引言

智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)作為具有重要戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)，已引起世界各國的高度重視，我國政府不僅將物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)上升為國家戰(zhàn)略，而且在產(chǎn)業(yè)政策、重大科技項目支持、示范工程建設(shè)等方面進行了全面部署。電力物聯(lián)網(wǎng)融合了通信、信息、傳感、自動化等技術(shù)，在電力生產(chǎn)、輸送、消費、管理各環(huán)節(jié)，廣泛部署具有一定感知能力、計算能力和執(zhí)行能力的各種智能感知設(shè)備，采用基于IP的標準協(xié)議，通過電力信息通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息安全可靠傳輸、協(xié)同處理、統(tǒng)一服務(wù)及應(yīng)用集成，從而實現(xiàn)電網(wǎng)運行及企業(yè)管理全過程的全景全息感知、互聯(lián)互通及無縫整合。

雖然電力物聯(lián)網(wǎng)已有不同程度的應(yīng)用，包括變電站、輸電線路、用電信息采集、能效管理等，但是由于感知層標準化待完善、各應(yīng)用系統(tǒng)的通信方式及規(guī)約不統(tǒng)一以及應(yīng)用數(shù)據(jù)分散，導(dǎo)致感知層設(shè)備接入困難，通信能力以及可靠性達不到電力物聯(lián)網(wǎng)的要求，以致于上述應(yīng)用都是不同形態(tài)的應(yīng)用，從而構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺的想法應(yīng)運而生。

通過上述業(yè)務(wù)系統(tǒng)的知識積累和特定的業(yè)務(wù)解決方案,基于“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一實施”的原則構(gòu)造平臺，封裝業(yè)務(wù)邏輯，建立數(shù)據(jù)標準化模型，在感知層建立統(tǒng)一信息模型，具體包括統(tǒng)一標識、統(tǒng)一語義、統(tǒng)一數(shù)據(jù)表達格式等；網(wǎng)絡(luò)層制定統(tǒng)一通信規(guī)約等；應(yīng)用層實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲管理及統(tǒng)一服務(wù)，最大限度實現(xiàn)知識復(fù)用，并且通過平臺的自我完善、不斷豐富和發(fā)展，平臺可以構(gòu)筑行業(yè)軟件產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)標準化使得數(shù)據(jù)的擁有者和使用者，對數(shù)據(jù)有著共同、一致和無歧義的理解；這個過程就需要對感知層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)進行提取和抽象，發(fā)掘數(shù)據(jù)標準化的原則，參照電力物聯(lián)網(wǎng)編碼標準定義數(shù)據(jù)標準格式，達到平臺的數(shù)據(jù)標準化格式傳輸?shù)哪康摹?

標準化不僅確保描述對象的一致性和準確性，還大大加強了其在系統(tǒng)間和環(huán)境間的實用性和共享性。

綜上，物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺功能包括建立感知層的統(tǒng)一信息模型，通過統(tǒng)一通信規(guī)約向應(yīng)用層提供統(tǒng)一服務(wù)，經(jīng)過統(tǒng)一標準化，提升平臺對外接口的一致性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮啽阈?，更加加大了平臺的規(guī)范性，為未來拓展業(yè)務(wù)奠定基礎(chǔ)。

1數(shù)據(jù)標準化

數(shù)據(jù)作為信息的載體，要分析數(shù)據(jù)中包含的主要信息及數(shù)據(jù)的主要特征。也就是說，要研究數(shù)據(jù)的數(shù)字特征。研究數(shù)據(jù)就是對數(shù)據(jù)進行采集、分類、錄入、儲存、統(tǒng)計分析、統(tǒng)計檢驗等一系列活動的統(tǒng)稱。

數(shù)據(jù)元標準化是數(shù)據(jù)標準化的核心，是按一定的數(shù)據(jù)元設(shè)計規(guī)范對數(shù)據(jù)元的命名、定義、結(jié)構(gòu)、特性和描述重新進行定義的過程。標準數(shù)據(jù)元設(shè)計的好壞直接關(guān)系到數(shù)據(jù)標準化的質(zhì)量，關(guān)系到標準數(shù)據(jù)元的應(yīng)用推廣

數(shù)據(jù)元一般由三部分組成：對象類、特性和表示，關(guān)系如圖1所示。

對象類：將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的一系列特性和操作封裝，形成對象，與客觀實體有直接對應(yīng)關(guān)系，一個對象類定義了具有相似性質(zhì)的一組對象；通過對象以及對象之間的關(guān)系反應(yīng)問題域中固有事物及其關(guān)系。

