電氣工程中大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效運(yùn)用

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[摘要]隨著我國工業(yè)化進(jìn)程以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)得到了一定程度的發(fā)展，現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，功能更為豐富，這對電氣工程的質(zhì)量提出了更高的需求。電氣工程作為建筑工程中不可分割的一部分，通過提升電氣工程的質(zhì)量管理，可以推動建筑工程管理質(zhì)量的提升。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展可以幫助電氣工程更為及時(shí)地獲取相關(guān)信息，同時(shí)通過進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣工程中存在的安全隱患，確保建筑工程的整體質(zhì)量。因此，筆者就大數(shù)據(jù)技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的問題進(jìn)行分析，并就大數(shù)據(jù)技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用策略展開論述，旨在為我國電氣工程的健康、可持續(xù)發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]大數(shù)據(jù)技術(shù)；電氣工程；運(yùn)用；問題；策略

1.大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于電氣工程中的功能定位

1.1全面提升信息化水平

我國住建部已經(jīng)提出建立工程質(zhì)量監(jiān)督管理機(jī)制，改變工程質(zhì)量監(jiān)督檢查模式，對工程質(zhì)量安全實(shí)施有效監(jiān)督，完成工程質(zhì)量監(jiān)管一體化工作平臺建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)庫、監(jiān)管一張網(wǎng)、管理一條線的監(jiān)管目標(biāo)，電氣工程在與大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合取得了顯著的成效。

1.2全面提升數(shù)據(jù)分析能力

將電氣工程與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，可以構(gòu)建電氣工程質(zhì)量管理系統(tǒng)，借助于信息化的管理手段及監(jiān)管模式對傳統(tǒng)的信息管理平臺進(jìn)行優(yōu)化，及時(shí)獲取企業(yè)內(nèi)外部數(shù)據(jù)，并將其反饋給相關(guān)部門，指導(dǎo)電氣工程的開展，為電氣工程的實(shí)施提供充分的理論支撐。

1.3全面提升數(shù)據(jù)支撐管理

電氣工程信息管理系統(tǒng)的核心在于對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、處理、分析以及挖掘，進(jìn)而從中獲取有價(jià)值的信息，指導(dǎo)電氣工程管理決策的開展，優(yōu)化企業(yè)的發(fā)展路徑。電氣工程與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，可以利用物聯(lián)網(wǎng)及傳感器網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)獲取電氣工程內(nèi)外部數(shù)據(jù)，幫助建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)更為全面、高效的管理模式。

1.4全面提升質(zhì)量管理依據(jù)

電氣工程中的相關(guān)數(shù)據(jù)是基于大數(shù)據(jù)提升工程質(zhì)量的依據(jù)，工程質(zhì)量的提升需要借助于工程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，參考全面的監(jiān)管圖像數(shù)據(jù)信息、了解多部門的檢測數(shù)據(jù)、獲取企業(yè)及時(shí)的施工數(shù)據(jù)等，通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與分析，為電氣工程監(jiān)管工作的開展提供重要保障，同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有較強(qiáng)的共享性，可以有效規(guī)避信息不對稱的現(xiàn)象，進(jìn)一步提升電氣工程的管理水平。

