基于大数据分析的船舶电力资源集中调度方法_刘林.pdf

第 31 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.31 No.2Feb.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言大数据的广泛应用是时代发展的重要动力，现代信息系统是实现大数据的重要支撑。在大规模生产和数据共享和应用的时代，以大数据为终极标志的信息社会拥有着真正庞大的人口和应用市场，这个市场是复杂的、高度变化的。中国正在探索大规模数据带来的问题的解决方案，大数据的解决方案是中国产业升级和提高效率的重要手段。海量数据的核心是探索海量数据库的独特价值。大数据的科学和社会价值在这里得到了体现。一方面，大数据可以转化为经济价值。另一方面，大数据可以应用于在商业和技术方面，如医学、政府、教育、经济、人文和社会。在大数据时代，应充分挖掘数据的隐含价值，加强对数据的分析。1 现状分析目前，中国船舶电力科学研究院正在对大数据在船舶电力测量中的应用进行研究，这也对大数据在船舶电力管理中的应用提出了挑战。在获取基础数据方面，由于多个方面的资料难以整合，因此需要进一步加强对专家资料的解读。获得外界有关资料比内部船舶动力管理数据的获取更为困难。德国作为世界工业大国，长期以来一直将大数据应用于船舶电力管理，但上述问题至今没有得到有效解决。主要原因是大数据是一种强大的集成技术，在船舶配电系统中，无论是系统建设还是应用开发，都需要多领域、多学科的合作1。从目前中国船舶动力系统的发展来基于大数据分析的船舶电力资源集中调度方法刘 林（西安交通工程学院，陕西 西安 710300）摘 要：随着船舶电网的不断完善，以及各种智能化传感器装置的应用，船舶电力系统中的数据以爆炸式的速度增加，同时也使得船舶发电行业进入了一个新的信息时代。尽管船舶电网数据有着较好的发展潜力，但其存在数据量大等问题。因此，需要建立调度平台，统一数据模型和全景调度数据，这对船舶电力调度的研究具有重要意义。关键词：大数据分析；船舶电力；调度方法 中图分类号：U665 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.02.036引用格式 刘林.基于大数据分析的船舶电力资源集中调度方法 J.船舶物资与市场,2023,31(2):112-114.收稿日期：2022-11-17作者简介：刘林（1974-），男，本科，助理工程师，研究方向为大数据网络工程。看，这方面的研究还处于起步阶段。因此，大数据在中国船舶动力管理中的应用还有很长的路要走。1.1 船舶电力大数据应用现状分析随着智能化电网的建成，各种传感器、视频、音频、智能设备等信息的收集设备被越来越多地用于船舶电力设备领域。船舶动态资料数量激增，船舶动态资料的构成也有很大差异。与其它工业领域类似，海洋电力工业已迈入了大数据时代。相对于海量数据的定义，海洋动态大数据这一新的理念更加宽泛。对船舶电力行业的各种资料进行全面的关联分析，可以看出其潜力。船舶电力企业在大数据时代的发展，以及船舶电力企业智能化改造的背景下，逐渐将其应用到企业的各行业中，以促进企业信息化、智能化。当前船舶电力系统的规划、船舶电力建设、运营和维护等方面的研究，可以有效地提高船舶电力系统的中长期预测精度。利用分散存储技术、并行计算技术、模式识别技术，对大量的现场图片进行识别与解析，对实时监测工程的安全隐患和进度具有重要意义。在船舶电力系统的实际运用中，采用了 B-分支 B 进行了 Downlink 预报，以及机器学习等大量的大数据，对配电网络中新能源的发电量与天气因子的相关性进行深入的研究。在电力系统的维修中，利用实时处理技术对电力系统进行实时监测，对电力系统的安全运行状况进行分析，从而为电力系统的安全管理提供了有力的依据。在船舶电网大数据的运用中，必须运用大数据存储、集成、计算与显示等技术，以增强大数据存储和处理的第 2 期 113 性能，拓展其在船电领域的应用范围，由此将加速船舶发电的智能化、信息化和网络化的进程。