CN111379664A - 风力发电设备监控方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种风力发电设备监控方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括:从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息;将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对;所述预设阈值,是预先针对所述状态信息所属的类型设置的阈值;当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件;根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则;根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。采用本方法能够更加高效地监控风力发电设备。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域,特别是涉及一种风力发电设备监控方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着电子技术的发展,对风力发电设备状态进行自动监控的技术随之出现,该技术能够对风力发电设备的状态进行自动监控,实现无人值守。
传统技术一般是分别在各个风力发电设备上安装DTU(Data Transfer Unit,数据传输单元)等现场监控设备,以采集风力发电设备的状态信息,并上传至数据管理中心,由数据管理中心进行数据分析,并生成运维工单,再由人工按照运维工单对风力发电设备进行调整。很显然,传统方法比较耗费时间,降低了风力发电设备监控的效率。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够高效监控风力发电设备的风力发电设备监控方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种风力发电设备监控方法,由边缘计算设备执行,所述方法包括:
从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息;
将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对;所述预设阈值,是预先针对所述状态信息所属的类型设置的阈值;
当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件;
根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则;
根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
在其中一个实施例中,所述状态信息,由所述边缘计算设备中不同类型的数据采集服务,从各所述外部传感器中采集得到;
所述方法还包括:
通过所述数据采集服务,发送所述设备调整事件至所述边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心;
所述根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则包括:
通过所述网关处理中心,调用所述网关层服务中的规则引擎插件,查找与所述设备调整事件相应的设备调整规则。
在其中一个实施例中,所述根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态包括:
通过所述网关处理中心,调用所述网关层服务中的数据分析插件,根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案;
通过所述网关处理中心,调度所述边缘计算设备中的设备控制服务,以使所述设备控制服务按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
在其中一个实施例中,所述风力发电设备的状态信息包括风速、风机的转速和电流电压信息中的至少一种信息;所述当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件包括:
当满足以下条件中的任意一种时,则触发设备调整事件:
所述风速大于或等于预设风速阈值;
所述风机的转速大于或等于预设转速阈值;
根据所述电流电压信息确定的所述风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值。
在其中一个实施例中,所述方法还包括:
当所述状态信息中的电流电压信息值不为0时,则执行所述将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对的步骤;
当所述状态信息中的电流电压信息值为0时,则触发生成电能异常事件,并将所述电能异常事件上报至数据管理中心;所述电能异常事件,用于指示所述数据管理中心生成设备运维工单。