2.大數(shù)據(jù)技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用

2.1基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的用電數(shù)據(jù)異常分析

通過對電氣工程運(yùn)行過程中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，可以有效發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛在的故障，數(shù)據(jù)在挖掘過程當(dāng)中是存在不確定性、大量性以及不完全性，而這些特征會根據(jù)數(shù)據(jù)不同的特性進(jìn)行劃分，這也是有一定的復(fù)雜性。有一些信息還比較的模糊和隨機(jī)，其中所能夠提取出的信息也許具有潛在的價(jià)值，因此我們還需要小心的對待每個(gè)數(shù)據(jù)。借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對于用電過程當(dāng)中出現(xiàn)異常情況的檢測方法主要有兩種：其一是孤立森林算法的用電數(shù)據(jù)異常檢測；其二是決策樹算法的用電數(shù)據(jù)異常檢測。在第一種異常檢測算法中，首先需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗及降維，其次根據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)建異常檢測模型，模型構(gòu)建包括iTree的構(gòu)建以及孤立森林的構(gòu)建，iTree的構(gòu)造步驟如下：在六個(gè)日負(fù)荷特性指標(biāo)中隨機(jī)選擇一個(gè)特征；隨機(jī)選擇該特征的一個(gè)值k；根據(jù)每條記錄所對應(yīng)的信息特征來看，把特征當(dāng)中小于K值的記錄放在左分支上，其余大于等于K的記錄則放在右分之上。將左右分支的構(gòu)造進(jìn)行歸納整理，要滿足傳入的數(shù)據(jù)信息保持一條記錄，或者是將多條記錄放在一起達(dá)到一定的高度。這樣才能夠保證每次的過程都能夠滿足歷所有的iTree，然后就是在查詢的過程當(dāng)中，必須要將對象落到節(jié)點(diǎn)的位置上，讓其平均通過的長度計(jì)算保持在一定的差值之內(nèi)。最后再根據(jù)異差值的大小對用戶進(jìn)行評價(jià)，判斷該用戶是否為異常用戶。在第二種異常檢測算法中，基于決策樹的用電數(shù)據(jù)異常識別模型的構(gòu)建流程如下：首先構(gòu)建訓(xùn)練集，對電氣工程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用于對決策樹的訓(xùn)練，其次，我們還可以采取相應(yīng)的算法對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，然后再根據(jù)相應(yīng)的特征進(jìn)行劃分，計(jì)算每個(gè)分類當(dāng)中的信息增益根據(jù)計(jì)算得出來的最大值選擇闕值，之后再利用闕值劃分?jǐn)?shù)據(jù)集。再者生成決策樹，決策樹的根節(jié)點(diǎn)到葉節(jié)點(diǎn)都對應(yīng)一個(gè)分類規(guī)則，最后還需要對策書的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電氣工程進(jìn)度控制

形成科學(xué)的進(jìn)度計(jì)劃是實(shí)現(xiàn)進(jìn)度控制的基礎(chǔ)，在實(shí)際電氣工程中，外在環(huán)境與內(nèi)在要求的變化均會影響電氣工程進(jìn)度，為實(shí)現(xiàn)對電氣工程進(jìn)度的控制，可以引入大數(shù)據(jù)技術(shù)。時(shí)間目標(biāo)通常是指工期期限，是建筑項(xiàng)目合同內(nèi)指明的工程期限或者相關(guān)負(fù)責(zé)單位規(guī)定的時(shí)間期限，但電氣工程涉及的內(nèi)容較多，時(shí)間目標(biāo)的制定較為困難，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以綜合進(jìn)度情況、天氣狀況、工程難易水平以及施工技術(shù)等要素，更為科學(xué)制定出目標(biāo)。隨后為實(shí)現(xiàn)對進(jìn)度的監(jiān)控，需要將項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)的分解，明確各項(xiàng)任務(wù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以基于WBS理論，從粗至細(xì)地實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目活動的分解。在工程落實(shí)階段需要遵循一定的順序，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以挖掘出各項(xiàng)任務(wù)間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)人力、信息、資源等方面的線索，從而更為科學(xué)地制定出電氣工程先后次序。隨后還需要繪制網(wǎng)絡(luò)圖，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)畫出網(wǎng)絡(luò)圖具有以下的優(yōu)勢：首先，要準(zhǔn)確地表現(xiàn)出工作之間的狀態(tài)以及邏輯關(guān)系，其次需要在斷開網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，再沒有相應(yīng)的邏輯工作時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)部圖進(jìn)行科學(xué)分布。通過空間結(jié)構(gòu)，以地理信息作為基本特征，將公共設(shè)施的資源結(jié)合到城市管理當(dāng)中，該模式具有一定的節(jié)約資源綠色發(fā)展，能夠形成以地理位置為中心，將資源、管理信息等等作為業(yè)務(wù)支撐的基礎(chǔ)，為我國的電氣工程打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而保證了電氣運(yùn)輸以及工程的進(jìn)度。

