基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)

顏 濤 蔡美芳 謝瀟睿 楊東寧 趙偉杰

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 2.南昌工學(xué)院人工智能學(xué)院）

0 引言

相對于其他工程，電網(wǎng)工程項目更加繁雜，涉及的方面更多，工程結(jié)算審核系統(tǒng)面臨著巨大的壓力，如何提高結(jié)算審核系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理能力，使其更符合實際需要成為當(dāng)前研究的重點［1，2］。

當(dāng)前結(jié)算審核系統(tǒng)之所以在面對大數(shù)據(jù)時表現(xiàn)較差，主要原因在于對大數(shù)據(jù)的處理上，即當(dāng)前系統(tǒng)多采用集中式任務(wù)處理模式，因此單靠一個系統(tǒng)服務(wù)器的運算能力是無法處理過大的數(shù)據(jù)量的，最終造成系統(tǒng)響應(yīng)能力變差，需要運行很長時間才能給出反饋結(jié)果。針對這一原因，有效安排計算任務(wù)，分散系統(tǒng)運算壓力成為改善當(dāng)前結(jié)算審核系統(tǒng)處理性能的關(guān)鍵［3］。為此，設(shè)計了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)。以期提升電網(wǎng)工程竣工結(jié)算審核效率，降低電網(wǎng)工程結(jié)算審核壓力，促進電網(wǎng)建設(shè)。

1 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)

數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)在采集大量電網(wǎng)工程項目數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對項目數(shù)據(jù)進行分類整理，然后根據(jù)分類數(shù)目，在靠近結(jié)算審核系統(tǒng)中心服務(wù)器的邊緣布設(shè)邊緣網(wǎng)絡(luò)MEC服務(wù)器，將本身都屬于結(jié)算審核系統(tǒng)中心服務(wù)器業(yè)務(wù)分散給邊緣服務(wù)器，從而減輕系統(tǒng)中心服務(wù)器的計算負擔(dān)，在邊緣服務(wù)器完成結(jié)算審核后，將審核結(jié)果反饋給中心服務(wù)器，中心服務(wù)器再進行總結(jié)、歸納，最后將結(jié)算審核結(jié)果以報表或圖形的形式反饋給審核人員［4，5］。

1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計

電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)采用B/S三層架構(gòu)，有效提高數(shù)據(jù)處理性能［6］。三層結(jié)構(gòu)具體為采集層、處理層以及客戶端層。

1）采集層從工程竣工結(jié)算大數(shù)據(jù)源中提取、導(dǎo)入需要審核結(jié)果，從業(yè)務(wù)系統(tǒng)中集成支持審核結(jié)果的憑證數(shù)據(jù)，將其存儲到數(shù)據(jù)庫中［7］。

2）處理層把預(yù)結(jié)算項目劃分為若干組，并將分組任務(wù)分給邊緣網(wǎng)絡(luò)MEC服務(wù)器。在邊緣網(wǎng)絡(luò)MEC服務(wù)器中對預(yù)結(jié)算進行審核，并將審核結(jié)果反饋給系統(tǒng)中心服務(wù)器。系統(tǒng)中心服務(wù)器綜合各個邊緣服務(wù)器審核結(jié)果，繪制審核報表，給出預(yù)結(jié)算結(jié)果是否準確的判斷，以及指出審核存在偏差的數(shù)據(jù)，并給出原因分析。

3）客戶端層主要是系統(tǒng)與用戶交互層，將系統(tǒng)審核結(jié)果通過客戶端將結(jié)果顯示出來。

1.2 移動邊緣服務(wù)器組網(wǎng)方案設(shè)計

傳統(tǒng)集中式結(jié)算審核系統(tǒng)響應(yīng)變慢，多業(yè)務(wù)處理需要很長時間才能給予客戶反饋，影響了系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量［8］。針對上述問題，本文系統(tǒng)在原有系統(tǒng)服務(wù)器部署的基礎(chǔ)上，在靠近結(jié)算審核系統(tǒng)中心服務(wù)器的邊緣布設(shè)邊緣網(wǎng)絡(luò)MEC服務(wù)器，將運算任務(wù)調(diào)度給邊緣網(wǎng)絡(luò)MEC服務(wù)器，以緩解中心服務(wù)器壓力。基于SDN控制架構(gòu)設(shè)計移動邊緣服務(wù)器組網(wǎng)方案如圖1所示。

