CN111953771A - 一种配电物联网管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电物联网管理***，包括物联网关模块、设备孪生模块、任务管理模块，设备孪生模块分别与任务管理模块和物联网关模块相连；任务管理模块用于向设备孪生模块下发对配电终端设备工作状态信息进行更新的任务指令，设备孪生模块将接收的任务指令发送至对应的配电终端设备，物联网关模块用于将配电终端设备的工作状态信息发送至设备孪生模块，设备孪生模块用于将工作状态信息进行虚拟映射，实现对配电终端设备的监测控制。本发明提供的***，通过设备孪生模块实现了在配电物联网管理***的信息空间对配电终端设备进行完全的虚拟映射，使电力用户可以在信息空间对各配电终端设备进行预运行和管理。

Description

一种配电物联网管理***
技术领域
本发明涉及安全工具监控技术领域，具体涉及一种配电物联网管理***。
背景技术
配电物联网管理***可以实现链接管理、数据处理、设备管理、应用管理和标识管理等功能，配电物联网管理***是支撑配电物联网应用的前提。现有技术缺乏一种对配电物联网中的配电终端设备进行即插即用，且进行便捷安全管理的配电物联网管理***。
发明内容
本发明的目的：提供一种能对配电物联网中的配电终端设备进行即插即用，且进行便捷安全管理的配电物联网管理***。
技术方案：本发明提供的配电物联网管理***，用于对配电物联网中的各配电终端设备进行管理，配电物联网中的各边缘代理和各配电终端设备一一对应连接，配电物联网管理***通过各边缘代理分别和与各边缘代理相对应的配电终端设备相连；其特征在于，配电物联网管理***包括物联网关模块、设备孪生模块、任务管理模块；
任务管理模块和设备孪生模块相连，设备孪生模块和物联网关模块相连；物联网关模块构成配电物联网管理***中与各边缘代理相连的连接端；
任务管理模块用于向设备孪生模块下发对配电终端设备工作状态信息进行更新的任务指令，设备孪生模块将接收的任务指令通过物联网关模块、并经相应边缘代理发送至对应的配电终端设备；物联网关模块用于向设备孪生模块发送孪生检索指令，并将配电终端设备的工作状态信息发送至设备孪生模块，设备孪生模块用于将各配电终端设备的工作状态信息进行虚拟映射，实现对配电终端设备的监测控制。
配电物联网管理***还包括运行监控模块；运行监控模块包括***监控子模块、设备孪生监控子模块、任务监控子模块；
***监控子模块和物联网关模块相连，***监控子模块用于通过物联网关模块获取各配电终端设备的工作状态信息，并对各配电终端设备的工作状态信息进行监控；
设备孪生监控子模块和设备孪生模块相连，设备孪生监控子模块用于对设备孪生模块和各配电终端设备之间的同步状态进行监控；
任务监控子模块和任务管理模块相连，任务监控子模块用于对任务管理模块下发的任务指令的执行状态进行监控。
物联网关模块包括安全认证子模块、负载均衡子模；
安全认证子模块用于对接入配电物联网管理***的各配电终端设备进行安全认证；安全认证包括对各配电终端设备的设备ID号的认证；
负载均衡子模块用于根据接入配电物联网管理***的配电终端设备的设备容量，以及接入配电物联网管理***的接入信息的信息容量进行接入服务均衡控制；设备容量包括接入配电物联网管理***的配电终端设备总数、并发数量；信息容量包括接入配电物联网管理***的数据信息的大小。
设备孪生模块包括设备互动子模块、孪生管理子模块、至少一个设备孪生子模块；
设备互动子模块，用于实现各配电终端设备和设备孪生模块之间的数据、信息的交互；
设备孪生子模块的数量和配电终端设备的数量相同，各设备孪生子模块和各配电终端设备一一对应；
孪生管理子模块，用于实现各配电终端设备和对应的设备孪生子模块之间虚拟映射关系的建立和解除。
配电物联网管理***还包括应用商店模块；设备孪生模块自应用商店模块中调用应用，并将调用的应用分发至对应的设备孪生子模块，进而对对应的配电终端设备进行应用安装或更新。
配电物联网管理***还包括痕迹管理模块；痕迹管理模块包括设备连接子模块、应用安装子模块、应用更新子模块、任务执行子模块、指令下发子模块；
设备连接子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备之间的连接信息；
应用安装子模块，用于记录各接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的应用安装信息；
应用更新子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的应用更新信息；
任务执行子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的任务指令的执行情况；
