CN115002035A - 基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力数据传输的领域，公开了基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其内容包括：根据传输任务包含的数据量大小的不同和传输时间的不同，设计不同的电力数据传输顺序，实现依级别有序传输，保障数据的时效性和可靠性；设计基于多不同等级的传输通道的反馈调节机制，调整正常数据的传输频率和更新异常数据的筛选算法，以计算结果数据的方式下载并部署到居民用户端，提高居民用户端传输数据的质量，减少传输通道的占有量，保障数据的时效性；设计数据传输的双向交互过程，实现居民用户端和电力控制中心的可靠通信，保障数据的可靠性。本发明能够合理高效的实现电力数据的传输。
Description
技术领域
本发明涉及电力数据传输的领域,尤其涉及基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法。
背景技术
在传统电力数据传输方案中，电力居民用户端采集到的数据将传输到主站统一集中处理，数据传输的场景比较单一简单。近年来，电力企业将边缘计算技术应用于电力服务***，高频采集用户的用电数据，这些用电数据会在居民用户端进行初步的异常判断，这样需要传输的数据由单一的“用电数据”变为“负载范围内用电数据”和“超负载用电数据”。与此同时，居民用户端也需要从电力控制中心获得在边缘进行计算需要的代码和参数配置，使得数据从单向的传输转换成双向的数据传输，即正常和超负载用电数据的传输和计算结果数据的更新下载。
申请号为CN200910101163.8的专利公开了一种远程抄表***的电力数据传输方法，该方法当远程抄表***采集新的电力数据时，正常工作主站接收所述新的电力数据，然后正常工作主站进行电力数据更新工作，正常工作主站将更新后的电力数据传输给备份主站进行备份，在正常工作主站接收新的电力数据之前，集中器先将所述新的电力数据传输给缓存模块进行缓存；正常工作主站接收新的电力数据是指，正常工作主站从缓存模块读取电力数据来接收新的电力数据；当正常工作主站将更新后的电力数据传输给备份主站进行备份后，缓存模块删除此次从集中器传输过来的电力数据并等待接收下次集中器传输过来的新的电力数据。
公开号为CN202110835485.6的专利公开了一种电力数据传输方法和***，该电力数据传输方法包括：获取加密模块发送的第一保护报文；第一保护报文由加密模块获取应用模块发送的第一请求数据，并基于国密算法对第一请求数据进行加密和完整性保护处理后生成；加密模块和应用模块内置于电力终端；基于国密算法对第一保护报文进行完整性校验和解密后，得到第二请求数据并发送至监测服务器；接收监测服务器发送的反馈数据，并基于国密算法对反馈数据进行加密和完整性保护处理后，得到第二保护报文并发送至加密模块；第二保护报文用于加密模块基于国密算法进行完整性校验和解密后，得到回应数据并发送至应用模块。本申请提供的技术方案有利于提高电力数据传输***的通信安全性。
但是，目前现有的方案中，无法应对不同级别传输的场景，更无法解决多种时效要求的数据同时传输的情形。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，能够合理高效的实现电力数据的传输。
实现上述目的的一种技术方案是：基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，用于进行居民用户端向电力控制中心的数据传输，传输的数据分为负载范围内用电数据和超负载用电数据，包括如下内容：
电力数据在进行开始传输前，利用电力控制中心对数据传输时的数据量大小和传输时间的要求，设计不同的电力数据传输顺序，其中，超负载用电数据的级别高于负载范围内用电数据，将不同类别用户的用电量数据放入对应的各不同等级的传输通道中，每一次进行数据传输前，实时调整传输通道中数据的级别，选取级别最高的数据进行传输；
电力数据在进行传输时，当部分传输通道中长期存在低级别的传输任务时，利用正负反馈的方法通知电力控制中心利用相应的检测算法进行异常检测，并将算法计算出来的结果传输到居民用户端，提高电力控制中心对异常数据的检测能力，减少传输通道的占有量，促进电力数据传输的效率；
在处理居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程中，首先通过居民用户端发送电量需求信号，电力控制中心根据相关需求信息，做出回应；下一步，如果需要进行数据传输，则将数据进行分类，按类别进行发送；传输完成后，居民用户端发送完成通告，通知电力控制中心数据传输完成；电力控制中心接收信号，并响应完成通告，数据传输过程结束。
所述检测算法，步骤如下所示：
步骤A1：计算正常数据传输任务产生的积压数据总量，表达式为：
其中，M表示正常数据传输任务产生的积压数据总量，m表示单位时间内正常数据传输任务产生的积压数据，e表示传输通道的带宽，t表示居民用户端和电力控制中心进行数据传输时的时间窗口；
