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用电信息采集是智能电网、智能小区的关键使能前端技术,系统实现对电力用户的用电信息进行自动采集、用户数据处理、共享,实现计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。当前的用电信息采集系统中前端采集设备数量庞大、种类繁多;采集的数据为海量的、高并发数据,与用户的智能交互需要使能业务过程和用户需求的按需定制能力,上述特征对通信系统结构、通信方式,数据库的存储和读写以及数据的计算均提出了较大挑战;也需要新颖的业务流程和用户需求的按需定制方式以支持系统的动态扩展。 为此,本文主要关注的研究问题是智能小区建设中用户用电信息数据的采集、管理和个性化业务定制方法的研究,主要工作和创新性贡献如下: 第一,对于前端信息采集系统而言,存在前置通信服务管理平台与业务应用系统耦合度太高,平台可维护性差,承载能力弱,部分信道长期满负荷运行和通讯成功率低,以及高新设备无法兼容老旧的通信平台的问题,为此,本文提出了具有相对独立性的前置通信服务管理平台,使其与业务过程解耦,提高了各子系统的可用性;提出了基于OSGI的具有松耦合、模块化特征的体系结构,增强了系统的可维护性和兼容性;提出了支持海量终端高并发、大容量的兼容接入的高可靠、高性能通信框架,支持各种电力现场电能信息的实时采集;提出了基于通信适配器的高适应性一体化终端接入技术,使各类异构设备无缝接入系统平台;提出了具有可靠性高、性能良好的前端设备通信协议。 第二,对于用户用电信息采集数据的管理方式而言,当前前置通信服务管理平台中存在着大量的数据资源,随着终端接入规模的大幅度增加,数据量也越来越大,对生产数据库的读写越来越频繁,原有的数据存储、计算、持久化机制已经落后并严重影响到生产数据库的正常运行,无法应对高并发大容量采集数据实时处理的问题。为此,提出了基于云计算的海量用电信息采集数据的存储框架,保障了数据的读写性能;提出了海量用电信息采集数据的并行计算方法,实现平台性能的有效提升,支持平台对应物理设备的灵活部署与装配;提出基于动态流量控制技术的用电信息采集数据的高效持久化方法,使数能据及时、有效地持久化到生产数据库中,平衡生产数据库的运行压力。在上述海量数据存储和处理架构下,提出了一种海量用电数据挖掘方法TMeans以发现用户的用电模式并据此对用户进行分类且能够细化至较小粒度,且基于MapReduce实现的TMeans可以有效地加快聚类过程。 此外,针对用电信息采集业务内容的异构档案数据,需要有一种平台无关的模型来表示档案,实现对异构的档案数据统一调度和处理,为此,本文提出了基于CMW的元数据模型及其同步机制实现了跨平台的元数据共享。 第三,对于业务流程和用户视图的个性化生成方面,现阶段前置通信服务管理平台的业务逻辑是预先设定、固定不变的,没有规划设计业务逻辑流程的概念,影响平台的灵活性和扩展性;对于不同的业务用户而言,需要的系统导航模式及导航信息都不相同,其经常使用和关心的功能的可定制性较差。为此,提出了支持柔性业务流程管理的按需定制技术,实现业务流程的动态再造与监管,支持业务流程的动态扩展;提出了基于Web挖掘的PORTAL个性化导航技术,以支持用户定制其所需功能和界面,生成个性化视图,满足其特定的使用需求。 最后,从系统的实现方面,阐述了系统的架构设计、系统的各类数据对象,以及前端数据采集服务的具体实现,系统通信信道的设计,针对不同类用户信息采集终端和电能表的设计,验证了本文所提出方法的效果,从系统的应用功能展示方面,验证了系统设计在系统负荷、用电方案的生成、用户使用体验方面的效果,说明了本文方法的有效性。