通过知识图谱可视化展示电力系统设备信息与关系的方法

技术领域

本发明涉及电力系统可视化展示领域，具体的说是一种通过知识图谱可视化展示电力系统设备信息与关系的方法。

背景技术

随着电网生态系统的不断发展与扩大，电力系统设备的数量也不断上涨。仅在东北地区，就有近两千座变电站，几千条交流线路、母线等等，每个设备都有若干设备信息，设备与设备之间还有一些关系。在目前电力生产工作中，通常使用数据表的形式查询展示电力系统设备信息的相关数据，这种方式虽然容易理解，但是因为数据量大，数据复杂度较高，展示效果并不是很好，而且图表的形式无法明了的展现出设备与设备之间的关系，极大的降低了相关电力生产工作的效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种通过知识图谱可视化展示电力系统设备信息与关系的方法，解决了通过原有的数据表方式无法直观明了的展示电力系统设备信息与关系，无法便捷的进行相关数据整理查询工作的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

通过知识图谱可视化展示电力系统设备信息与关系的方法，使用了图形数据库及知识图谱，方法包括以下步骤：

步骤1：收集现场的电力系统设备的相关信息，对数据进行整理整合并存入数据库；

步骤2：建立用于在图形数据库中展示电力系统设备相关信息与设备间关系的数据节点与网络关系；

步骤3：将用于展示电力系统设备相关信息与设备间关系的数据节点与网络关系导入图形数据库；

步骤4：建立图形数据库的查询语句段，输入目标数据并执行查询语句段，通过图形数据库的知识图谱可视化展示电力系统设备信息与设备间关系。

所述电力系统设备包括发电厂、变电站、线路、变压器、机组、母线。

所述电厂的设备信息包括发电厂名称、电厂类型、所属调度机构、投运日期、最高电压等级、行政区划、海拔、纬度、经度、联系电话、联系传真、电子邮箱、退运日期；

所述变电站的设备信息包括变电站名称、交流最高电压等级、直流电压等级、变电站类型、投运日期、行政区划、海拔、纬度、经度、退运日期；

所述线路的设备信息包括线路名称、投运日期、电压等级、线路全长、起点厂站、终点厂站、运行状态、退运日期；

所述变压器的设备信息包括名称、额定容量、所属厂站、投运日期、电压等级、运行状态、退运日期；

所述机组的设备信息包括名称、并入电网电压等级、所属发电厂、投运日期、最大出力、额定功率因数、额定容量、机端额定电压、调度机构、运行状态、退运日期；

所述母线的设备信息包括母线名称、所属厂站、投运日期、电压等级、运行状态、退运日期。

所述对数据进行整理整合并存入数据库包括：

在服务器上安装达梦数据库，新建一个达梦数据库；

为每个电力系统设备建立一张数据表，所述每个电力系统设备有唯一的主键设备ID，所述每个数据表包含对应的所有设备信息；

通过达梦数据库自带的数据迁移工具将收集好的电力系统设备的相关信息以Excel的形式导入建好的数据表中。

所述建立用于在图形数据库中展示电力系统设备相关信息与设备间关系的数据节点与网络关系包括：将每一个设备定义为一个节点，其设备信息定义为节点的属性，设备之间的关系作为节点间的关系。

所述发电厂与其下属的机组、变压器、母线之间是依次包含关系，变电站与其下属的变压器、母线之间是依次包含关系，线路与发电厂、变电站之间是连接关系。

所述图形数据库为Neo4j图形数据库。

所述图形数据库的查询语句为Cypher语句。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明展示的电力系统设备信息与关系是完全按照电力系统原有的电力系统设备信息与关系进行设计的，数据准确，全面，可靠性高。

2.进行图形数据库数据转换的工作完全按照设计好的程序在后台进行，无需特殊操作。

3.知识图谱节点与关系的设计有专业的电力系统人员参与，模型具有专业性、准确性。

4.知识图谱展示界面中，节点与关系的展示完全可控，操作界面使用便捷，数据查询高效，展示效果美观。

附图说明

图1是是本发明的方法流程图。

图2是通过Neo4j Browser展示的本发明设计的知识图谱样例。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示为本发明的方法流程图。

首先收集电力系统设备的相关信息，整合后将数据存入达梦数据库中。然后根据收集到的数据设计电力系统设备的知识图谱。设计好节点与关系后，通过Java程序将达梦数据库中的数据抽取出来存入Neo4j图形数据库中。最后使用Cypher语句查询出目标数据，然后通过Neo4j Browser将电力系统设备信息与关系展示出来。