特性：是對象類所有成員共有的特征，它用來描述和區(qū)別對象，構(gòu)成對象類的內(nèi)涵。

表示：可包括值域、數(shù)據(jù)類型等。數(shù)據(jù)元包含數(shù)據(jù)元概念和表示兩部分。一個數(shù)據(jù)元概念聯(lián)合一個表示，就產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)元。數(shù)據(jù)元和數(shù)據(jù)元概念間存在多對一的關(guān)系，多個數(shù)據(jù)元可以共享一個數(shù)據(jù)元概念。但是，數(shù)據(jù)元與表示之間的關(guān)系是一對一的關(guān)系，因為數(shù)據(jù)元中的特性有且僅有一個表示。

當(dāng)一個特性和一個對象類建立關(guān)聯(lián)時，就產(chǎn)生了一個數(shù)據(jù)元概念，是一對一的關(guān)系。

同實體關(guān)系類的數(shù)據(jù)模型相比，模型中的實體相當(dāng)于數(shù)據(jù)元中的對象類，而實體的屬性則相當(dāng)于數(shù)據(jù)元中的特性和表示。

1.1數(shù)據(jù)元標準化方法

對于以現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫為主的領(lǐng)域中科學(xué)數(shù)據(jù)共享來說，數(shù)據(jù)元和屬性提取的方法上亦采用“自下而上”的方法為主。

1.1.1數(shù)據(jù)元提取

數(shù)據(jù)元提取采用以下步驟：

首先是業(yè)務(wù)需求分析，包括流程分析、業(yè)務(wù)建模、收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并確定數(shù)據(jù)需求?？梢圆捎谩白陨隙隆钡姆椒?在業(yè)務(wù)流程和功能分析的基礎(chǔ)上，通過建模分析，來確立關(guān)心'‘對象”。

其次是基本數(shù)據(jù)集設(shè)置，即確認數(shù)據(jù)需求確立的關(guān)心“對象”，通過對象類的特性以及相關(guān)表示的分析、歸納和整理,提出所需的數(shù)據(jù)元；將必需收集的數(shù)據(jù)按特性分成不同數(shù)據(jù)集，確定每個數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)項。

最后是數(shù)據(jù)元構(gòu)建，即對抽象的數(shù)據(jù)元，可按對象類詞、特性類詞以及表示類詞構(gòu)建數(shù)據(jù)元。

1.1.2數(shù)據(jù)元規(guī)范;化描述

數(shù)據(jù)元的規(guī)范化描述是指按國際或國家標準對于所提取的數(shù)據(jù)元的屬性進行描述，遵從的標準為GB/T18391.3-2001信息技術(shù)數(shù)據(jù)元的規(guī)范與標準化（第3部分）:數(shù)據(jù)元的基本屬性。但是，對于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)元的屬性描述，需要遵從物聯(lián)網(wǎng)的標準，比如IEC61850等，設(shè)備編碼需要遵從EPC、GSI等。

1.2數(shù)據(jù)元標準化模型

數(shù)據(jù)元的標準化模型圖如圖2所示。對于全新領(lǐng)域來說,數(shù)據(jù)標準化適用的方法為概念層到應(yīng)用層，該過程即是數(shù)據(jù)元提取的過程，由于對數(shù)據(jù)表示的理解是一致的，因此，可以進行有效的數(shù)據(jù)交換。

對于已建系統(tǒng)的領(lǐng)域來說，比較適用應(yīng)用層到概念的標準化方法，數(shù)據(jù)創(chuàng)建者在對信息系統(tǒng)及相關(guān)資源的數(shù)據(jù)分析梳理的基礎(chǔ)上，歸納整理出應(yīng)用數(shù)據(jù)元，并根據(jù)實際應(yīng)用，闡述數(shù)據(jù)元素在采集、分類、錄入、儲存、統(tǒng)計分析、統(tǒng)計檢驗等一系列活動中的約束條件；描述和定義各個屬性所需要的屬性約束要求，根據(jù)給定的命名和定義等形成應(yīng)用數(shù)據(jù)元，然后再按照應(yīng)用到概念的標準化方法得到數(shù)據(jù)元概念和值域。

通過數(shù)據(jù)元標準化模型可以保證數(shù)據(jù)元的質(zhì)量和用戶對應(yīng)用的理解一致性，更深層次地推進了數(shù)據(jù)元標準化的進程。