指令下发子模块，用于记录各设备孪生子模块对与其对应的配电终端设备下发的任务指令。
有益效果：相对于现有技术，本发明提供的配电物联网管理***通过物联网关实现了接入配电物流网管理***中的各配电终端设备在配电物联网管理***中的即插即用；通过设备孪生模块，实现了虚拟现实数字孪生技术，实现了在配电物联网管理***的信息空间对配电终端设备进行完全的虚拟映射，使电力用户可以在信息空间对各配电终端设备进行预运行和管理。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的配电物联网管理***的功能架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参照图1，本发明提供的配电物联网管理***包括运行监控模块、物联网关模块、设备孪生模块、任务管理模块、应用商店模块、数据路由模块、孪生数据存储模块、痕迹管理模块。
设备孪生模块分别与运行监控模块、物联网关模块、任务管理模块、应用商店模块、数据路由模块、孪生数据存储模块和痕迹管理模块单向或双向通讯。
孪生数据存储模块分别与数据路由模块、痕迹管理模块单向或双向通讯。
配电物联网管理***用于对配电物联网中的各配电终端设备进行管理，配电物联网中的各边缘代理和各配电终端设备一一对应连接，配电物联网管理***通过其中的物联网关模块和各边缘代理连接，通过各边缘代理和与各边缘代理相对应的配电终端设备相连。
物联网关模块包括安全认证子模块、负载均衡子模块、长连接服务集群子模块、短连接服务集群子模块和通讯管理子模块；
安全认证子模块，用于对接入配电物联网管理***中的各个配电终端设备进行接入安全控制，包括对各配电终端设备的ID号进行验证、对通信加密解密进行验证；
负载均衡子模块，用于对接入配电物联网管理***中的各个配电终端设备、接入信息的设备容量、信息容量的接入服务均衡控制；即：负载均衡子模块用于根据接入配电物联网管理***的配电终端设备的设备容量，以及接入配电物联网管理***的接入信息的信息容量进行接入服务均衡控制；设备容量包括接入配电物联网管理***的配电终端设备总数、并发数量；信息容量包括接入配电物联网管理***的数据信息的大小。
长连接服务集群子模块，用于对需要与配电物联网管理***保持长期稳定连接的服务集群进行监控管理；
短连接服务集群子模块，用于对不需要与配电物联网管理***保持长期稳定连接，只需要短信连接的服务集群进行监控管理；
通讯管理子模块，用于对接入配电物联网管理***中的各个配电终端设备和边缘代理的通信进行监控、管理，包括通信频率、带宽、速率配置。
设备监控模块包括***监控子模块、告警监控子模块、通讯监控子模块、任务监控子模块和设备孪生监控子模块；
***监控子模块对接物联网关模块，用于通过物联网关获取各配电终端设备的运行状态信息，进而获取告警信息和状态信息，从而对配电物联网中的各配电终端设备的运行状态进行监控；还用于对***的运行状态进行监控，包括***运行中使用或占用的线程、存储、显示灯信息进行监控，以及对***任务调度进行监控；
告警监控子模块，用于对接入配电物联网管理***中的各配电终端设备上报的各种告警信息进行显示；
通讯监控子模块，用于对配电物联网中的各类通讯接口、通信模块的运行进行监控；
任务监控子模块和任务管理模块相连，用于对配电物联网中各类任务的执行状态、任务执行资源占用、任务资源分配等情况进行监控；
设备孪生监控子模块，用于对设备孪生模块和各配电终端设备的一致性、同步状态等运行情况进行监控。
设备孪生模块包括设备互动子模块、孪生管理子模块和N个设备孪生子模块，N个设备孪生子模块按照1、2、3、……、N逐一编号；
设备孪生子模块的数量和配电终端设备的数量相等；各个设备孪生子模块和各个配电终端设备一一对应。
设备互动子模块，用于实现各配电终端设备和对应的孪生子模块之间的数据和信息的交互；
孪生管理子模块，用于实现各配电终端设备和对应的各孪生子模块之间的映射关联的关系建立、关系解除；
设备孪生子模块，用于负责虚拟孪生设备的不同功能的实现，所述N个设备孪生子模块构成整个设备孪生模块。
设备孪生模块还包括协议适配子模块、数据映射子模块、设备监测子模块；协议适配子模块根据通过物联网关模块发送的设备工作状态信息进行协议适配分析，并将相应的数据通过数据映射模块进行映射，进而通过设备检测模块实现对配电终端设备的工作状态信息的虚拟映射。
痕迹管理模块包括设备连接子模块、应用安装子模块、应用更新子模块、任务执行子模块、指令下发子模块、数据路由子模块；
设备连接子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电设备终端的连接信息；
应用安装子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电设备终端的应用安装信息；