在其中一个实施例中,所述方法还包括:
上报所述调整方案和所述状态信息至数据管理中心,以使所述数据管理中心在上报次数大于或等于预设次数阈值时,根据所述调整方案和所述状态信息,生成设备运维工单。
在其中一个实施例中,所述方法还包括:
当数据管理中心的终端通过个人识别码登录所述边缘计算设备时,验证所述个人识别码,并在验证通过后,生成会话密钥因子;
将所述个人识别码与所述会话密钥因子进行异或运算,生成数据通信密钥;
所述上报所述调整方案和所述状态信息至数据管理中心包括:
根据所述数据通信密钥对所述调整方案和所述状态信息进行加密,得到加密上传数据;
将所述加密上传数据上传至数据管理中心。
一种风力发电设备监控装置,所述装置包括:
状态采集模块,用于从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息;
阈值比对模块,用于将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对;所述预设阈值,是预先针对所述状态信息所属的类型设置的阈值;
事件触发模块,用于当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件;
规则查找模块,用于根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则;
设备调整模块,用于根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请各实施例风力发电设备监控方法中的步骤。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现本申请各实施例风力发电设备监控方法中的步骤。
上述风力发电设备监控方法、装置、计算机设备和存储介质,边缘计算设备从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息,当状态信息大于或等于预设阈值时,触发设备调整事件,分析出对风力发电设备的调整方案,进而对风力发电设备的运行状态进行调整。由位于风力发电设备边缘侧的边缘计算设备从各外部传感器中获取不同类型的状态信息,并通过分析得到调整方案,直接对风力发电设备的运行状态进行调整,不需要将数据上传至数据管理中心进行分析,再由数据管理中心发布调整方案进行人工调整,能够更加高效地监控风力发电设备。
附图说明
图1为一个实施例中风力发电设备监控方法的应用环境图;
图2为一个实施例中风力发电设备监控方法的流程示意图;
图3为一个实施例中边缘计算设备的硬件结构图;
图4为一个实施例中边缘计算设备安全通信的示意图;
图5为一个实施例中风力发电设备监控方法的整体架构图;
图6为一个实施例中风力发电设备监控方法的软件框图;
图7为一个实施例中风力发电设备监控装置的结构框图;
图8为一个实施例中风力发电设备监控装置的结构框图;
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请提供的风力发电设备监控方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。其中,外部传感器106可以为多个,各外部传感器106可以检测风力发电设备108不同类型的状态信息。边缘计算设备102从各外部传感器106采集风力发电设备108不同类型状态信息。边缘计算设备102可以调整风力发电设备108的运行状态。边缘计算设备102与数据管理中心104通过网络进行通信,边缘计算设备102将调整方案和状态信息等信息发送至数据管理中心104,数据管理中心104可以将主动查看状态信息的指令或设备调整指令等发送至边缘计算设备102。其中,边缘计算设备102可以是计算能力较强、并提供多个接口的计算机设备。数据管理中心104可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和服务器。外部传感器106可以但不限于是风速传感器、加速度传感器、电流测量装置和电压测量装置。边缘计算设备102和外部传感器106置于风力发电设备108的边缘侧。数据管理中心104通过网络与边缘计算设备102进行远程通信。
其中,边缘计算设备的硬件集成了高计算能力的多核CPU(central processingunit,中央处理器)、NPU(Neural-network Processing Unit,嵌入式神经网络处理器)、VPU(Video Processing Unit,视频处理单元)、大容量的DRAM(Dynamic Random AccessMemory,动态随机存取存储器)和EMMC(Embedded Multi Media Card,嵌入式多媒体存储卡)数据存储空间和硬件密码模块。边缘计算设备有多个外围硬件接口,主要包括RS485接口、以太网接口、SIM接口、DIDO接口、SPI接口、PCIE接口和CAN总线等。边缘计算设备集成了智能化的操作系统(可以是Linux系统),可以应用针对风力发电设备定制的算法软件。