圖1 移動邊緣服務(wù)器組網(wǎng)方案

圖1a為底層物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，包含了各種基礎(chǔ)硬件設(shè)施，為實現(xiàn)與系統(tǒng)中心服務(wù)器相連，提供了接入方式，主要選取OpenFlow交換機作為傳輸節(jié)點，光纖作為傳輸鏈路，以一跳的形式，實現(xiàn)MEC服務(wù)器與中心服務(wù)器的連接。圖1b為組網(wǎng)方案的控制編排平面設(shè)計圖，控制編排平面主要部署在MEC服務(wù)器上，主要作用為：一方面對底層網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備進行管理；另一方面根據(jù)需求靈活組建邊緣網(wǎng)絡(luò)拓撲，緩解網(wǎng)絡(luò)延遲。

1.3 功能模塊設(shè)計

1.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

工程竣工結(jié)算與審核都需要以相關(guān)大數(shù)據(jù)作為支撐，如合同條款、工程項目和數(shù)量表、約定計價表、各項費用計取表、洽商變更記錄、各種設(shè)計和施工圖紙等。審核需要對涉及結(jié)算金額的數(shù)據(jù)一項項核對，因此首要功能模塊就是數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊中主要使用數(shù)據(jù)倉庫的ETL工具來完成。ETL工具從不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)當(dāng)中抽取工程結(jié)算元數(shù)據(jù)，然后集中到中間層，對其清洗、轉(zhuǎn)換、整理，最后加載到數(shù)據(jù)集市當(dāng)中，作為后期結(jié)算審核的憑證數(shù)據(jù)［9］。

1.3.2 數(shù)據(jù)壓縮存儲模塊

采集到的結(jié)算審核相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)模十分龐大，而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫空間有限，因此需要對數(shù)據(jù)進行壓縮處理，以方便系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲，緩解存儲資源不足的問題。數(shù)據(jù)壓縮存儲流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集模塊流程

1.3.3 項目分組模塊

step1：準備結(jié)算審核所需要的所有數(shù)據(jù)；

step2：確定項目分組劃分標準。在這里基于電網(wǎng)全生命周期來進行劃分，按照工程前期準備階段費用結(jié)算審核、施工建設(shè)階段費用結(jié)算審核以及電網(wǎng)工程竣工費用結(jié)算審核；

step3：確定三個項目分組各種費用名稱；

step4：以各種費用類型名稱作為聚類中心，將采集到的數(shù)據(jù)進行聚類；

step5：根據(jù)聚類結(jié)果將數(shù)據(jù)劃分到不同的項目小組。

1.3.4 審核任務(wù)分配與調(diào)度模塊

將項目分組結(jié)果其打包分發(fā)到邊緣MEC服務(wù)器上，每個邊緣服務(wù)器上負責(zé)一部分的核算任務(wù)。審核任務(wù)分配與調(diào)度如圖3所示。

