CN111340456A - 基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备，应用于虚拟电厂，该方法包括：获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；基于适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；根据面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。采用业界工业物联网“云管边端”技术架构来对虚拟电厂做顶层架构设计，将工业物联网的技术架构同虚拟电厂的业务流程架构进行融合创新，提出基于工业物联网架构的边云协同数据服务架构，实现海量能源监测终端的互联管理和数据的快捷流通聚合。

Description

基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备
技术领域
本发明属于虚拟电厂技术领域，具体涉及一种基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备。
背景技术
虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源(distributed generator,DG)、储能系统、可控负荷、电动汽车等分布式能源(distributedenergy resource,DER)的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂能够聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。
在现有技术中，虚拟电厂要接入来自不同厂家的大量光伏、风电、储能、电动汽车及可控负荷等多种灵活性资源，要实现监测各类资源的海量智能终端互联管理和数据的快捷流通聚合，海量能源监测终端使得终端间的互联管理和数据的流通，存在纰漏，从而使得虚拟电厂通信准确性、及时性降低。
因此，如何使得海量数据得到快速、准确通信，成为亟待解决的问题。
发明内容
为了至少解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备。
本发明提供的技术方案如下：
一方面，一种基于物联网的边云协同数据处理方法，应用于虚拟电厂，包括：
获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；
基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；
根据所述面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
可选地，所述获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性，包括：
基于虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性；
基于所述适应性，确定边云协同构架与虚拟电厂的适配方向和适配关键点。
可选地，所述基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，包括：
根据所述适配方向及所述适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；
根据所述边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，所述物联网架构满足虚拟电厂业务场景；
根据虚拟电厂业务场景及所述物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
可选地，还包括：
获取所述虚拟电厂中的预设关键数据；
基于所述预设关键数据，获取运行所述关键数据的隔离需求；
基于所述隔离需求及网络切片技术，对所述虚拟电厂的网络进行隔离。
可选地，还包括：
获取虚拟电厂发电厂、需求侧、电力市场对数据交互操作和信息安全的需求；
基于所述需求，根据预设维度，构建虚拟电厂信息安全保证体系。
可选地，所述预设维度包括：系统安全、数据安全及认证安全中的至少一种。
又一方面，一种基于物联网的边云协同数据处理装置，应用于虚拟电厂，包括：获取模块、构建模块和处理模块；
所述获取模块，用于获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；
所述构建模块，用于基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；
所述处理模块，用于根据所述面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
可选地，所述获取模块，用于：基于虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性；基于所述适应性，确定边云协同构架与虚拟电厂的适配方向和适配关键点。
可选地，所述处理模块，用于：根据所述适配方向及所述适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；根据所述边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，所述物联网架构满足虚拟电厂业务场景；根据虚拟电厂业务场景及所述物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
又一方面，一种基于物联网的边云协同数据处理设备，包括：处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行上述任一项所述的基于物联网的边云协同数据处理方法；
所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。
本发明的有益效果为：
本发明实施例提供的基于物联网的边云协同数据处理方法、装置及设备，采用业界工业物联网“云管边端”技术架构来对虚拟电厂做顶层架构设计，将工业物联网的技术架构同虚拟电厂的业务流程架构进行融合创新，提出基于工业物联网架构的边云协同数据服务架构，实现海量能源监测终端的互联管理和数据的快捷流通聚合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