在一个实施例中,如图2所示,提供了一种风力发电设备监控方法,以该方法应用于图1中的边缘计算设备为例进行说明,包括以下步骤:
S202,从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息。
其中,外部传感器,是一种检测装置。外部传感器,能够检测风力发电设备的状态信息。外部传感器,可以包括风速测量传感器、加速度传感器、电流检测装置和电压检测装置等传感器中的至少一种。状态信息,是与风力发电设备的运行状态相关的信息。风力发电设备的不同类型的状态信息,可以包括风速、风机的转速、风力发电设备产生的电流和电压等信息中的至少一种。
具体地,边缘计算设备和外部传感器置于风力发电设备的边缘侧。边缘计算设备从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息。边缘计算设备从风速测量传感器中,采集当前的风速信息。边缘计算设备从加速度传感器中,采集当前的风机转速。边缘计算设备从电流检测装置和电压检测装置中,采集当前风力发电设备产生的电流信息和电压信息。
可以理解,边缘计算设备可以对接多个外部传感器,从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息。
在一个实施例中,边缘计算设备可以调度其业务列表中的风速测量服务,从风速测量传感器中,采集当前的风速信息。边缘计算设备可以调度其业务列表中的加速度采集服务,从加速度传感器中,采集当前的风机转速。边缘计算设备可以调度其业务列表中的电流/电压采集服务,从电流/电压监控系统中,采集当前风力发电设备产生的电流信息和电压信息。其中,电流/电压监控系统可以包括电流检测装置和电压检测装置。
S204,将状态信息与相应的预设阈值进行比对;预设阈值,是预先针对状态信息所属的类型设置的阈值。
其中,预设阈值可以包括针对风速设置的预设风速阈值、针对风机转速设置的预设转速阈值、针对电流电压设置的预设功率阈值等预设阈值中的至少一种。
具体地,边缘计算设备将采集到的风力发电设备的不同类型的状态信息与相应的预设阈值进行比对。边缘计算设备可以将采集到的风速与预设风速阈值进行比对。边缘计算设备可以将采集到的风机转速与预设转速阈值进行比对。边缘计算设备可以将根据采集到的电流电压信息得到的风力发电设备产生的电能功率与预设功率阈值进行比对。
在一个实施例中,边缘计算设备可以调度其业务列表中的风速测量服务,将采集到的风速与预设风速阈值进行比对。边缘计算设备可以调度其业务列表中的加速度采集服务,将采集到的风机转速与预设转速阈值进行比对。边缘计算设备可以调度其业务列表中的电流/电压采集服务,将根据采集到的电流电压信息得到的风力发电设备产生的电能功率与预设功率阈值进行比对。
S206,当状态信息大于或等于预设阈值时,则触发设备调整事件。
其中,设备调整事件,是用于触发边缘计算设备调整风力发电设备的运行状态的事件。
具体地,当边缘计算设备采集到的状态信息大于或等于相应的预设阈值时,则触发设备调整事件。设备调整事件可以发送至边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心。
在一个实施例中,设备调整事件,可以是触发边缘计算设备调整风力发电设备的风机的方向和角度的事件。
在一个实施例中,设备调整事件可以包括基于风速的设备调整事件、基于风机转速的设备调整事件和基于电能功率的设备调整事件等事件中的至少一种。
在一个实施例中,当边缘计算设备的业务列表中的风速测量服务采集到的风速大于或等于风速预设阈值时,则触发基于风速的设备调整事件。当边缘计算设备的业务列表中的加速度采集服务采集到的风机转速大于或等于风机转速预设阈值时,则触发基于风机转速的设备调整事件。当边缘计算设备的业务列表中的电流/电压采集服务采集到的电流电压信息所得到的电能功率大于或等于电能功率预设阈值时,则触发基于电能功率的设备调整事件。
在一个实施例中,设备调整事件可以由边缘计算设备的业务列表中的风速测量服务、加速度采集服务和电流/电压采集服务等服务中的至少一种,通过HTTP(超文本传输协议)的形式发送至边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心。
S208,根据设备调整事件,查找相应的设备调整规则。
其中,设备调整规则,是用于根据采集到的风力发电设备的状态信息分析出对风力发电设备的调整方案的规则。
具体地,边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心可以调用网关层服务中的规则引擎插件,根据设备调整事件,查找相应的设备调整规则。
在一个实施例中,设备调整规则,可以包括基于风速的设备调整规则、基于风机转速的设备调整规则和基于电能功率的设备调整规则等设备调整规则中的至少一种。当设备调整事件是基于风速的设备调整事件时,边缘计算设备则查找基于风速的设备调整规则。当设备调整事件是基于风机转速的设备调整事件时,边缘计算设备则查找基于风机转速的设备调整规则。当设备调整事件是基于电能功率的设备调整事件时,边缘计算设备则查找基于电能功率的设备调整规则。