应用更新子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电设备终端的应用更新情况；
任务执行子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电设备终端的任务执行情况；
指令下发子模块，用于记录配电物联网管理***对所管理的各配电设备终端的指令下发信息；
数据路由子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电设备终端与***数据通信的网络路由信息。
孪生数据存储模块包括配置状态数据子模块、档案数据子模块、采集数据暂存子模块；
配置状态数据子模块，用于存储孪生设备的各类配置状态数据，这些数据与真实物联设备状态数据一致；
档案数据子模块，用于记录孪生设备状态数据的历史信息；
采集数据暂存子模块，用于存储孪生设备的映射的物理设备当前的采集数据。
物联网关向边缘设备发送数据查询指令、控制指令，并接受各配电设备终端通过对应的边缘代理发送的设备的配置数据；
物联网关模块向设备孪生模块下发孪生检索指令；设备孪生模块向物联网关模块发送设备互动指令，用于更新同步孪生设备与各配电设备终端的关联状态；任务管理模块向设备孪生模块下发设备孪生模块的状态信息，需要与各配电设备终端的状态进行同步更新的指令，并向设备孪生监控子模块发送状态更新指令，更新设备孪生模块与物联设备的状态同步信息；
设备孪生模块自应用商店获取APP，并分发至对应的设备孪生子模块；
设备孪生模块向数据路由模块上报数据。
痕迹管理模块接收设备孪生模块的信息记录信息，记录接入配电物联网管理***的各配电设备终端的连接、应用安装、应用更新、任务制定、指令下发等物理设备的信息；
痕迹管理模块将设备的连接、应用安装、应用更新、任务制定、指令下发等物理设备的信息发送至孪生数据存储模块，孪生数据存储模块将其记录的设备孪生模块的历史数据上报至数据路由模块。
配电物联网管理***还包括安全接入管理模块；安全接入管理模块主要结合配电物联网云、管、边、端的业务安全需求，设计配电物联网网络安全防护体系架构，制定统一安全防护方案与技术管理措施，保障在满足电力行业相关业务应用需求与安全防护要求下，全面支撑配电物联网建设与技术演进。
安全接入管理模块是基于密码技术的，实现配电物联网“云、管、边、端”之间的身份认证和数据保护。建立统一标识体系，实现配电物联网设备的全生命周期管理。建立统一密钥体系，实现对配电物联网的安全密钥管理。建立统一监测体系，实现对配电物联网的安全监测管理。明确安全防护边界，采用物理隔离、逻辑隔离等防护措施，加强配电物联网的边界安全防护。
安全接入管理模块主要涉及到感知设备的安全接入和主站平台的安全接入。
感知设备的安全接入包括身份认证和密钥认证两部分：
身份认证：统一标识体系是配电物联网建设的基础，是实现配电物联网设备即插即用、互联互通、统一管理的关键。统一标识体系也需要为未来实现跨***、跨平台、跨地域之间的信息交互、异构***之间的协同和信息共享创造条件。所有终端传感器接入边缘计算网关之后，边缘计算网关都要对终端传感器进行身份认证，只有身份认证通过的终端传感器才可以接入。
密钥认证：配电物联网的统一密钥体系是配电物联网建设的重要组成部分，是安全的基础，是解决配电物联网设备安全接入、安全互联互通、感知信息隐私保护的必要手段。在主站配置所有传感器的app key，边缘计算网关会获取需要接入设备的app key。终端传感器接入之后，边缘计算网关对终端传感器进行app key认证，符合认证的才可以接入。
本发明提供的配电物联网管理***通过物联网关实现了设备的即插即用技术。设备的即插即用技术包括现场单元机CPS、***级CPS的资产管理、身份认证，根据物联网通信协议，设备入网时进行身份认证和功能配置，针对不同用户、不同类型的现场设备，定义统一的数据采集模型，支持软件定义终端的功能全适配，实现网络连接自动配置接入，实现即插即用。
本发明提供的配电物联网管理***，通过物联网关中的负载均衡模块实现了高并发连接管理技术。高并发连接管理技术负责保持与现场千万级CPS设备的通信连接管理，研究高可用性、高稳定性、易扩展性的数据高吞吐量数据路由服务，实现上下行数据中转，服务间数据消息接收和分发。
本发明提供的配电物联网管理***，通过设备孪生模块实现了虚拟现实数字孪生技术。虚拟现实数字孪生技术，用于实现现场物理终端设备在信息空间的虚拟映射。针对电力物联网平台接入管理的海量配电终端设备，其在配电物联网管理***的信息空间实现对配电终端设备或***进行完全的虚拟映射，使电力用户可在信息空间对各配电终端设备进行预运行，实现配电终端设备进行性能评估，实现将传感器等数据源在虚拟空间的实时映射，通过异常数据实现故障的精确快速的诊断和预测。
