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摘要:隨著計量信息化應用的持續開展，對計量數據的挖掘利用已經成為企業信息化建設的重要課題，而大數據方法為這一課題提供了有效的技術基礎。從大數據的計量數據應用出發，進行了計量數據倉庫相對獨立建設的計量數據采集與應用研究，并且通過與企業數據倉庫建立共享接口的方法實現了企業內部數據的有效共享，并以此為基礎開展了一系列計量信息服務的應用實踐，在取得預期效果的同時還積累了計量數據挖掘的知識體系和數據模式。

關鍵詞:大數據;計量;數據采集;數據挖掘;應用實例

0引言

能源計量和物資計量是企業管理的數據基礎，在信息技術不斷發展、企業信息化應用不斷深入的大背景下，計量信息系統項目不僅要滿足計量管理的基本要求，還必須考慮如何更好的發揮計量數據資源的作用，不斷拓展和提升計量信息服務水平，因此基于大數據的計量數據采集與應用就成為新一代信息技術條件下企業信息化的重要課題。發掘利用計量信息系統的應用成果，建設計量數據倉庫，實現與企業信息化其它領域的資源共享，為計量管理和企業管理提供適應大數據應用的信息化服務，已經成為計量信息化的重要發展方向。

1面向大數據的計量數據采集與存儲架構設計

開展大數據應用，既是對多年來企業信息化項目建設所形成的信息資源的發掘利用，又是對企業信息化項目的持續改進與完善。通常企業在計量信息化方面會建設有流體能源計量、電力能源計量和物資計量等一系列圍繞著計量管理業務的計量信息系統。這些計量信息系統項目都是以滿足不同計量類型或不同業務領域的計量工作為目標而開發建設的，為了適應企業管理的綜合分析與決策需要，就必須按照一定的主題對這些不同業務系統的數據進行挖掘處理，建設計量數據倉庫。建設面向大數據的計量數據采集架構體系，主要有以下工作內容:

(1)現有計量信息系統改造與完善。對現有的計量信息系統改造與完善的主要任務是為數據挖掘準備好“采集接口”，接口的核心內容是各計量信息系統為計量數據挖掘提供計量數據基礎模型與訪問方法。

(2)計量數據倉庫建設。在計量數據倉庫建設這一步，要確定系統所包含的計量管理及相關的主題域，然后對每個主題域的內容進行描述，描述的內容包括主題域的公共碼鍵、主題域之間的聯系和充分代表主題的屬性組。例如為能源成本管理主題服務的計量數據采集模型可以是“計量儀表編碼、計量數據采集時間、結算量”等屬性，而與之相配合的計量儀表管理模型應該有“計量儀表編碼、計量儀表名稱、量程、采集計量單位、品種代碼、供應單位代碼、使用單位代碼”等屬性。

(3)計量數據提取工具設計。將各計量信息系統所分散采集的計量數據提取到計量數據倉庫需要通過設計一個在數據挖掘領域稱為“ETL”的數據提取工具來完成。ETL是英文Extract-Trans-form-Load的縮寫，它是用來實現將數據從各計量信息系統的采集接口經過提取(Extract)、轉換(Transform)和加載(Load)至數據倉庫的三個基本過程。

(4)共享接口設計。為了能夠更加充分的利用計量數據，還需要提取ERP、MES等各類企業信息化系統的數據，通常可以建設一個共享接口來從企業數據倉庫提取計量管理所需數據，同時也通過這個共享接口為企業管理的其他領域提供計量數據。

2計量大數據應用的挖掘處理流程設計

對計量大數據進行應用就是用戶從一個特定的主題出發，經過定義主題、瀏覽數據、準備數據、生成模式、驗證模式、應用模式等過程，最后形成分析結果提交給用戶。

(1)用戶與定義主題。大數據應用中的定義主題，就是用戶從計量大數據應用的需求出發，利用各方面專家的經驗和知識庫中所積累的相關知識，再結合對數據倉庫和模式庫的了解來初步確定出解決具體問題的主題。

(2)瀏覽數據與準備數據。根據主題的需要，對數據倉庫中的相關數據進行檢索瀏覽與準備處理，在這個過程中還可能需要結合所掌握數據的情況返回到主題的定義。

(3)生成模式和驗證模式。在明確了主題并準備了數據之后，還需要構建完成主題所需要的一整套數據存儲模式(下面簡稱為“模式”)，模式中包含了對某一類數據的結構、屬性、聯系和約束的描述。模式的生成過程可以是從模式庫中篩選后再進行調整修改來實現，也可以結合應用需求來定義新的模式。對于生成的模式要進行驗證，如果驗證中發現問題也需要返回到定義主題階段。

(4)應用模式形成分析結果。利用經過驗證的模式對數據進行組織和處理，最后得出綜合統計分析的結果提交給用戶。在應用模式的過程中如果存在問題也是要返回到定義主題階段重新進行主題的調整。