在一个实施例中,基于风速的设备调整规则,可以用于根据采集到的风速信息分析出对风力发电设备的风机的调整方向和角度。在一个实施例中,基于风机转速的设备调整规则,可以用于根据采集到的风机转速信息分析出对风力发电设备的风机的调整方向和角度。在一个实施例中,基于电能功率的设备调整规则,可以用于根据电能功率信息分析出对风力发电设备的风机的调整方向和角度。
S210,根据设备调整规则和状态信息,确定对风力发电设备的调整方案,并按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
其中,调整方案,是用于指示边缘计算设备如何调整风力发电设备的运行状态的方案。调整方案可以指示边缘计算设备调整风力发电设备的风机的方向和角度。
具体地,边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心可以调用网关层服务中的数据分析插件,根据设备调整规则和风力发电设备的状态信息,确定对风力发电设备的调整方案。网关层服务中的网关处理中心调度边缘计算设备的业务列表中的设备控制服务,按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
在一个实施例中,网关层服务中的网关处理中心调度边缘计算设备的业务列表中的设备控制服务,按照调整方案调整风力发电设备的风机的方向和角度。
在一个实施例中,网关层服务中的网关处理中心可以将调整方案通过HTTP(超文本传输协议)的形式发送至业务列表中的设备控制服务,并调度设备控制服务按照调整方案调整风力发电设备的风机的方向和角度。
上述风力发电设备监控方法中,边缘计算设备从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息,当状态信息大于或等于预设阈值时,触发设备调整事件,分析出对风力发电设备的调整方案,进而对风力发电设备的运行状态进行调整。由位于风力发电设备边缘侧的边缘计算设备从各外部传感器中获取不同类型的状态信息,并通过分析得到调整方案,直接对风力发电设备的运行状态进行调整,不需要将数据上传至数据管理中心进行分析,再由数据管理中心发布调整方案,能够更加高效地监控风力发电设备。
在一个实施例中,状态信息,由边缘计算设备中不同类型的数据采集服务,从各外部传感器中采集得到。该方法还包括:通过数据采集服务,发送设备调整事件至边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心。根据设备调整事件,查找相应的设备调整规则的步骤,具体包括如下步骤:通过网关处理中心,调用网关层服务中的规则引擎插件,查找与设备调整事件相应的设备调整规则。
其中,数据采集服务,用于从外部传感器采集状态信息。数据采集服务存在于边缘计算设备的业务列表中。数据采集服务可以包括风速测量服务、加速度采集服务和电流/电压采集服务等数据采集服务的至少一种。可以理解,不同类型的数据采集服务可以将采集到的状态信息发送至边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心。
网关层服务,可以提供统一的数据或命令的接收或发送接口。网关层服务可以包括网关处理中心、以及数据分析插件、规则引擎插件、数据安全插件和身份认证插件等插件中的至少一种。
网关处理中心,可以调用网关层服务中的各个插件。网关处理中心,可以用于与业务列表中的各个服务进行数据传输。网关处理中心,也可以用于与数据管理中心进行数据传输。规则引擎插件,用于查找与设备调整事件相应的设备调整规则。
具体地,由边缘计算设备的业务列表中的不同类型的数据采集服务从各外部传感器中采集风力发电设备的状态信息,由各数据采集服务进行阈值比对,当状态信息大于或等于预设阈值时,触发设备调整事件,则该数据采集服务将设备调整事件和状态信息发送至边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心。通过网关处理中心,调用网关层服务中的规则引擎插件,查找与设备调整事件相应的设备调整规则。
在一个实施例中,边缘计算设备的数据采集服务可以通过HTTP(超文本传输协议)的形式将设备调整事件和状态信息发送至边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心。
本实施例中,边缘计算设备通过各数据采集服务将设备调整事件发送至网关处理中心,再由网关处理中心调用规则引擎插件,查找设备调整规则,能够对采集到的不同类型的状态信息进行分析处理,从而能够更加高效地进行数据分析。
在一个实施例中,根据设备调整规则和状态信息,确定对风力发电设备的调整方案,并按照调整方案调整风力发电设备的运行状态的步骤,具体包括如下步骤:通过网关处理中心,调用网关层服务中的数据分析插件,根据设备调整规则和状态信息,确定对风力发电设备的调整方案;通过网关处理中心,调度边缘计算设备中的设备控制服务,以使设备控制服务按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