2.3大數(shù)據(jù)技術(shù)在負(fù)荷特性分析與預(yù)測中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在負(fù)荷特性分析與預(yù)測中的應(yīng)用主要可以分為以下三個(gè)方面，首先是關(guān)聯(lián)規(guī)則法在負(fù)荷特性分析中的應(yīng)用。電力負(fù)荷特性除了會受到內(nèi)在自身因素的影響外，還會受到外在因素的干擾，負(fù)荷會表現(xiàn)出一定的規(guī)律性和波動性。關(guān)聯(lián)規(guī)則法是在龐大的數(shù)據(jù)中找出各數(shù)據(jù)項(xiàng)之間頻繁出現(xiàn)的聯(lián)系，并分析負(fù)荷特性與影響因素的相關(guān)性，指導(dǎo)電氣工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次是聚類分析法在電力負(fù)荷特性分析和預(yù)測中的應(yīng)用，聚類分析是將負(fù)荷數(shù)據(jù)與影響因素進(jìn)行聚類，聚類后的數(shù)據(jù)構(gòu)成了一組分類，某一類型的負(fù)荷聚在一起，它的負(fù)荷特性就會更好地呈現(xiàn)出來。再者是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng)用，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以模仿人腦進(jìn)行智能化處理，對非線性的規(guī)律具有自適應(yīng)的學(xué)習(xí)功能，在短期的負(fù)荷預(yù)測中可取得滿意的效果。

2.4大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用

隨著電力系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化程度的不斷提升，在電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出爆炸式增長的趨勢，大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入可以較好地實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的分析，為推動電氣工程與大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合，需要構(gòu)建相應(yīng)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電氣工程的控制，電氣工程實(shí)施的各個(gè)階段均是在電氣工程的監(jiān)管與指導(dǎo)下完成。首先，通過電網(wǎng)運(yùn)行過程中的調(diào)度，確保電網(wǎng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。其次，電力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，相關(guān)設(shè)備會產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并分析，可以有效的推斷出電力系統(tǒng)可以承受的負(fù)荷。再者，通過電氣工程信息管理平臺可以將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，從而在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)電氣工程中可能存在的故障點(diǎn)，消除系統(tǒng)中的安全隱患，保障電氣工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?；谏鲜鲆?，可以采用基于Spark技術(shù)的電網(wǎng)調(diào)度模型，架構(gòu)圖如圖1所示。

2.5大數(shù)據(jù)技術(shù)在配網(wǎng)管理及擴(kuò)張中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在配網(wǎng)管理中的應(yīng)用如下：首先是配網(wǎng)的多屬性，為確保配網(wǎng)的可靠性與安全性，進(jìn)行詳盡的資產(chǎn)管理是前提。借助于信息技術(shù)，打造功能相對完善的配網(wǎng)資產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)平臺。其次是基于配網(wǎng)資產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)對資產(chǎn)存量和增量的動態(tài)同步管理，為確保資產(chǎn)存量、增量與實(shí)際情況的一致性，需要反復(fù)的檢驗(yàn)。再者，配網(wǎng)資產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)平臺需要完全體現(xiàn)出配電網(wǎng)的每個(gè)設(shè)備及相關(guān)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，提升配電網(wǎng)的性能。大數(shù)據(jù)技術(shù)在配網(wǎng)擴(kuò)張方面的應(yīng)用可以從以下兩個(gè)方面考慮：首先，可以根據(jù)電氣工程項(xiàng)目所擁有的資產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)行分析，在用戶數(shù)量上能夠保持增長又可以減少成本。那么，我們就需要在配置資產(chǎn)時(shí)要有足夠的設(shè)計(jì)和預(yù)期，借助網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)的管理，能夠?qū)?shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，其次就是在配比的過程當(dāng)中需要整體來進(jìn)行設(shè)置和評價(jià)。結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)，科學(xué)分析出配網(wǎng)的實(shí)際承載能力，使配網(wǎng)處于高效、合理的運(yùn)行狀態(tài)下。配網(wǎng)管理與擴(kuò)張需要借助于各類傳感器，為確保各類傳感器的有效連接，首先是需要選擇性能較好的傳感器和操作器，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)要求進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，確保獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)與配網(wǎng)資產(chǎn)實(shí)體的各類屬性相結(jié)合，形成一個(gè)有機(jī)的參數(shù)描述體系。其次是在數(shù)據(jù)獲取之后還需要做好數(shù)據(jù)存儲工作，數(shù)據(jù)存儲是一項(xiàng)較為重要的任務(wù)，可以確保資產(chǎn)屬性時(shí)間沿革和電氣參數(shù)歷史沿革的有機(jī)統(tǒng)一，為電氣工程相關(guān)決策的開展提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐。

3.結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展為電氣工程質(zhì)量管理水平的提升提供了新的發(fā)展機(jī)遇，目前我國電氣工程質(zhì)量與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合仍存在一些問題，影響了電氣工程質(zhì)量的提升，筆者相信，通過不斷地實(shí)踐與探索，電氣工程與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合將更為密切，這也是我國未來建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。

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作者：宋浩宇 單位：中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院