步骤A2：从积压数据总量中提取积压的相关特征量，根据特征谱进行居民用户端和电力控制中心双向数据传输的自动分配，得到数据传输积压的关联度特征值，表达式为：
其中，C表示关联度特征值，
为增益系数，T表示积压数据的时长，z表示居民用户端和电力控制中心双向数据传输的特征量；
步骤A3：在关联规则引导下，得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的模糊度函数，表达式为：
其中，f表示模糊度函数，k表示数据传输通道的长度，l表示不同居民用户间的距离，μ表示数据传输过程的模糊聚类中心；
步骤A4：居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的能量损耗函数计算，表达式为：
其中，s表示传输路径，q1表示居民用户的位置，q2表示电力控制中心的位置坐标，d表示传输通道数据积压点与电力控制中心的距离，r表示传输通道的阻抗，
步骤A5：继而通过寻找其它传输通道的特征分布集得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输的均衡部署模型：
其中，V表示均衡部署函数，μi表示数据传输过程的第i个模糊聚类中心，n表示糊聚类中心总数，f表示模糊度函数，m表示积压的数据包综合，g表示传输通道分配的适应度函数，L表示特征聚类中心与所测样本的测度距离，B表示能量损耗函数。
进一步的，所述不同等级的传输通道包括以下五个等级，分别为第一级别传输通道、第二级别传输通道、第三级别传输通道、第四级别传输通道、第五级别传输通道从第一级别到第五级别，第一级别传输通道中传输任务的级别最高，第五级别传输通道中传输任务的级别最低；
第一级别传输通道：传输军队的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高；
第二级别传输通道：传输国有单位、事业单位的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高；
第三级别传输通道：传输大型企业的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高；
第四级别传输通道：传输小微型企业的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高；
第五级别传输通道：传输普通居民的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
进一步的，所述正反馈机制包括：当第四级别传输通道、第五级别传输通道中连续出现规定数量的正常数据传输任务积压，表明居民用户端的数据传输出现异常或者异常检测算法需要调整，居民用户端发出电量需求信号，完成通告电力控制中心更新算法和调整传输频率，并将算法计算出来的结果从电力控制中心发送至居民用户端。
有益效果：
本发明的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，为确保不同传输时间的电力数据在智能居民用户端和电力控制中心之间可靠传输，采用多不同等级的传输通道的数据传输方案，针对军队的电力数据、国有单位、事业单位的电力数据、大型企业的电力数据、小微型企业的电力数据、普通居民的电力数据级别的不同，合理调整电力数据的传输顺序，保障数据传输的效率；利用正负反馈的方法调整居民用户端对异常数据的检测算法和正常数据的传输频率，提升整体的运行效率。与传统的方案相比，本发明可以根据实际场景对电力数据时效性需求的不同，动态调整数据传输的级别，提升整个电力服务***的质量。另一方面，通过多不同等级的传输通道的正反馈机制，实时调整传输频率和更新相应的异常检测算法，提高居民用户端的异常检测效率和诊断能力，保证了居民用电的安全。
附图说明
图1为本发明的整体方法流程图；
图2为本发明的居民用户端和电力控制中心双向数据传输图；
图3本发明的检测算法流程图；
图4本发明的为传输通道级别示意图
图5本发明的为第一级别传输通道示意图；
图6本发明的为第二级别传输通道示意图；
图7本发明的为第三级别传输通道示意图；
图8本发明的为第四级别传输通道示意图；
图9本发明的为第五级别传输通道示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
本发明主要是为居民用户端和电力控制中心之间的电力数据传输提供解决方案。
如图1所示，居民用户端对用户的用电信息，进行高频采集压缩，定时抽取数据传输至电力控制中心，供电力控制中心确认居民用户端的运行状态和抽检用户的日常用电行为；另一方面，高频采集的数据经过异常行为检测，筛选出异常的用电数据，压缩成数据包，实时传输至电力控制中心，供电力控制中心进行进一步的判断；电力控制中心，根据实际部署场景的需求，对定时传输的频率和异常检测的算法进行更新，通过计算结果数据传输至居民用户端。居民用户端的异常检测的算法并不是固定不变的，电力控制中心根据近期收到的用电数据，基于机器学习的方法更新异常检测的算法，这些算法需要发布到居民用户端。居民用户端也会根据传输通道的状态，反馈至电力控制中心，及时调整异常数据的筛选策略，确保传输的多不同等级的传输通道满足时效性和可靠性的要求。