其中,数据分析插件,用于根据设备调整规则,对状态信息进行分析,从而确定对风力发电设备的调整方案。设备控制服务,存在于边缘计算设备的业务列表中。设备控制服务,用于调整风力发电设备的运行状态。
具体地,边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心,调用网关层服务中的数据分析插件,根据设备调整规则,对状态信息进行分析,确定对风力发电设备的调整方案。边缘计算设备通过网关层服务中的网关处理中心,将调整方案发送给业务列表中的设备控制服务,调度设备控制服务,以使设备控制服务按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
在一个实施例中,边缘计算设备的网关处理中心可以通过HTTP(超文本传输协议)的形式将调整方案发送给设备控制服务。
在一个实施例中,调整方案,可以是调整风力发电设备的风机的方向和角度的方案。即,调整风力发电设备的运行状态,可以是调整风力发电设备的风机的方向和角度。
本实施例中,边缘计算设备通过网关处理中心调度数据分析插件,确定对风力发电设备的调整方案,调度设备控制服务,调整风力发电设备的运行状态,能够直接对风力发电设备进行调整,而不需要将数据上传至数据管理中心进行分析再由数据管理中心确定调整方案,能够更加高效地进行风力发电设备监控。
在一个实施例中,风力发电设备的状态信息包括风速、风机的转速和电流电压信息中的至少一种信息。当状态信息大于或等于预设阈值时,则触发设备调整事件的步骤,具体包括如下步骤:当满足以下条件中的任意一种时,则触发设备调整事件:风速大于或等于预设风速阈值;风机的转速大于或等于预设转速阈值;根据电流电压信息确定的风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值。
其中,风机的转速,是风力发电设备的风机的转速。电流电压信息,是风力发电设备产生的电能的电流和电压信息。电能功率,是风力发电设备产生的电能的功率。
具体地,当满足以下条件中的任意一种时,则边缘计算设备的业务列表中相应类型的数据采集服务触发设备调整事件:风速大于或等于预设风速阈值;风机的转速大于或等于预设转速阈值;根据电流电压信息确定的风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值。
在一个实施例中,当风速大于或等于预设风速阈值时,边缘计算设备的业务列表中的风速测量服务触发设备调整事件。当风机的转速大于或等于预设转速阈值时,边缘计算设备的业务列表中的加速度采集服务触发设备调整事件。当根据电流电压信息确定的风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值时,边缘计算设备的业务列表中的电流/电压采集服务触发设备调整事件。
本实施例中,边缘计算设备通过当状态信息中的风速、风机的转速和电流电压信息中的至少一种信息大于或等于预设阈值,则触发设备调整事件,能够对风力发电设备的状态信息进行实时监控,当状态信息不合适时,能够及时触发设备调整事件,提高了风力发电设备监控的效率。
在一个实施例中,该方法还包括如下步骤:当状态信息中的电流电压信息值不为0时,则执行将状态信息与相应的预设阈值进行比对的步骤;当状态信息中的电流电压信息值为0时,则触发生成电能异常事件,并将电能异常事件上报至数据管理中心;生成电能异常事件,用于指示数据管理中心生成设备运维工单。
其中,电流电压信息值不为0,是指电流信息和电压信息均不为0。电流电压信息值为0,是指电流信息和电压信息中至少一个为0。生成电能异常,是指当前风力发电设备无法产生电能。
具体地,边缘计算设备的业务列表中的电流/电压采集服务对采集到的电流电压信息进行分析,当电流电压信息不为0时,电流/电压采集服务则执行将电流电压信息与预设功率阈值进行比对的步骤。边缘计算设备的业务列表中的电流/电压采集服务对采集到的电流电压信息进行分析,当电流电压信息为0时,则触发生成电能异常事件,电流/电压采集服务将生成电能异常事件发送至网关处理中心,网关处理中心将该事件上报至数据管理中心,数据管理中心根据该事件生成设备运维工单。
在一个实施例中,上报至数据管理中心的生成电能异常事件,可以包括当前风力发电设备产生的电流信息、电压信息和电能功率信息等信息中的至少一种。
在一个实施例中,数据管理中心根据生成电能异常事件生成的设备运维工单,可以包括当前风力发电设备产生的电流信息、电压信息和电能功率信息等信息中的至少一种,以及维修风力发电设备的提示信息。
本实施例中,边缘计算设备通过当电流电压信息值为0时,则触发生成电能异常事件,并上报至数据管理中心,由数据管理中心生成设备运维工单,能够将风力发电设备生成电能异常的情况及时上报,使得风力发电设备得到及时的维修,能够高效监控风力发电设备。
在一个实施例中,该方法还包括如下步骤:上报调整方案和状态信息至数据管理中心,以使数据管理中心在上报次数大于或等于预设次数阈值时,根据调整方案和状态信息,生成设备运维工单。