数据收集为：收集电力系统设备的相关信息，主要包括发电厂、变电站、线路、变压器、机组、母线等。其中电厂的设备信息包括发电厂名称、电厂类型、所属调度机构、投运日期、最高电压等级、行政区划、海拔、纬度、经度、联系电话、联系传真、电子邮箱、退运日期等；变电站的设备信息包括变电站名称、交流最高电压等级、直流电压等级、变电站类型、投运日期、行政区划、海拔、纬度、经度、退运日期等；线路的设备信息包括线路名称、投运日期、电压等级、线路全长、起点厂站、终点厂站、运行状态、退运日期等；变压器的设备信息包括名称、额定容量、所属厂站、投运日期、电压等级、运行状态、退运日期等；机组的设备信息包括名称、并入电网电压等级、所属发电厂、投运日期、最大出力、额定功率因数、额定容量、机端额定电压、调度机构、运行状态、退运日期等；母线的设备信息包括母线名称、所属厂站、投运日期、电压等级、运行状态、退运日期等；

整合入库为：根据国家电网采用的软件国产化的原则，方法中使用的是电力系统常用的达梦数据库。预先准备一台服务器，在服务器上安装达梦数据库。安装完毕后，新建一个数据库，然后根据收集的设备信息设计并建立数据库表，每种设备对应一张数据表，每个设备有唯一的主键设备ID，每个数据表包含对应设备的所有设备信息。数据表建好后通过达梦数据库自带的数据迁移工具将收集好的设备信息以Excel的形式导入建好的数据表中。

设计知识图谱为：将每一个设备设计为一个节点，每一个设备的信息作为节点的属性，设备之间的关系作为节点间的关系，其中发电厂与其下属的机组、变压器、母线之间是依次包含关系，变电站与其下属的变压器、母线之间是依次包含关系，线路与发电厂、变电站之间是连接关系。

数据转换过程为：在预先准备好的服务器上安装Neo4j图形数据库。Neo4j的优势是嵌入式、高性能、轻量级，是使用最广泛的图形数据库之一。然后编写Java程序，通过程序将设备信息数据从达梦数据库中抽取出来，然后通过Neo4j图形数据库的Cypher语句将抽取出来的数据存入Neo4j图形数据库中。Cypher是图形数据库Neo4j的查询语言，就像SQL在关系型数据库中查询一样。

部分实现代码样例：

/*连接图形数据库*/

Driver driver＝createDrive()；

Session session＝driver.session()；

/*编写cypher语言，代表建立线路节点并将查询到的属性值赋予线路节点*/

session.run("MATCH(a:CIM_Acline{ID:{id}})DETACH DELETE a",parameters("id",id))；

String arg0＝"CREATE(a:CIM_Acline{ID:{id},线路名称:{name},电压等级:{voltage},线路全长:{length},起点厂站:{start_st_name},终点厂站:{end_st_name},投运日期:{operate_date},退运日期:{expiry_date},运行状态:{state}})"；

Mapmap0＝new HashMap()；

map0.put("id",id)；

map0.put("name",name)；

map0.put("voltage",voltage)；

map0.put("length",length)；

map0.put("start_st_name",start_st_name)；

map0.put("end_st_name",end_st_name)；

map0.put("operate_date",operate_date)；

map0.put("expiry_date",expiry_date)；

map0.put("state",state)；

Value arg1＝parameters("id",id,"name",name,"voltage",voltage,"length",length,"start_st_name",start_st_name,"end_st_name",end_st_name,"operate_date",operate_date,"expiry_date",expiry_date,"state",state)；

/*执行cypher语言*/

session.run(arg0,arg1)；

查询展示：在服务器上打开Neo4j图形数据库自带的可视化展示界面Neo4jBrowser，输入查询目标设备的Cypher语句，然后目标设备的节点就会展示出来。点击该设备节点，可以查看节点的属性，即设备的相关信息；展开节点，可以查看与设备有关其的其他设备，例如选择一个发电厂节点展开，即可查看到发电厂所有的所属线路、机组、母线等电力设备。如图2所示，为通过Neo4j Browser展示的本发明的知识图谱。

采用的部分查询语句样例如下：

样例1：MATCH(l:CIM_Acline)return l

说明：代表查询所有label为CIM_Acline的节点。

样例2：MATCH(a:CIM_Acline{ID:′9904011003010749′})return a

说明：代表查询ID为′9904011003010749′的label为CIM_Acline的节点。

样例3：match(l:CIM_Acline{节点名称:"兴岭#2线"})-[*..2]-(aaa)returnaaa,l说明：代表查询所有与节点名称为"兴岭#2线"关系距离为2的节点。