如图2所示，需要传输的电力数据主要包括三个类别：
居民用户端定时传输正常的数据，电力控制中心接收数据；
居民用户端传输异常的数据，电力控制中心接收数据；
居民用户端向电力控制中心发起完成通告，从电力控制中心下载计算结果数据。
电力数据的传输过程包括三个部分：多不同等级的传输通道的实现、正反馈机制和数据的双向传输。居民用户端会不断地采集数据，产生传输任务，并放入多不同等级的传输通道，选择级别最高的任务，通过双向传输机制，传输相应的数据。
如图3所示，检测算法，步骤如下所示：
步骤A1：计算正常数据传输任务产生的积压数据总量，表达式为：
其中，M表示正常数据传输任务产生的积压数据总量，m表示单位时间内正常数据传输任务产生的积压数据，e表示传输通道的带宽，t表示居民用户端和电力控制中心进行数据传输时的时间窗口；
步骤A2：从积压数据总量中提取积压的相关特征量，根据特征谱进行居民用户端和电力控制中心双向数据传输的自动分配，得到数据传输积压的关联度特征值，表达式为：
其中，C表示关联度特征值，
为增益系数，T表示积压数据的时长，z表示居民用户端和电力控制中心双向数据传输的特征量；
步骤A3：在关联规则引导下，得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的模糊度函数，表达式为：
其中，f表示模糊度函数，k表示数据传输通道的长度，l表示不同居民用户间的距离，μ表示数据传输过程的模糊聚类中心；
步骤A4：居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的能量损耗函数计算，表达式为：
其中，s表示传输路径，q1表示居民用户的位置，q2表示电力控制中心的位置坐标，d表示传输通道数据积压点与电力控制中心的距离，r表示传输通道的阻抗，
步骤A5：继而通过寻找其它传输通道的特征分布集得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输的均衡部署模型：
其中，V表示均衡部署函数，μi表示数据传输过程的第i个模糊聚类中心，n表示糊聚类中心总数，f表示模糊度函数，m表示积压的数据包综合，g表示传输通道分配的适应度函数，L表示特征聚类中心与所测样本的测度距离，B表示能量损耗函数。
如图4所示，不同等级的传输通道
在传输任务开始之前，根据任务产生时间的不同和传输内容的相关属性不同(数据的类别和生成时间等)，设计了五类级别，从第一级别到第五级别，第一级别传输通道中传输任务的级别最高，第五级别传输通道中传输任务的级别最低。
如图5所示，第一级别传输通道：传输军队的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，最先进入第一级别传输通道的任务级别最高。
如图6所示，第二级别传输通道：传输国有单位、事业单位的电力数据,同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
如图7所示，第三级别传输通道：传输大型企业的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
如图8所示，第四级别传输通道：传输小微型企业的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
如图9所示，第五级别传输通道：传输普通居民的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
居民用户端和电力控制中心之间的数据传输有3种类型：异常数据的传输、正常数据的传输和计算结果数据下载。
对于传输异常数据的任务，初始放入第二级别传输通道。当第二级别传输通道内的异常数据超过时效，则移入第三级别传输通道。
传输正常数据的任务将放入第四级别传输通道，并生成一个电量需求信号的传输任务(一个简短的信号)，放入第一级别传输通道。电量需求信号的主要功能是传输居民用户端的状态信息；通知电力控制中心定时传输的数据被推迟发送，需等待对时效需求更高的异常数据全部发送完毕，才发送。电量需求信号包含的主要需求包含居民用户端信息和正常数据的信息。
完成通告下载计算结果数据的任务将被放入第五级别传输通道。
正负反馈机制
异常检测算法实际效果较差、定期传输正常数据的频率过高、或者网络状况较差时，容易导致任务的完成速度低于任务的产生速度，低级别的正常数据和计算结果数据的传输任务被积压，需要利用正负反馈的方法，调整居民用户端的异常检测算法和传输周期，提升***的诊断效率，减少数据传输压力。
本发明在多不同等级的传输通道的基础上实现了正反馈机制。具体实现如下：
当第四级别传输通道、第五级别传输通道中连续出现规定数量的正常数据传输任务积压，表明居民用户端的数据传输出现异常或者异常检测算法存在一定的调整空间。居民用户端发出电量需求信号，完成通告电力控制中心更新算法和调整传输频率，并将算法计算出来的结果从电力控制中心发送至居民用户端。
第四级别传输通道中积压第四个任务，会发出计算结果数据更新任务，放入第一级别传输通道，更新计算结果数据，但是第四级传输通道中原有的传输任务不发生改变。