其中,数据管理中心,是对边缘计算设备进行远程管理的计算机设备。数据管理中心可以是终端。数据管理中心可以接收边缘计算设备上报的数据。数据管理中心也可以根据接收到的数据生成运维工单。
具体地,边缘计算设备在每次调整风力发电设备的运行状态的同时,将风力发电设备的调整方案和状态信息上报至数据管理中心。数据管理中心在接收到的上报次数大于或等于预设次数阈值时,根据每次接收到的调整方案和状态信息,生成设备运维工单。
在一个实施例中,边缘计算设备在每次调整风力发电设备的运行状态的同时,由网关处理中心将风力发电设备的调整方案和状态信息上报至数据管理中心。
在一个实施例中,数据管理中心根据调整方案和状态信息生成的设备运维工单,可以包括每次接收到的调整方案和状态信息,以及风力发电设备调整次数过多的提示信息。
在一个实施例中,边缘计算设备可以通过Restful(Representational StateTransfer,一种基于超文本传输协议的网络应用程序的设计风格和开发方式)协议与数据管理中心进行数据传输。
在一个实施例中,数据管理中心可以主动从边缘计算设备获取风力发电设备的状态信息等信息。数据管理中心还可以向边缘计算设备发送设备调整指令,使边缘计算设备调整风力发电设备的运行状态。
本实施例中,通过数据管理中心在当边缘计算设备的上报次数大于或等于预设次数阈值时,则生成设备运维工单,能够在风力发电设备调整次数过多的情况下及时上报至数据管理中心,使风力发电设备得到及时的维修,从而能够高效监控风力发电设备。
在一个实施例中,该方法还包括如下步骤:当数据管理中心的终端通过个人识别码登录边缘计算设备时,验证个人识别码,并在验证通过后,生成会话密钥因子;将个人识别码与会话密钥因子进行异或运算,生成数据通信密钥。上报调整方案和状态信息至数据管理中心的步骤,具体包括如下步骤:根据数据通信密钥对调整方案和状态信息进行加密,得到加密上传数据;将加密上传数据上传至数据管理中心。
其中,个人识别码(PIN,personal indentification number),是用于识别访问者是否可以登录的号码。会话密钥因子,是边缘计算设备生成的、且用于生成数据通信密钥的随机数。
具体地,边缘计算设备储存个人识别码。使用者在数据管理中心的终端输入个人识别码,数据管理中心的终端通过哈希算法(hash算法,一种把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出的算法)对输入的个人识别码进行变换,得到输入的个人识别码的哈希值,将该哈希值发送到边缘计算设备。同时,边缘计算设备将储存的个人识别码通过哈希算法进行变换,得到储存的个人识别码的哈希值。边缘计算设备将从数据管理中心接收到的输入的个人识别码的哈希值与储存的个人识别码的哈希值进行比对验证,若两个哈希值相同,则验证通过,则边缘计算设备生成会话密钥因子。
边缘计算设备将生成的会话密钥因子发送至数据管理中心的终端。边缘计算设备和数据管理中心的终端分别在各自侧将个人识别码与会话密钥因子进行异或运算,得到数据通信密钥。
当边缘计算设备准备将调整方案和状态信息上报至数据管理中心时,首先根据数据通信密钥对调整方案和状态信息进行加密,得到加密上传数据,然后再将加密上传数据上传至数据管理中心。
当数据管理中心接收到加密上传数据时,根据数据通信密钥对加密上传数据进行解密,即可得到边缘计算设备上报的调整方案和状态信息。
可以理解,当边缘计算设备准备将生成电能异常事件上报至数据管理中心时,也可以按照上述加密和解密方法来提高数据传输的安全性。
在一个实施例中,可以由边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心调用网关层服务中的身份认证插件,完成对数据管理中心的终端输入的个人识别码的验证。由边缘计算设备的网关层服务中的网关处理中心调用网关层服务中的数据安全插件,生成会话密钥因子,生成数据通信密钥,并进行数据的加密和解密。
在一个实施例中,会话密钥因子可以为32Byte的随机数。个人识别码也为32Byte。边缘计算设备和数据管理中心的终端分别在各自侧将个人识别码与会话密钥因子进行异或运算,得到32Byte的字符串,将该字符串中的前16Byte作为Key(密钥),将该字符串中的后16Byte作为IV(IVector,密钥向量),将Key和IV共同组成使用SM4(一种无线局域网标准的分组数据算法)加/解密算法的密钥,将该密钥作为数据通信密钥,在边缘计算设备和数据管理中心之间进行数据传输过程中使用该数据通信密钥进行加密或解密。
在一个实施例中,如图3所示,是边缘计算设备的硬件结构示意图,示出了边缘计算设备中最主要的硬件。CPU(central processing unit,中央处理器)控制RS485控制器、以太网控制器和USB控制器。边缘计算设备可以外接RS485设备和以太网设备,由RS485控制器通过RS485协议控制RS485设备,由太网控制器通过TCP/IP协议控制以太网设备。RS485设备和以太网设备可以是外部传感器。USB控制器通过USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)控制密码模块,密码模块用于生成作为会话密钥因子的随机数,以及进行加密和解密运算。