2物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺標準化方法

物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺的架構(gòu)圖如圖3所示。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)，也可將應(yīng)用層進一步抽取出核心處理層、功能層和應(yīng)用層。其中，核心處理層和功能層作為平臺的內(nèi)容；物聯(lián)網(wǎng)感知層作為平臺的數(shù)據(jù)源，通過整合綜合接入網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對各種類型感知裝置數(shù)據(jù)信息的分類總結(jié)，強化通用性和易處理性，為平臺的數(shù)據(jù)處理及大數(shù)據(jù)分析提供支撐；應(yīng)用層作為平臺的支撐層，通過平臺提供的Webservice接口，獲取整合分析后的各類終端數(shù)據(jù)。

由此可見，該平臺有感知設(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù),由于數(shù)據(jù)離不開數(shù)據(jù)對象和通信，因此平臺的數(shù)據(jù)標準化包括設(shè)備標準化、語義標準化（數(shù)據(jù)標準化）以及數(shù)據(jù)交換標準化。

數(shù)據(jù)交換標準化：該平臺可利用Webservice服務(wù)接口，采用XML的數(shù)據(jù)格式傳輸，各業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)資源,按需接入業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供標準化調(diào)用服務(wù)。

設(shè)備標準化：針對目前傳感器類型繁多的現(xiàn)狀，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一標識，平臺統(tǒng)一管理。

語義標準化：該平臺可根據(jù)感知設(shè)備類型不同、監(jiān)測數(shù)據(jù)類型和監(jiān)測項的不同，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸格式，解決因感知設(shè)備不同造成的互聯(lián)互通難題。

2.1數(shù)據(jù)交換標準化

針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換標準主要有PML、EDDL、M2MXML、NGTP等。其中，PML是實體標注語言，它是EPC（產(chǎn)品電碼）物聯(lián)網(wǎng)中交換信息的共同語言，用來描述人及機器都可以使用的自然物體的描述標準。EDDL是電子設(shè)備描述語言，它可以描述現(xiàn)場設(shè)備中的數(shù)據(jù)，以用于工程、調(diào)試、監(jiān)視運行和診斷。M2MXML是一種用于終端設(shè)備間的通信協(xié)議，它包含一個用于分析協(xié)議的、與語義無關(guān)的JavaAPI。NGTP是寶馬公司推出的開放式Telematics協(xié)議架構(gòu)平臺，它使用統(tǒng)一、開放的接口來區(qū)分Telematics服務(wù)供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)。此外，還有智能建筑領(lǐng)域的OBIX標準、公共安全與應(yīng)急領(lǐng)域的CAP標準以及PCM（脈碼調(diào)制）遙測技術(shù)的IRIG標準等。

綜上所述，現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換標準多數(shù)是針對某一特定領(lǐng)域或行業(yè)提出的，有一定局限性，當(dāng)前缺少的是一個統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換大集成應(yīng)用標準（或標準體系）。歐盟有關(guān)機構(gòu)正在進行數(shù)據(jù)交換標準融合的研究，目標是綜合考慮相關(guān)領(lǐng)域已有的基于XML的數(shù)據(jù)交換標準，以便為那些在不同的標準中語義上具有等價性。

XML是一種元數(shù)據(jù),是Internet環(huán)境中跨平臺的、依賴于內(nèi)容的技術(shù)，也是當(dāng)今處理分布式結(jié)構(gòu)信息的有效工具；它是用來描述數(shù)據(jù)的，側(cè)重描述什么是數(shù)據(jù),如何存放數(shù)據(jù)，用戶可以自定義標記，是一種支持多種應(yīng)用環(huán)境、跨平臺、跨空間的，與軟、硬件無關(guān)的處理信息的工具。XML將成為最普遍的數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぞ?，很適合網(wǎng)絡(luò)傳輸。它具有如下特點：

（1）XML可用于交換數(shù)據(jù)，使得可以在不兼容的系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)統(tǒng)一標準化轉(zhuǎn)換成XML格式會大大減少交換數(shù)據(jù)時的復(fù)雜度,還可以使這些數(shù)據(jù)能在不同的程序之間讀取、共享。

（2）XML提供了一種與軟件和硬件無關(guān)的共享數(shù)據(jù)的方法，因為XML是以純文本格式存儲的。

（3）XML可以用于創(chuàng)建新的語言。比如XML是WML語言的母親，WML是用于標識運行于手持設(shè)備上的Internet程序的工具，它就采用了XML的標準。