本发明提供的配电物联网管理***实现了多源数据聚合。基于现场用电管理设备的边缘计算及事件推送，提供秒级数据的实时监测能力，监测企业用户局域能源互联网、居民用户台区能源互联网的运行状态，在平台形成用户侧电网的现场运行内存影像，为营销供电服务、配电网/输电网运行调度提供实时运行数据。与现有技术相比，本发明提供的配电物联网管理***在现有物联管理平台的基础上，增加应用APP管理、监控运维、平台管理和场景展示等功能，并拓展了现有的用户管理、设备管理和前台展示等功能，***针对配电网实验场景功能验证、效果评估、改进方案设计等要求，设计研发多种实验功能验证应用APP，通过采用物联网云服务和边云协同能力，满足功能验证对实验终端设备的数据实时采集、信息快速处理和结果准确评估等要求；本发明提供的配电物联网管理***还具有应用弹性扩展、资源动态分配、***集约化管理等功能，全面提升配电网实验和功能验证的智能化管理水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种配电物联网管理***，用于对配电物联网中的各配电终端设备进行管理，配电物联网中的各边缘代理和各配电终端设备一一对应连接，配电物联网管理***通过各边缘代理分别和与各边缘代理相对应的配电终端设备相连；其特征在于，配电物联网管理***包括物联网关模块、设备孪生模块、任务管理模块；
任务管理模块和设备孪生模块相连，设备孪生模块和物联网关模块相连；物联网关模块构成配电物联网管理***中与各边缘代理相连的连接端；
任务管理模块用于向设备孪生模块下发对配电终端设备工作状态信息进行更新的任务指令，设备孪生模块将接收的任务指令通过物联网关模块、并经相应边缘代理发送至对应的配电终端设备；物联网关模块用于向设备孪生模块发送孪生检索指令，并将配电终端设备的工作状态信息发送至设备孪生模块，设备孪生模块用于将各配电终端设备的工作状态信息进行虚拟映射，实现对配电终端设备的监测控制。
2.根据权利要求1所述的配电物联网管理***，其特征在于，配电物联网管理***还包括运行监控模块；运行监控模块包括***监控子模块、设备孪生监控子模块、任务监控子模块；
***监控子模块和物联网关模块相连，***监控子模块用于通过物联网关模块获取各配电终端设备的工作状态信息，并对各配电终端设备的工作状态信息进行监控；
设备孪生监控子模块和设备孪生模块相连，设备孪生监控子模块用于对设备孪生模块和各配电终端设备之间的同步状态进行监控；
任务监控子模块和任务管理模块相连，任务监控子模块用于对任务管理模块下发的任务指令的执行状态进行监控。
3.根据权利要求1所述的配电物联网管理***，其特征在于，所述物联网关模块包括安全认证子模块、负载均衡子模；
安全认证子模块用于对接入配电物联网管理***的各配电终端设备进行安全认证；安全认证包括对各配电终端设备的设备ID号的认证；
负载均衡子模块用于根据接入配电物联网管理***的配电终端设备的设备容量，以及接入配电物联网管理***的接入信息的信息容量进行接入服务均衡控制；设备容量包括接入配电物联网管理***的配电终端设备总数、并发数量；信息容量包括接入配电物联网管理***的数据信息的大小。
4.根据权利要求1所述的配电物联网管理***，其特征在于，所述设备孪生模块包括设备互动子模块、孪生管理子模块、至少一个设备孪生子模块；
设备互动子模块，用于实现各配电终端设备和设备孪生模块之间的数据、信息的交互；
设备孪生子模块的数量和配电终端设备的数量相同，各设备孪生子模块和各配电终端设备一一对应；
孪生管理子模块，用于实现各配电终端设备和对应的设备孪生子模块之间虚拟映射关系的建立和解除。
5.根据权利要求4所述的配电物联网管理***，其特征在于，配电物联网管理***还包括应用商店模块；设备孪生模块自应用商店模块中调用应用，并将调用的应用分发至对应的设备孪生子模块，进而对对应的配电终端设备进行应用安装或更新。
6.根据权利要求5所述的配电物联网管理***，其特征在于，配电物联网管理***还包括痕迹管理模块；痕迹管理模块包括设备连接子模块、应用安装子模块、应用更新子模块、任务执行子模块、指令下发子模块；
设备连接子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备之间的连接信息；
应用安装子模块，用于记录各接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的应用安装信息；
应用更新子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的应用更新信息；
任务执行子模块，用于记录接入配电物联网管理***中的各配电终端设备的任务指令的执行情况；
指令下发子模块，用于记录各设备孪生子模块对与其对应的配电终端设备下发的任务指令。
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