1.2 调控大数据现状分析由于数据来源的特殊性，其数据的组织与方式也不尽相同。例如，文件、XML 树、数据库表等，这些都代表了数据的不同结构。协作大数据具有的非结构特性，极大地制约了其资源的利用，从而阻碍了其潜力的发掘。如何统一不同类型的数据，是实现大数据技术协同研究和运用的关键技术。对数据进行收集、排序、分类、转换，形成一个完整的数据集合，为数据的检索和处理提供一个数据的统一视图。大数据技术的关键在于对数据中的相关知识进行有效的发掘，但是，由于海量的多源、异类数据不能相互交流、相互结合，使得数据的使用效率大大下降。舰载电源管理和控制系统主要有 10 多个应用软件，如SCADA，EMS，WAMS，PMIS，GIS，OMS 等，各 个系统都是单独工作的。不同的应用软件之间存在着不同的数据匹配问题，这对信息的分享以及对数据的潜在价值的发掘是不利的。各体系中的资料数量庞大，易于对有效资讯进行重写。根据多源异构数据的调节特性，利用多源异构的数据调节技术，并根据大数据的特性进行分析，统一管理，高效地进行数据挖掘与分析，获取有用的资料2。2 船舶电力调度大数据的应用随着经济水平的提升，我国正逐步加强对造船电网建设领域的改革和发展。近年来，特别是造船电力系统本身的要求和人们的要求，相关部门也加快了造船电力系统现代化的步伐。其中，最重要的是船舶电力管理大数据的应用。2.1 应用分析1）异常数据统计分析通过对大量的船舶电网故障数据进行统计和处理，可以实现对故障的自动提取，从而显示出误差和异常。船舶电力系统的误差与这些异常资料可以真实地反应电力系统的运行状况，从而为电力系统的运行提供可靠的依据。比如，装载一个突变的推动。该系统实时采集各地方站的负载进行分析，得到相应的负载分布。在船用电量急剧上升或下降时，系统将会自动产生负载的不正常数据，并以短消息告知相关人员。计算了船舶电力运行率、系统自动化通信现状、每月通信中断时间，并计算了一定时期内的船舶电力运行率。船舶电力运行率低，这说明了船舶电气自动化装置的故障或通讯线路出现了问题，为调度自动化的专家提供了借鉴。此外，远程控制故障、远程信号异常、远程测量异常和监控信号频繁出现等统计数据直接指出了船用电气自动化的基本资料存在不足，为进一步提升基本资料的自动化程度提供了依据3。2）电网运行数据可视化展示随着电网的不断发展，其容量越来越大，调度系统的实时监测也越来越迫切，相关的技术也越来越受到重视。该可视性函数从最高效的人机接口的观点来完成以上所描述的各项工作。该模型库包括舰船电力系统中各种装置的相关参数。在资料展示区内，能清楚地反映船舶电网规模、变电站数目、主变压器数目、线路数目等。风力发电、太阳能发电和火力发电的发电量可以将区域电力负荷集中在“负荷电力”区域，可采用日曲线和年曲线的形式，更直观、更方便地进行纵向比较。“设备运行”面板可显示环境油负荷率、母线超限等，并可一目了然地看到船舶电网设备的异常状态，“负荷控制”板可以实现对负荷的控制，有序用电，降低低频负荷。3）调度各专业精益化管理船舶电气主管部门的工作为船舶各个专业部门的管理工作搭建了一个一体化的平台。配置管理模块能够将设备超载监控、设备超载预报、设备超载数据等综合起来。配电网规划学能够将电力传输、变电站设备维护、油温负荷超标、电压超标、无功电压潮流综合起来。自动化系统可以从综合状态预测、工厂作业率、缺陷分析、智能提醒等方面获益，即使是部署集成管理，也得益于它的数据处理能力，如整体网络人力资源管理、部署评估、网站文章发布统计、会议室管理等4。4）停电事件综合查询分析大范围的断电不但会影响到船舶电力系统的稳定性，还会对电力系统的使用者产生不利影响，因此对造成停电事故的原因进行分析非常必要。要对停电次数、故障原因、采取的维修措施等进行详细的备案并生成报告，为以后的事故提供参考。如果是因为设备老化引起的停电事故，可以采取更换设备的方式来降低断电几率。