基于图数据库的电力设备全生命周期管理技术分析

厉炎均

（枣庄市中医医院，山东 枣庄 277000）

我国提出泛在物联网发展战略目标后，国网公司的电力设备管理部门已经构建相关信息管理平台，以电力设备各个侧面角度对设备采购、调度以及检修维护等方面展开全面管理，积累大量数据信息，为物资、调度等业务提供良好支撑。在国家电网中，电网运行以及电力设备属于核心资产，设备稳定运行情况对于电网安全、稳定运行具有直接影响，对电力设备全生命周期管理进行研究，对于电网稳定运行具有良好意义。

1 图数据库概述

在NoSQL数据库中，图形数据库属于一种重要类型，其借助图形理论储存实体的关系信息。另外，图形数据库也属于非关系数据库的一种。社会网络中，不同人之间关系即属于一种常见例子。采用关系型数据库并不能够对关系型数据进行有效储存，其查询缓慢、复杂，并不能够达到预期要求，但是，通过图形数据库可以对该缺陷进行有效弥补。

2 常见图形数据库类型

（1）AllegroGrap。AllegroGrap属于以W3c标准为基础，为资源描述框架进行图形数据库构建。其主要为处理Web语义以及链接数据而设计，在Prolog、RDFS++、SPARQL等方面具有良好使用性。AllegroGrap为FranzLnz公司研发的产品，该公司客户有美国国防部、NASA、Kodak、Ford、Pfizer等。

（2）FlockDB。Twitter为了分析关系数据建立了FlockDB。现代FlockDB的版本并不稳定，其对FlockDB是否属于图形数据库，还存在争议。FlockDB与其他数据库主要区别就是图的遍历，同时，Twitter数据模型无须遍历社交图谱。

（3）Neo4j。现阶段该数据库应用较为广泛，其为开源的。Neo4j社区版不断从AGPL许可协议向GPL协议方向转变，并且Neo4j企业版还是可以使用AGPL协议。通过Java即能够实现Neo4j，与ACID特性兼容，同时，对于Python、Ruby等编程语言也能够进行充分支持。

3 以图数据库为基础的知识存储方案

3.1 系统知识架构

对于电力设备的生命周期管理来讲，主要涵盖采购、运输、生产、存储、使用以及其他环节，具有庞大的数据量，采用何种方法对系统知识进行准确抽象处理，是建设电力设备生命周期管理系统的重要任务，见图1。

图1 系统的知识架构

系统中涵盖电网公司、运输公司以及设备生产企业等。运输公司涵盖不同的中转站，设备生产公司含有不同场站。

具有字符串与数值两类属性信息，可以借助产品类别以及技术参数开展搜索推荐。各个产品记录成品生产过程相关零件信息，结合序列号与批次号有效对应零件实例以及产品实例，可以顺利对设备质量展开追查以及检修工作。

3.2 知识关联图

通过上述知识架构能够发现，电力设备的管理数据来源涵盖三方面：（1）从设备生产公司搜集的设备参数、生产批次等。（2）从运输企业搜集的设备运送数量、目的地等信息。（3）从电网企业搜集的设备安装信息以及使用情况等。上述这些信息的关联度较高，各个设备的频次信息以及零件数量等，包含使用同批次零件设备的关系关联。如果想对一套设备生命周期的信息进行有效追踪，则需要全面收集该设备的零部件生产、组装投运等各个环节数据信息。

结合系统数据需求，并且为了对不同数据关联信息进行充分保留，为以后挖掘其隐含关系，该系统设计了电力设备数据关联图。对于图数据库，不同编号对应着不同设备实例，能够对设备类型对应属性进行关联，同时，能够对设备供应链信息进行直接关联，见图2。

图2 电力设备关联图

将储存结构设计成图，能够对深度为3的关联信息展开深度查询，充分强化质量溯源效率。比如，将某个设备设计为起点，借助对其连接运单信息进行查询，技能达到ID运单号节点，并对该节点中Instance Has Shipment边进行遍历，就能够获得同一批运输的电力设备。