为了至少解决本发明中提出的技术问题，本发明实施例提供一种基于物联网的边云协同数据处理方法。
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理方法流程示意图。请参阅图1，本发明实施例提供的基于物联网的边云协同数据处理方法，可以包括以下步骤：
S11、获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性。
具体地，可以定义某虚拟电厂为目标虚拟电厂，对该目标虚拟电厂进行基于物联网的边云协同数据处理，以下以选好的目标虚拟电厂作为实施例的虚拟电厂，进行说明。
ICT(Information Communications Technology，简称ICT)是信息、通信和技术三个英文单词的词头组合，它是信息技术与通信技术相融合而形成的一个概念和技术领域。在本实施例中，可以选预设边云协同架构为已有示范项目的ICT技术架构，技术架构可以包括：通信网络、终端功能和信息平台。可以围绕虚拟电厂中业务交互的据流主线，分析清楚每一部分的需求和功能，结合华为ICT技术，分析其中可能的优化和改进方向。根据虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性，给出虚拟电厂业务场景的ICT需求和痛点，确定ICT技术适配方向和适配关键点。其中，时间敏感网络技术可以为TSN，时间敏感网络(TSN：Time Sensitive Networking)指的是IEEE802.1工作组中的TSN任务组正在开发的一套协议标准。该标准定义了以太网数据传输的时间敏感机制，为标准以太网增加了确定性和可靠性，以确保以太网能够为关键数据的传输提供稳定一致的服务级别。
例如，在一个具体的实施过程中，可以首先获取虚拟电厂的具体业务情况，如，受端和送端的具体情况。在清楚了虚拟电厂的具体业务情况后，对虚拟电厂的具体需求进行分析，根据虚拟电厂中各业务的类型，及各业务类型要求低时延的特点，获取TSN时间敏感网络技术在虚拟电厂场景的适应性，尤其是边缘智能网关以下的本地控制和数据采集网络。
S12、基于资源类型及每类资源的资源特性，建立资源的聚合特性模型。基于适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
可选地，基于适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，包括：根据适配方向及适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；根据边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，物联网架构满足虚拟电厂业务场景；根据虚拟电厂业务场景及物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
在获取到虚拟电厂的适配方向和适配关键点后，根据适配方向和适配关键点，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
例如，根据虚拟电厂业务场景的边云协同架构，获取业务的边缘计算需求，并根据物联网平台连接管理和数据处理需求，构建满足虚拟电厂业务场景的工业物联网架构。在构建完工业物联网架构后，根据业务需求，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
S13、根据面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
具体地，面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构构建完成后，可以基于此架构进行边云协同数据处理。
进一步地，为了保证信息的安全，还可以对数据进行分配隔离。例如，可以包括：获取虚拟电厂中的预设关键数据；基于预设关键数据，获取运行关键数据的隔离需求；基于隔离需求及网络切片技术，对虚拟电厂的网络进行隔离。
例如，可以预先定义虚拟电厂的关键业务和非关键业务，获取虚拟电厂的关键业务和非关键业务的隔离运行需求，引入5G网络切片技术来匹配VPP的网络隔离需求。其中，VPP(Virtual Power Plant)：虚拟发电厂，是电力需求侧管理的一个创新模式，可以在达到建设常规电厂和相应输配电系统的同时，提高电能使用效率和减少用户电力消耗。
在本实施例中，为了解决虚拟电厂中无法部署光纤的场景，可以引入无线专网，来进行数据信息的传递。为了进一步提升无线空口的时延和传输可靠性，可以引入超短帧、免调度及抗干扰等空口技术。其中，空口技术是空中接口的俗称。
在本实施例中，在进行数据的传输交流中，针对虚拟电厂多主体、多能流状态特征与通信资源的约束情况，可以基于压缩感知的信息高效传输方法，来大幅提升数据传输效率；压缩感知在处理由大量分布式节点组成的无线通信和传感器网络上有更广泛的优越性和普适性，可以基于VPP场景可以做适应性研究。压缩感知(Compressed sensing)，也被称为压缩采样(Compressive sampling)，稀疏采样(Sparse sampling)，压缩传感。它作为一个新的采样理论，它通过开发信号的稀疏特性，在远小于Nyquist采样率的条件下，用随机采样获取信号的离散样本，然后通过非线性重建算法完美的重建信号。
可选地，为了保证系统的安全，还可以包括：获取虚拟电厂发电厂、需求侧、电力市场对数据交互操作和信息安全的需求；基于需求，根据预设维度，构建虚拟电厂信息安全保证体系。可选地，预设维度包括：系统安全、数据安全及认证安全中的至少一种。
例如，在具体的实现过程中，可以分别获取虚拟电厂发电厂、需求侧、电路里市场对数据交互操作和信息安全的需求，从而构建安全保证系统，使得系统在系统安全、数据安全及认证安全中均存在保护。
可选地，本发明实施例中，研究虚拟电厂业务信息模型和物联网通信协议，实现终端和控制单元的即插即用和快速联接；研究云端数据处理和接口技术，支持业务应用微服务化。
本发明实施例中提供的基于物联网的边云协同数据处理方法，采用业界工业物联网“云管边端”技术架构来对虚拟电厂做顶层架构设计，将工业物联网的技术架构同虚拟电厂的业务流程架构进行融合创新，提出基于工业物联网架构的边云协同数据服务架构，实现海量能源监测终端的互联管理和数据的快捷流通聚合。同时，支撑各类能源监测终端的智能感知、即插即用和快速联接，实现大规模分布式电源的联接聚合和运维管控。
基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种基于物联网的边云协同数据处理装置。