圖3 審核任務(wù)分配與調(diào)度模型

1）用戶通過系統(tǒng)窗口發(fā)布結(jié)算審核任務(wù)。

2）系統(tǒng)對結(jié)算審核任務(wù)進行分析，并對任務(wù)分解，分成若干個子任務(wù)，實現(xiàn)任務(wù)分布式化。

3）將子任務(wù)提供給任務(wù)調(diào)度器。

4）將子任務(wù)按照分配策略，將任務(wù)分配給邊緣MEC服務(wù)器。

1.3.5 結(jié)算審核模塊

在各個邊緣MEC服務(wù)器中對分配到的任務(wù)進行處理，實現(xiàn)一部分的結(jié)算審核，然后將結(jié)果反饋給中心服務(wù)器。中心服務(wù)器進行進一步的歸納和整理，完成結(jié)算審核確認。結(jié)流程如下：

step1：登錄系統(tǒng)；

step2：是否是結(jié)算管理員；

step 3：結(jié)算數(shù)據(jù)與預(yù)結(jié)算結(jié)果錄入；

step 4：預(yù)結(jié)算結(jié)果是否準確？預(yù)結(jié)算結(jié)果準確，則進行結(jié)算審批確認。否則，進入下一步；

step5：結(jié)算偏差分析；

step6：修改原報金額；

step7：錄入核減內(nèi)容以及金額；

step8：審核后的金額錄入。

step9：判斷審核后結(jié)算金額小于預(yù)算金額，進行結(jié)算審批確認，并錄入日期與日志。否則，回到step5重復(fù)執(zhí)行。

通過審核，能準確判斷預(yù)結(jié)算是否準確，明確存在偏差的部分，以便進行核查和糾正，最終呈現(xiàn)一份較為精準的工程竣工結(jié)算表。

2 系統(tǒng)性能測試與分析

2.1 仿真測試參數(shù)設(shè)置

以某已經(jīng)竣工的電網(wǎng)工程為例，借助工具Loadrunner進行系統(tǒng)性能測試，并與集中式結(jié)算審核系統(tǒng)進行對比實驗，參數(shù)如表1所示。

表1 仿真測試參數(shù)設(shè)置表

2.2 任務(wù)分配

將1280個審核任務(wù)分配給4個MEC服務(wù)器和1個中心服務(wù)器，分配結(jié)果如圖4所示。

圖4 審核任務(wù)分配圖

2.3 評估指標

（1）響應(yīng)延遲

響應(yīng)延遲是指用戶從輸出操作指令到系統(tǒng)給出反饋之間的時間差值。其平均值計算公式如下：

式中，Δt代表平均響應(yīng)延遲；T1代表操作指令輸出時間；T2代表系統(tǒng)反饋時間；n代表操作指令數(shù)量。

（2）吞吐量

吞吐量是指單位時間內(nèi)系統(tǒng)能夠處理的任務(wù)數(shù)量。

（3）并發(fā)數(shù)

并發(fā)數(shù)是指在一段時間內(nèi)允許用戶同時登錄的數(shù)量。

2.4 結(jié)果與分析

相同測試條件下，利用所設(shè)計的系統(tǒng)以及集中式結(jié)算審核系統(tǒng)進行結(jié)算審核，然后統(tǒng)計審核過程中平均響應(yīng)延遲、吞吐量以及并發(fā)數(shù)。結(jié)果如表2所示。從表2可知，本文系統(tǒng)的響應(yīng)延遲更短、吞吐量以及并發(fā)數(shù)更大，比集中式結(jié)算審核系統(tǒng)表現(xiàn)要好，說明通過將任務(wù)分散出去，能有效提升系統(tǒng)的運算能力，更適用于電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核工作。

表2 系統(tǒng)性能測試結(jié)果

3 結(jié)束語

綜上所述，為滿足各地用電需要，通過電網(wǎng)工程建設(shè)，可以使電網(wǎng)覆蓋面更廣泛。然而，電網(wǎng)工程項目繁雜，當(dāng)工程竣工后，結(jié)算審核工作量巨大。為此，設(shè)計基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)工程竣工結(jié)算自動審核系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集到的大數(shù)據(jù)來驅(qū)動結(jié)算自動審核的完成。最后對系統(tǒng)進行實現(xiàn)與測試，測試結(jié)果證明本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力更強。然而，本系統(tǒng)測試中，僅是進行仿真測試，而現(xiàn)實情況下，數(shù)據(jù)量更是龐大，因此有待進一步實踐測試。