3.3 以地理位置为基础的级联储存

系统中一些数据涵盖运输中转点以及公司场站等地理位置数据。

国网公司一般会选择大行政区分类管理子公司。所以，该系统借助图数据库进行级联地理知识结构进行设计。

大区是第一级，省级是第二级，市级是第三级，中转站/场站是第四级。使用边对低级别和高级别地点展开连接，在原始数据中低级别地理信息情况下，可以借助连接关系对高级别地理信息进行自动补全。

4 系统实现

该系统借助图数据库关联性，可以对非结构化、结构化以及半结构化数据展开可视化处理。基于已有知识架构，本系统通过query请求对功能模块数据进行获取，同时展开可视化处理，进而充分提高查询活动灵活性，保证数据易懂。

4.1 Query请求

请求可选参数主要涵盖以下类型：数值型、字符串型以及日期等。当前，设备管理平台中，查询请求并不能够对同一参数展开多选。该系统选择的查询请求，在同一参数方面选择结果并集，在不同参数方面，针对各个参数在结果方面进行交集处理。比如，在运输界面中，对公路运输、铁路运输等运输方式进行勾选，物品类型勾选成品，则在搜索结果中涵盖公路与铁路两种运输方式的成品。

4.2 系统功能

涵盖质量追溯、库存、生产、运输、推荐等功能模块。不同模块可以对数据各类关系进行分别展示，比如，推荐单元可以将设备类型与不同参数为起点，在页面上陈列不同的相关产品。

（1）产品推荐。在推荐单元中，能够挑选的所需产品类别以及页面布局类似图4。在页面左侧，设置筛选栏将此类设备可选参数显示出来。用户设定后，系统能够将全部满足要求的设备返回，通过设备名与图的形式显示结果。

电力设备生产厂商较多，各家企业产品的类型存在差异，一般只有专业才会对各个设备与相关技术参数进行全面掌握，在查看相应类别设备过程中，一般需要通过充足时间与人力对所需设备进行确定。但是，选择产品推荐模块能够根据类别与参数展开快速过滤，获得直观结果。

（2）供应链信息。涵盖库存、生产与运输三个模块。各个功能模块均含有左侧边栏，主要是提供筛选，用户可以快速过滤结果。

运输模块显示各个企业之间物流信息，借助地图形式实现展示。结点就是企业场站，边主要是对起点至终点的设备输送状态进行记录，同时，采用不同颜色实现区分，对任意线路进行点击就能够查看相关信息。另外，地图下方通过表格形式对运单信息进行罗列，点击后即能够进入信息页面，对运单中价值、重量等详细信息进行查看。生产模块主要是对系统产品基于某段时间中生产效率与合格率进行显示。对某个产品进行点击，即能够对该产品零件以及相应数量进行查看，还能够查看该产品的工厂生产线实际生产效率与合格率。一般会借助柱状图与表格形式实现展示。

对于库存模块，主要是将相关公司实际库存状态展示出来，在地图上显示场站位置。在地图缩放过程中，不同场站按照相应地理区分展开拆分以及合并处理。地图下方表格对设备状态以及入库时间等信息进行详细展示。

（3）质量追溯。该功能单元首先将场站中已经构建的设备信息进行显示，点选相应设备能够获得相应批次号以及序列号等，进而获得相关设备基本参数、零件信息以及零件供应链等信息。借助地图形式，并通过网页显示供应链信息，并通过左侧信息栏展示其他信息。

5 结语

综上所述，本文主要是以图数据库储存与关联性分析实现设备生命周期管理工作，界面易懂简洁，通过不同模块将电力设备不同阶段状态展现出来，同时，可以集中显示设备相关信息。在系统规模不断扩大过程中，会逐渐覆盖电力行业中所有相关企业，比如，电网公司、生产商以及供应商等，进而形成电力公司知识图谱，提供良好的智能服务。