第五级别传输通道中积压第二个任务，发出电量需求信号，完成通告更新算法和定时传输频率，将发送电量需求信号的任务***第一级别传输通道，并同时产生一个下载计算结果数据的任务，并取消第五级传输通道中所有的任务。前一个完成通告任务的目的是，完成通告电力控制中心更新算法和频率信息，并以计算结果数据存储在电力控制中心；第二个完成通告任务的目的是，从电力控制中心下载新的计算结果数据。
数据的双向传输机制
传输任务存在多种数据交互，需要设计一种可靠的双向传输机制，
第一步：居民用户端发送电量需求信号，信号中包含传输任务的类型(传输正常的数据、传输异常的数据、下载计算结果数据、发送电量需求信号等)、居民用户端的ID、居民用户端的状态信息、待传文件名等需求；电力控制中心收到电量需求信号，根据任务类型，处理相应的需求，生成响应信号，信号主要包括状态码等需求。任务类型是传输文件，电力控制中心需要根据文件名准备接收数据包；任务类型是下载计算结果数据，电力控制中心根据文件名寻找对应文件并准备发送；任务类型是完成通告推迟发送正常数据，电力控制中心需要验证居民用户端的状态信息；任务类型是完成通告更新算法和传输频率，电力控制中心需要更新算法和频率，并将算法计算出来的结果存储，等待下载。
如果传输任务只是传输“电量需求信号”，则不需要进入下一步，如果需要传输数据，则进入下一步。
第二步：如果居民用户端和电力控制中心交互成功，需要传输数据，则将数据切分成小数据包，分段传输。如果是传输任务，居民用户端将数据切分，然后发送到电力控制中心。如果是下载计算结果数据任务，电力控制中心将数据切分，发送到居民用户端。
第三步：居民用户端发送电量需求信号，信号中的需求包括结束需求(代表数据包传输已经结束)、文件的哈希码等。电力控制中心接收到电量需求信号，对比哈希码需求对应的值和所传输文件的哈希码，检验文件是否正确传输，生成响应信号，信号中的需求包括结束需求(确认结束)、状态码等。如果状态码表示文件传输异常，则重新进入第一步；否则，传输完成，结束任务。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
在本发明描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解的是,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (10)
1.基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，用于进行居民用户端向电力控制中心的数据传输，传输的数据分为负载范围内用电数据和超负载用电数据，其特征在于，包括如下内容：
步骤S1：电力数据在进行开始传输前，利用电力控制中心对数据传输时的数据量大小和传输时间的要求，设计不同的电力数据传输顺序，其中，超负载用电数据的级别高于负载范围内用电数据，将不同类别用户的用电量数据放入对应的各不同等级的传输通道中，每一次进行数据传输前，实时调整传输通道中数据的级别，选取级别最高的数据进行传输；
步骤S2：电力数据在进行传输时，当部分传输通道中长期存在低级别的传输任务时，利用正负反馈的方法通知电力控制中心利用相应的检测算法进行异常检测，并将算法计算出来的结果传输到居民用户端，提高电力控制中心对异常数据的检测能力，减少传输通道的占有量，促进电力数据传输的效率；
步骤S3：处理居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程。
2.根据权利要求1所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述处理居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程，首先通过居民用户端发送电量需求信号，电力控制中心根据相关需求信息，做出回应；下一步，如果需要进行数据传输，则将数据进行分类，按类别进行发送；传输完成后，居民用户端发送完成通告，通知电力控制中心数据传输完成；电力控制中心接收信号，并响应完成通告，数据传输过程结束。
3.根据权利要求2所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述检测算法，步骤如下所示：
步骤A1：计算正常数据传输任务产生的积压数据总量，表达式为：
其中，M表示正常数据传输任务产生的积压数据总量，m表示单位时间内正常数据传输任务产生的积压数据，e表示传输通道的带宽，t表示居民用户端和电力控制中心进行数据传输时的时间窗口；
步骤A2：从积压数据总量中提取积压的相关特征量，根据特征谱进行居民用户端和电力控制中心双向数据传输的自动分配，得到数据传输积压的关联度特征值，表达式为：
其中，C表示关联度特征值，
为增益系数，T表示积压数据的时长，z表示居民用户端和电力控制中心双向数据传输的特征量；
步骤A3：在关联规则引导下，得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的模糊度函数，表达式为：
