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市政行业新挑战:处理大数据

作者:华镕 罗克韦尔自动化(中国)有限公司2014.01.12阅读 4934

        数据是最基本的元素,也许是市政公司最宝贵的资产。然而,大多数市政公司仅使用他们拥有的很小一部分数据。目前正在讨论的“大数据”,我们看到市政公司正在努力挖掘潜力CONTROL ENGINEERING China版权所有,利用他们具有的这些财富推出新的想法,并产生新的价值。这不是小数据,市政公司可以从整个公共市政的无数系统和子系统获取数据,能够获得对整个城市基础设施方面的全面了解。这包括实时生成的结构化、非结构化和非操作性数据。市政公司还可以收集和使用大量来自外部(如气象台和金融市场)的数据。
        市政的运营每天都会产生大量数据,智能电网技术的部署会急剧增加这些数据量。数据产生在不同的地方,通常是职能部门,包括资产管理、电水气运营、客户服务,以及市政财务、合规监管、计划、设计、工程和维护。这些数据通常分散在不同的数据区,有些市政公司会在中央数据区不断同步和集中这些数据。
        市政数据的最大的生产者和使用者是那些数以亿计嵌入在设备中的传感器控制器,他们安装在建筑物、变电站发电机变压器和各种电水气输配网络的设备中。这些设备用连续或离散的方式与其他设备进行通信和互动,结合历史或实时数据,产生新的统计数据,这些就是市政公司数据资产。
        新技术的测量优势
        用大数据对现实电网进行性能预测,这项技术引起了高管们的注意,使用新技术还需要新的度量指标。市政公司还必须面对可再生能源、需求响应和分布式能源等所带来的不确定性。同时,还必须应对监管、劳动力老化、电网资产老化以及其他外部因素,如极端天气事件等。
        此外,随着智能电网的投资不断增加,政策制定者、监管者、客户、股东和市政公司都想利用测量新技术所带来的优势。这些优势包括:智能电网对其他系统是否提高了柔性?诸如灵活性、可控性CONTROL ENGINEERING China版权所有,可测性、可配置性、可调度性、可预测性、互操作性、可到达性、坚固性和安保性等。
        相关分析支持运行预测
        对人类-网络-物理系统(即智能电网和能源交换网络)进行因果分析比较困难,因为这种系统非常复杂,他们实际上是系统套系统(SOS),受众多的变量和现象影响。基于因果关系的度量对理解智能电网以什么方式运行非常有帮助。然而,这个环境充满了复杂性、不确定性和相互依赖性,可能不能用因果关系来识别和解释。

        另一方面,如果把大数据相关性分析与预测、统计和数据挖掘工具相结合,能够帮助市政公司发现:两个变量或两个度量的相关程度和一个量影响其他量的可能性。
        相关分析并不否定理解因果关系的必要性,而是提供了更多有价值的洞察力,预测什么会影响什么。有了这些信息,可以进行更深入的分析,更好理解问题的因果维度。
        通常,很强的相关性意味着两个变量之间的链接有更高的可能。这是一个由Kenneth Cukier和Viktor Mayer-Schonberger在《大数据》一书给出的重要特性。
        按照他们的说法,“相关性有助于我们把握现在,预测未来:如果A经常与B一起发生,我们需要观察B来预测A的发生。把B作为一个代理服务器,可以帮助我们捕捉A发生的可能性,甚至我们不能直接测量或观察A。它有助于预测A在未来可能会发生什么。”
        可以说,没有人能够绝对肯定地预测何时会发生停电,黑暗中客户的数量,大风暴后电网受灾的范围,电网恢复的时间,或是什么原因和什么时间会导致变压器爆炸。但是,通过使用预测度量和相关分析CONTROL ENGINEERING China版权所有,我们能够洞察有关此类事件发生的可能性。
        大数据和相关分析可用于解决因果关系不容易识别且不能解释的疑难问题。例如,如何确定哪些大城市中的井口需要检修以减少爆炸危险的隐患。
        在纽约市,联合爱迪生公司对其电网的历史大数据进行了相关分析,对城市的数百口检查井进行预测,按优先级进行维护,从而减少了火灾风险,提高了抗灾能力。

        大数据解决方案也可用来分析处理重大问题政策的功效,如全球气候变化、减少碳排放和跟踪碳足迹、颠覆性技术集成以及如何保护电网和其他重要基础设施免遭网络攻击。
        为了从数据资产中获取最大价值,市政公司必须超越收集和存储数据的原始动因。由于数据的可重用性和固有的适应性,他的价值是可以可扩展的。

        Larry Downes在他的《破坏的法律》书中对信息的再生属性进行了贴切的比喻。他认为,“信息不可能用完。一旦创建了它,它就可以一遍又一遍地使用。另外,很多新的信息来自其他信息,使其成为一种可再生资源。”
        数据的总价值取决于所有者找到创新方法使用他的能力。联合爱迪生公司的例子展示了数据的这些重要属性,使用几十年地下电缆和维修记录的信息,解决了一个与数据收集原始原因完全无关的问题。
        重塑商业和监管模型
        与联合爱迪生公司一样,其他市政公司和政府机构也积累了很多历史数据,在应用大数据概念和预测分析后,可以证明他们也是有价值的。
        颠覆性技术(如微电网和光伏屋顶)和行业重组(如零售竞争)打破了传统的市政公司商业模式,改变了发电、输电和用电的方式。使用相关分析和大数据分析,市政公司可以找到如何用现有的商业模式来适应不断变化的行业格局。
        市政公司的高层管理决策者们CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以通过预测分析,监测关键性能指标变化,然后做出最佳决策。
        北美电力可靠性委员会(NERC)、联邦能源管理委员会(FERC)和公共市政公司委员会等监管机构拥有数量巨大的历史数据。预测分析可以提供相关的洞察力:什么样的KPI是有效的测量;不同监管政策如何影响市政公司的绩效。监管机构还可以使用大数据概念设计出更好的电力市场。 NERC和其他监管机构能够挖掘他们的历史大数据,帮助更新和改进现有的可靠性度量,并制定新的标准。
        运行预测:下一件大事
        制作大数据需要在用途和价值上有新的想法。为了处理这些数据,市政公司将需要增加新员工,分析、处理和解释这些大而复杂的数据集。正如华尔街用有吸引力的“量化投资”来使大量的财务数据变得有意义,市政公司也需要招聘数据科学家、统计学家、可视化人才和认知工程师,亦或重新培训现有员工,以便于从日常的海量数据中获取更大价值。
        市政行业代表了一个大数据和预测分析时代的开始。最终,这个新时代将围绕做出更好的预测,从提高绩效上而最终获益。大数据和预测分析要针对市政管理和电网运营的不确定性CONTROL ENGINEERING China版权所有,提出具有新思维的度量。这将开创一种新的运行预测模式。可以预测电网和市政绩效的解决方案,以及从数据中获得更多的价值将是下一件大事情。
        编者按:
        所谓大数据,狭义上可以定义为难以用现有的一般技术管理的大量数据的集合。大数据难以管理的原因,可以用3V来描述即Volume(容量)、Variety(多样性)、Velocity(产生频率、更新频率)。从广义上来说,大数据可以定义为包括因具备3V特征而难以进行管理的数据,对这些数据进行存储、处理、分析的技术,以及能够通过分析这些数据获得实用意义和观点的人才和组织的综合性概念。

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