、编号、类型、运行状态以及运行中的各个参数等属性，编号、类型、运行状态以及运行中的各个参数等属性，电力设备实体的电力设备实体的E-RE-R图如图图如图3-13-1如下所示：如下所示：面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构
14、建33.2.23.2.2 传输数据实体传输数据实体3.2.33.2.3 传输链路实体传输链路实体面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建33.2.43.2.4 管理员实体管理员实体3.2.53.2.5 通信指令实体通信指令实体面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建33.33.3 数据库的逻辑设计数据库的逻辑设计电力设备表 d
15、b_equipment传输数据表 db_data传输链路表 db_link管理员表 db_administrator通信指令表 db_command3.43.4 数据库的接口设计数据库的接口设计数据库连接类的名称为JDBCConnection，在该类属性中设置连接SQL Server 2005的驱动面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推
16、理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策44.1 本体描述语言本体描述语言本课题研究使用的是OWL语言4.2 构建统一的本体模型构建统一的本体模型该本体模型是对整个电力系统内各种知识和信息的描述，通过在运行的过程中对本体模型的不断更改和适配，从而能够描述各种系统状态，并根据其描述的各种系统状态进行知识推理和挖掘。4.3 电力通信决策规则的建立电力通信决策规则的建立通推理规则利
17、用SWRL语言进行描述，将本体中涉及到的类和属性，分别表示为一元和二元谓词的和，通过判断前提中谓词表达式的真假性，获得结论中谓词表达式的真假性。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平
18、平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的实现电力通信平台的实现5本文利用本文利用JavaJava语言，对整个系统进行了实现，并搭建语言，对整个系统进行了实现，并搭建了简易的仿真环境，对系统的工作状况进行了模拟和了简易的仿真环境，对系统的工作状况进行了模拟和仿真，并对系统的工作效率进行了测试，一方面验证仿真，并对系统的工作效率进行了测试，一方面验证了本文提出理论的正确性，另一方面验证了该系统的了本文提出理论的正确性，另一方面验证了该系统的可用性和高效性。可用性和高效性。面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设
19、计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的实现电力通信平台的实现55.15.1系统开发工具系统开发工具 5.1.1 Protg 5.1.1 Protg：在在ProtgProtg本体开发平台上，对本体本体开发平台上，对本体知识库进行开发。知识库进行开发。 5.1.2 Myeclipse5.1.2 Myeclipse：MyeclipseMyeclipse时一个十分优秀的用于时一个十分优秀的用于开发开发J2EEJ2EE的的EclipseEclipse插件集合，插件集合， 5.1.3 Jess 5.1.3 Jess：JessJess原则上可以处理各种领域的推理任原则上可以处理各种领域的推理任务，只
20、要系统能够为务，只要系统能够为JessJess提供这个领域的特有领域规提供这个领域的特有领域规则和事实信息。则和事实信息。 5.1.4 MySQL 5.1.4 MySQL：MySQLMySQL时一个开放源码的小型关联式数时一个开放源码的小型关联式数据库管理系统据库管理系统面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的实现电力通信平台的实现55.25.2系统仿真结构系统仿真结构整个系统的仿真结构包含三个部分：模拟电力设备装整个系统的仿真结构包含三个部分：模拟电力设备装置，通信链路，模拟电力通信
21、平台。置，通信链路，模拟电力通信平台。5.35.3系统的功能测试系统的功能测试5.3.15.3.1协议适配功能测试协议适配功能测试5.3.25.3.2通信决策功能测试通信决策功能测试5.3.35.3.3数据分离与存储测试数据分离与存储测试面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的实现电力通信平台的实现55.45.4系统性能测试系统性能测试5.4.15.4.1通信协议适配测试通信协议适配测试面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设
22、设设计计计计与与与与实实实实现现现现电力通信平台的实现电力通信平台的实现55.4.25.4.2 通信决策性能测试通信决策性能测试面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现论文结构论文结构电力通信平台的实现电力通信平台的实现5电力通信平台的总体设计电力通信平台的总体设计2电力通信数据库的构建电力通信数据库的构建 3基于本体的电力信息推理与决策基于本体的电力信息推理与决策4结论与展望结论与展望6绪论绪论1面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设
23、设计计计计与与与与实实实实现现现现u本文创新点本文创新点 （1）设计了面向大数据的电力通信平台的总体框架，对面向大数据的电力通信平台的设计目标、需求和功能进行了研究和讨论，给出了电力通信平台的总体结构与其包含的各个模块，并介绍了各个模块的功能和起到的作用。对各个模块的细节设计进行了研究，给出了关键模块的详细设计和功能实现方式，提出了通信平台对于协议适配、数据识别、数据处理和数据存储的实现办法；（2）在传统通信系统数据库的基础上，设计了电力通信平台的数据库，分析了该数据库的设计需求和目标，并依据该需求和目标对数据库的结构和接口进行了研究和实现，并根据电力通信系统的实际应用情况，设计了数据库的数据
24、结构和表单，建立了数据结构的E-R图，分析了数据库的工作模式和流程，并利用Java实现了数据库的接口程序，验证了电力通信平台数据库的可用性和实用性；结论与展望结论与展望6面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现u本文创新点本文创新点 （3）提出了基于本体的数据分类和分析方法，将本体引入电力通信系统，对电力通信系统中传输的信息进行了建模，并根据该模型，对各种信息赋予了语义，结合相应的推理规则实现了对于信息的推理和分析，通过将本体技术引入传统的电力系统，刻画了各种数据之间的语义关系，克服了各种数据缺少语
25、义的缺点，通过预先制定的推理规则，可以得到各种隐含的知识，而利用这些隐含知识，能够对数据进行深入的分析和利用；（4）最后对面向大数据的电力通信平台进行了总结和展望，总结了论文中研究的主要内容以及取得的主要成绩，并就当前研究过程中仍然存在的主要困难，进行了阐述和说明，并对下一步的研究工作进行了规划，指明了下一步研究的方向。结论与展望结论与展望6面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现u本文不足本文不足 （1）通过测试发现利用软件实现的电力通信平台，在实际运行的过程中，仍然存在运行效率不高和性能瓶颈的问
26、题，在下一步的工作中，应当将部分功能移植到硬件平台，提高该部分功能的运行效率；（2）在本文的研究中，已经成功实现了电力通信平台与数据中心的联通和对接，然而如何利用数据中心强大的功能，提高电力通信过程的智能化、高效化水平，仍然有待于进一步的研究。结论与展望结论与展望6面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现 致谢致谢感谢母校；感谢母校；感谢导师团队，特别感谢感谢导师团队，特别感谢霍严梅副霍严梅副教授；教授；感谢同学友人；感谢同学友人；感谢答辩评审；感谢答辩评审；感谢家人；感谢家人；感谢自己！感谢自己！面面面面向向向向大大大大数数数数据据据据的的的的电电电电力力力力通通通通信信信信平平平平台台台台设设设设计计计计与与与与实实实实现现现现谢谢