其中，f表示模糊度函数，k表示数据传输通道的长度，l表示不同居民用户间的距离，μ表示数据传输过程的模糊聚类中心；
步骤A4：居民用户端和电力控制中心双向数据传输过程的能量损耗函数计算，表达式为：
其中，s表示传输路径，q1表示居民用户的位置，q2表示电力控制中心的位置坐标，d表示传输通道数据积压点与电力控制中心的距离，r表示传输通道的阻抗，
步骤A5：继而通过寻找其它传输通道的特征分布集得到居民用户端和电力控制中心双向数据传输的均衡部署模型：
其中，V表示均衡部署函数，μi表示数据传输过程的第i个模糊聚类中心，n表示糊聚类中心总数，f表示模糊度函数，m表示积压的数据包综合，g表示传输通道分配的适应度函数，L表示特征聚类中心与所测样本的测度距离，B表示能量损耗函数。
4.根据权利要求3所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述不同等级的传输通道包括以下五个等级，分别为第一级别传输通道、第二级别传输通道、第三级别传输通道、第四级别传输通道、第五级别传输通道，从第一级别到第五级别，第一级别传输通道中传输任务的级别最高，第五级别传输通道中传输任务的级别最低。
5.根据权利要求4所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述第一级别传输通道：传输军队的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
6.根据权利要求5所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述第二级别传输通道：传输国有单位、事业单位的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
7.根据权利要求6所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述第三级别传输通道：传输大型企业的电力数据；同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
8.根据权利要求7所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述第四级别传输通道：传输小微型企业的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
9.根据权利要求8所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述第五级别传输通道：传输普通居民的电力数据，同级传输通道中级别随着进入传输通道的时间变化，越先进入第一级别传输通道的任务级别越高。
10.根据权利要求9所述的基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法，其特征在于，所述正负反馈的方法包括：当第四级别传输通道、第五级别传输通道中连续出现规定数量的正常数据传输任务积压，表明居民用户端的数据传输出现异常或者异常检测算法需要调整，居民用户端发出电量需求信号，完成通告电力控制中心更新算法和调整传输频率，并将算法计算出来的结果从电力控制中心发送至居民用户端。
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| CN202210742245.6A Pending CN115002035A (zh) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 基于业务级别的电力数据传输拥塞规避方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115002035A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116166857A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-05-26 | 国网吉林省电力有限公司信息通信公司 | 基于大数据的电力数据处理*** |
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| CN110363631A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-22 | 深圳市盛维智联科技有限公司 | 业务拥塞控制方法、服务器、电池及计算机可读存储介质 |
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-
2022
- 2022-06-27 CN CN202210742245.6A patent/CN115002035A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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