3利用大數據的計量數據應用

3.1利用計量數據的綜合平衡分析結果，指導生產現場的能源管理工作

某公司下屬的一個生產廠生活水有5條入口主管和75條消耗支管，這些水管都安裝了計量表，其中除4條小口徑間歇用水管的機械表外，76條管路的水表都實現了自動實時的計量數據采集入網。在進行對生產作業區的能源指標考核時，入口主管的供應量(二級計量)與用水支管的消耗量(三級計量)總是出現超過40%的損失量，造成了廠部與作業區在管理上的矛盾，這類能源供應量與消耗使用量的不平衡問題是大中型制造企業常見的現象。為了利用計量信息系統中已經采集到的數據解決這類問題，首先確定了“能源二三級量平衡分析”的業務主題，結合計量數據倉庫中的數據存儲構建了如下的模式:計量管理{計量儀表代碼、能源品種代碼、計量級別、使用單位代碼}計量數據{計量儀表代碼、數據采集時間、結算數據}其中“計量管理”模式中存儲著每個計量儀表的管理屬性內容，而根據數據分析的不同要求，“計量數據”模式中對每個儀表數據的時間粒度可以為小時量、班量或日量。應用“計量管理”和“計量數據”兩個模式，以“計量儀表代碼”為關聯條件，以“能源品種代碼”、“使用單位代碼”和“數據采集時間”為數據檢索條件，以“計量級別”和“數據采集時間”為分類匯總條件，對該廠連續30天的生活水計量實時數據進行挖掘處理，可以得到如下的一組分析結果:平衡分析結果{計量級別、數據采集時間、小時量結算數據}“平衡分析結果”中的計量級別“二級量”對應實際入口量、“三級量”對應實際消耗量，數據采集時間為“年月日時”。然后可以利用EXCEL的圖表分析工具進行生活水供應與消耗的平衡分析。

3.2滿足成本核算的計量設施建設情況分析

為了更好的適應成本核算的要求，某公司計劃對現有的能源計量設施進行全面的擴充改造，項目實施前需要對現有的計量設施與成本核算要求的滿足情況進行調查。(1)首先從企業數據倉庫中提取了下列模式:能源成本數據{數據月份，能源品種代碼，核算單位代碼，核算成本中心代碼，能源使用量}(2)然后利用“能源成本數據”模式對12個月的實際數據進行分類統計挖掘，得知該公司目前有24個成本核算能源品種、29家內部二級能源成本核算單位，共設有197個三級成本核算的成本中心，還有45家外部能源轉供單位。通過對“能源成本數據”的處理生成了下列數據分析結果:能源核算單位與能源品種統計{使用單位代碼，能源品種代碼}能源核算成本中心與能源品種統計{成本中心代碼，能源品種代碼}(3)再從計量數據倉庫中生成下列模式:計量儀表管理{計量儀表代碼，能源品種代碼，計量級別，使用單位代碼，成本中心代碼}然后利用“計量儀表管理”模式提取出:使用單位與能源品種儀表統計{使用單位代碼，能源品種代碼，儀表計數}成本中心與能源品種儀表統計{成本中心代碼，能源品種代碼，儀表計數}(4)最后，按每個能源核算點至少需要有一塊計量儀表來考慮，分別對“能源核算單位與能源品種統計”和“使用單位與能源品種儀表統計”、“能源核算成本中心與能源品種統計”和“成本中心與能源品種儀表統計”進行對比分析，就可以得出該公司各能源品種滿足能源成本核算所需要的二級計量儀表和三級計量儀表的配備情況。在進行滿足成本核算的計量設施建設情況分析時需要考慮以下兩個因素:(1)根據工藝條件的不同，企業內部的一些二級計量儀表可以同時又是三級計量儀表。(2)對于有些臨時使用或用量較小的能源使用場所，考慮到設備安裝及運行維護成本的因素，采用估量或人工抄量的方法也是合理的。

3.3為企業管理服務的其它數據應用

利用企業數據倉庫與計量數據倉庫還可以開展更多的綜合統計分析工作。

例如:

(1)對于煉鋼和軋鋼等重點生產工序，可以通過生產數據與計量數據的結合，實現按冶煉爐次和軋制批次的重點設備成本核算。

(2)通過提取分析一條生產線上主要用電設備的實時用電量數據，可以形成該生產線的停機時間記錄，并利用它進行生產線的停機能源損耗統計分析。

(3)利用長期積累的生產數據和能源計量數據，編制從公司、生產廠、作業區到重點工序的能源計劃和能源考核指標。

4結束語

采用了計量數據倉庫與企業數據倉庫相對獨立又相互配合的方式開展了面向大數據的計量數據采集與應用研究，通過集成各個計量信息系統建設了計量數據倉庫，構建了與企業數據倉庫的共享接口，在計量數據的挖掘與應用中積累了初具規模的知識體系和數據模式。通過這樣的研究與應用不但促進了計量工作本身的不斷改進和完善，更是通過計量信息資源的挖掘利用為企業管理的多個領域提供了有效的計量數據服務。

參考文獻:

［1］劉智慧，張泉靈.大數據技術研究綜述［J］．浙江大學學報:工學版，2014，59(6):957－972.

［2］張鎖.基于計量管理的信息化技術應用［J］．工業計量，2016，26(6):18－21.

作者：周健 單位：本溪廣播電視大學