2.2 应用效果1）随着大型船舶电气设备运行水平的提高，将船舶电力系统故障的可视化显示与断电事件的查询分析相结合，很容易发现船舶电力管理装置在运行中的缺陷和潜在风险，提前做好维修技术改造储备计划和应急准备，在充分发掘船舶电力系统运作规律的基础上，进一步探索和制定最优的船网运营策略，降低线损，提高船舶电网运行的可靠性。2）让管理专业人员站在一定的高度，运用大数据管刘林：基于大数据分析的船舶电力资源集中调度方法船舶物资与市场第 31 卷 第 2 期 114 理系统，全面控制各级管理系统，加强采购管理5。3 船舶电力调度自动化系统的构建途径在大数据时代，船舶配电自动化系统的安全防护体系是一个完整、综合的系统结构。在船舶建造过程中，可根据船舶配电自动化系统进行设计。如果在设计过程中发现不足，可以及时解决。这样能够保证船舶电力调度自动化系统的安全运行。3.1 实现系统安全解决现阶段船舶电力管理自动化系统的安全问题是船舶电力工业发展的必然趋势。完善船舶配电自动化系统的安全防护体系，可保证系统的安全，解决混乱的结构，保证船舶电力控制自动化系统的完整性，为今后的船舶安全使用打下良好的基础6。3.2 实现物理层安全船舶电网自动化系统的物理层安全主要包括通信安全和设备安全。通过使用通信设备，可以了解船舶配电网自动化系统接线的安全性和可靠性。此外，要确保通讯设备和船舶配电自动化系统的使用安全，必须从介质的安全、软件操作的准确性等多方面着手。3.3 实现网络安全做好船舶电力自动化系统的网络安全层保护工作，减少对系统的恶意或疾病攻击，确保船舶电力自动化系统的使用安全，促进船舶电力工业的快速发展。在构建船舶网络安全防护体系的过程中，开发科学合理的安全防护体系来保证网络安全。船舶电力管理自动化系统可以在信息的数据传输、存取、使用、分析和检索过程中得到严格控制，共享的数据可以安全地使用，避免程序和病毒的破坏，确保船舶电力管理自动化系统的安全，为人们提供一个安全稳定的电力环境，促进我国船舶电力工业的快速发展。3.4 实现管理安全定期对设备的安全性进行检查和测量。船舶电力调度自动化系统在检测和测量过程中发现问题，应采取有效措施加以解决，并实施船舶电力调度自动化系统的安全管理系统，对船舶电力调度自动化系统的有关部门进行管理。在当前社会经济的发展形势下，我国船舶电力控制自动化系统的网络安全仍然存在较大的隐患。只有解决这一问题，才能保证船舶电力工业的快速发展。同时，要加强船舶电力管理自动化系统网络建设，合理配置船舶电力线路资源，满足人们的电力需求。将大数据作为船舶电力管理自动化系统的重要支柱，作为更专业的船舶电能存储系统，才能从根本上保证船舶自动化系统的安全和电力管理的实现，保证人、财、物的安全，促进船舶电力业务的快速发展，提高社会经济效益7。4 结语随着船舶技术与船舶电力技术的不断融合，各种复杂的船舶电力调度系统应运而生。随着船舶数量和规模的增加，船舶电力设备的类型也越来越多样化。传统的船舶电力资源管理方法已不能满足目前船舶电力设备的配置要求。网络技术的发展推动了大数据分析技术的成熟。目前，大数据分析技术不仅可以有效地存储多个数据，而且可以根据客户需求进行数据分析，这种优势是传统的计算系统所不具备的。大数据分析是未来船舶动力资源管理必然采用的数据处理方法。参考文献：1 孙怀英，虞慧群，范贵生，等.大数据流计算环境下的低延时高可靠性的资源调度方法 J.华东理工大学学报(自然科学版),2017,43(6):855-862.2李颖.基于大数据的船舶船舶电力设备状态监测系统研究J.舰船科学技术,2018,40(2):98-100.3 崔振辉,赵剑慧,于洋,等.基于移动通信网络的舰船船舶电力设备线损检测研究 J.舰船科学技术,2019,41(4):103-105.4 许志广,刘建卿.基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计 J.舰船科学技术,2018,40(6):31-33.5 陈鸣妤.面向船舶船舶电力系统故障诊断的数据仓库与数据挖掘技术 J.上海船舶运输科学研究所学报,2022,4