（4）XML可以在本地進行個性化計算和處理，這樣既減輕了服務(wù)端的負擔(dān)，還可以根據(jù)不同的用戶要求進行相應(yīng)的處理。

（5）XML支持局部更新，減少了數(shù)據(jù)傳量。

綜上，我們選用XML作為數(shù)據(jù)的傳輸格式，定義數(shù)據(jù)基本格式，統(tǒng)一標準，開發(fā)靈活性強、升級方便的應(yīng)用軟件。

2.2設(shè)備標準化

通過分析業(yè)務(wù)需求，利用“自上而下”的方法歸納平臺研究對象，可以抽象地分為兩類：監(jiān)測對象和被監(jiān)測對象。 平臺統(tǒng)稱為設(shè)備對象；監(jiān)測對象是測量被監(jiān)測對象的，是一 種所屬關(guān)系，通過這關(guān)系將兩種對象進行關(guān)聯(lián)。對象結(jié)構(gòu)如 圖4所示。

2.2.1設(shè)備編碼標準化

編碼是按一定規(guī)則對設(shè)備賦予易于計算機和人識別、處

理的代碼。

參照DL510《全國電網(wǎng)名稱代碼》、DL/T 495—2012《電 力行業(yè)單位類別代碼》、DL/T511《電站設(shè)備備品配件分類與編 碼導(dǎo)則》以及DL/T700《電力物資編碼》等標準，平臺設(shè)備編 碼設(shè)計可以基于分級分類細化原則進行。其結(jié)構(gòu)如表1所列。

代碼號可參照上述標準規(guī)定進行代號。比如某網(wǎng)省地市

公司變電站有監(jiān)測變壓器的溫度傳感器2個，則可標識為圖5 所示的規(guī)則圖。

2.2.2設(shè)備語義標準化

根據(jù)抽象出的設(shè)備對象，定義設(shè)備語義標準化結(jié)構(gòu)如下:

<device>

<deviceId> 設(shè)備標識 </ deviceId >

<deviceName> 設(shè)備名稱

</ deviceName >

<deviceType> 設(shè)備類型

</ deviceType >

<parentDevice> <parentDeviceId> 設(shè)備標識

</ parentDeviceId >

<parentDeviceName> 設(shè)備名稱

</ parentDeviceName >

<parentDeviceType> 設(shè)備類型

</ parentDeviceType > </parentDevice>

<other>

設(shè)備的其他基礎(chǔ)信息

</other>

</ device >

<!—設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

<?xml version= v1.0vencodings" UTF-8” >

平臺通過抽象，將監(jiān)測對象和被監(jiān)測對象建立統(tǒng)一數(shù)據(jù) 模型，實現(xiàn)設(shè)備的格式標準化，方便平臺的統(tǒng)一管理。

2.3數(shù)據(jù)語義標準化

語義標準化是對監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的數(shù)據(jù)和平臺經(jīng)過一系列 整合處理后的數(shù)據(jù)進行的標準化。

監(jiān)測設(shè)備的作用只是將數(shù)據(jù)采集并發(fā)送出去，沒有進行 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，提供更深層次的數(shù)據(jù)價值，所以平臺通過自定義 配置等對原始數(shù)據(jù)進行挖掘處理和分析，獲取更有意義的數(shù) 據(jù)并提供給應(yīng)用層。

由此抽象的數(shù)據(jù)對象可作為數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)報警對象, 對應(yīng)數(shù)據(jù)的狀態(tài)和對象結(jié)構(gòu)如圖6所示。

此時，定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)有別于對象結(jié)構(gòu)，因為對象 注重整體，數(shù)據(jù)傳輸注重個體，在XML數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將對 象信息打散，描述數(shù)據(jù)信息更有利于數(shù)據(jù)語義的標準化。

根據(jù)傳感器類型，可以將數(shù)據(jù)概括為報警類、數(shù)值類、信號量類。平臺為了區(qū)分這些數(shù)據(jù)并不增加 XML 傳輸格式的復(fù)雜度，平臺采用分開處理模式，對各類數(shù)據(jù)進行相應(yīng)標準化處理，具體如表 2 所列。

3結(jié)語

本文通過借鑒數(shù)據(jù)標準化方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，分析了 業(yè)務(wù)流程和平臺關(guān)心對象、特性和可能表示的前提下所需的 數(shù)據(jù)元和屬性，并對平臺對象進行統(tǒng)一建模和統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式, 以使得數(shù)據(jù)的使用者和擁有者對數(shù)據(jù)的理解無歧義。

20211023_61741f2090462__數(shù)據(jù)標準化在電力物聯(lián)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)用