图2为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理装置结构示意图，请参阅图2，本发明实施例提供的基于物联网的边云协同数据处理装置，可以包括：获取模块21、构建模块22和处理模块23。
获取模块21，用于获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；
构建模块22，用于基于适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；
处理模块23，用于根据面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
可选地，获取模块21，用于：基于虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性；基于适应性，确定边云协同构架与虚拟电厂的适配方向和适配关键点。
可选地，处理模块23，用于：根据适配方向及适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；根据边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，物联网架构满足虚拟电厂业务场景；根据虚拟电厂业务场景及物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
本发明实施例中提供的基于物联网的边云协同数据处理装置，采用业界工业物联网“云管边端”技术架构来对虚拟电厂做顶层架构设计，将工业物联网的技术架构同虚拟电厂的业务流程架构进行融合创新，提出基于工业物联网架构的边云协同数据服务架构，实现海量能源监测终端的互联管理和数据的快捷流通聚合。同时，支撑各类能源监测终端的智能感知、即插即用和快速联接，实现大规模分布式电源的联接聚合和运维管控。
基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种基于物联网的边云协同数据处理设备。
图3为本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理设备结构示意图，请参阅图3，本发明实施例提供的一种基于物联网的边云协同数据处理设备，包括：处理器31，以及与处理器相连接的存储器32。
存储器32用于存储计算机程序，计算机程序至少用于上述任一实施例记载的基于物联网的边云协同数据处理方法；
处理器31用于调用并执行存储器中的计算机程序。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于物联网的边云协同数据处理方法，其特征在于，应用于虚拟电厂，包括：
获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；
基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；
根据所述面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性，包括：
基于虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性；
基于所述适应性，确定边云协同构架与虚拟电厂的适配方向和适配关键点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，包括：
根据所述适配方向及所述适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；
根据所述边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，所述物联网架构满足虚拟电厂业务场景；
根据虚拟电厂业务场景及所述物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述虚拟电厂中的预设关键数据；
基于所述预设关键数据，获取运行所述关键数据的隔离需求；
基于所述隔离需求及网络切片技术，对所述虚拟电厂的网络进行隔离。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取虚拟电厂发电厂、需求侧、电力市场对数据交互操作和信息安全的需求；
基于所述需求，根据预设维度，构建虚拟电厂信息安全保证体系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设维度包括：系统安全、数据安全及认证安全中的至少一种。
7.一种基于物联网的边云协同数据处理装置，其特征在于，应用于虚拟电厂，包括：获取模块、构建模块和处理模块；
所述获取模块，用于获取预设边云协同架构与虚拟电厂业务场景的适配性；
所述构建模块，用于基于所述适配性及边云协同架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构；
所述处理模块，用于根据所述面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构，进行边云协同数据处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，用于：基于虚拟电厂中数据低时延特点，获取时间敏感网络技术、网络切片技术在虚拟电厂广域通信的适应性；基于所述适应性，确定边云协同构架与虚拟电厂的适配方向和适配关键点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理模块，用于：根据所述适配方向及所述适配关键点，获取虚拟电厂交互目标的边缘计算需求及物联网平台接管和数据处理需求；根据所述边缘计算需求及数据处理需求，构建物联网架构，所述物联网架构满足虚拟电厂业务场景；根据虚拟电厂业务场景及所述物联网架构，构建面向虚拟电厂业务场景的边云协同数据服务技术架构。
10.一种基于物联网的边云协同数据处理设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行权利要求1～6任一项所述的基于物联网的边云协同数据处理方法；
所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。
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