如图4所示,是本实施例中个人识别码验证,以及生成数据通信密钥的方法的示意图。图中的外部终端(数据管理中心)将PIN经过hash算法进行变换得到的hash值发送至边缘计算设备。边缘计算设备将储存的PIN经过hash算法进行变换得到的hash值与接收到的hash值进行比较,验证成功后,生成32Byte随机数的会话密钥因子。边缘计算设备将32Byte随机数的会话密钥因子发送至外部终端(数据管理中心)。边缘计算设备和外部终端(数据管理中心)分别在各自侧将PIN与会话密钥因子进行异或运算,得到SM4密钥(数据通信密钥)。在边缘计算设备与外部终端(数据管理中心)之间进行数据传输可以通过SM4密钥(数据通信密钥)进行加密或解密,形成了SM4加解密的安全通道。
本实施例中,通过数据管理中心登录边缘计算设备时,进行个人识别码的验证,在数据管理中心和边缘计算设备之间进行数据传输时,用数据通信密钥进行加密和解密,能够提高边缘计算设备和数据管理中心之间数据传输的安全性。
如图5所示,是本申请各实施例中所述方法的整体架构图。图中边缘计算设备、风速测量系统(风速测量传感器)、加速度传感器和电流/电压监控系统为现场设备,置于风力发电设备的旁侧,而平台(数据管理中心)在远程通过Restful协议与边缘计算设备进行通信。边缘计算设备从风速测量系统(风速测量传感器)、加速度传感器和电流/电压监控系统采集风力发电设备的状态信息,并进行分析,将采集的信息和分析结果上传至平台(数据管理中心)。
如图6所示,是本申请各实施例中的方法的软件框图。图中虚线框内为边缘计算设备。边缘计算设备包括网关层服务和业务列表。网关层服务可以包括网关处理中心、数据安全插件、身份认证插件、数据分析插件和规则引擎插件。网关处理中心可以调用网关层服务中的各个插件。业务列表可以包括风速测量服务、加速度采集服务、电流/电压采集服务和设备控制服务。网关处理中心可以通过HTTP(超文本传输协议)的形式与业务列表中的各个服务进行数据传输。网关处理中心可以通过Restful协议的形式与数据服务中心(数据管理中心)进行数据传输。
应该理解的是,虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图7所示,提供了一种风力发电设备监控装置700,包括:状态采集模块702、阈值比对模块704、事件触发模块706、规则查找模块708和设备调整模块710,其中:
状态采集模块702,用于从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息。
阈值比对模块704,用于将状态信息与相应的预设阈值进行比对;预设阈值,是预先针对状态信息所属的类型设置的阈值。
事件触发模块706,用于当状态信息大于或等于预设阈值时,则触发设备调整事件。
规则查找模块708,用于根据设备调整事件,查找相应的设备调整规则。
设备调整模块710,用于根据设备调整规则和状态信息,确定对风力发电设备的调整方案,并按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
在一个实施例中,状态信息,由边缘计算设备中不同类型的数据采集服务,从各外部传感器中采集得到。风力发电设备监控装置700还包括:
事件发送模块712,用于通过数据采集服务,发送设备调整事件至边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心。
规则查找模块708还用于通过网关处理中心,调用网关层服务中的规则引擎插件,查找与设备调整事件相应的设备调整规则。
在一个实施例中,设备调整模块710还用于通过网关处理中心,调用网关层服务中的数据分析插件,根据设备调整规则和状态信息,确定对风力发电设备的调整方案;通过网关处理中心,调度边缘计算设备中的设备控制服务,以使设备控制服务按照调整方案调整风力发电设备的运行状态。
在一个实施例中,风力发电设备的状态信息包括风速、风机的转速和电流电压信息中的至少一种信息。事件触发模块706还用于当满足以下条件中的任意一种时,则触发设备调整事件:风速大于或等于预设风速阈值;风机的转速大于或等于预设转速阈值;根据电流电压信息确定的风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值。
在一个实施例中,风力发电设备监控装置700还包括:
电能异常处理模块714,用于当状态信息中的电流电压信息值不为0时,则执行阈值比对模块704;当状态信息中的电流电压信息值为0时,则触发生成电能异常事件,并将电能异常事件上报至数据管理中心;生成电能异常事件,用于指示数据管理中心生成设备运维工单。
在一个实施例中,风力发电设备监控装置700还包括:
数据上报模块716,用于上报调整方案和状态信息至数据管理中心,以使数据管理中心在上报次数大于或等于预设次数阈值时,根据调整方案和状态信息,生成设备运维工单。
在一个实施例中,如图8所示,风力发电设备监控装置700还包括:事件发送模块712、电能异常处理模块714、数据上报模块716和密钥生成模块718,其中:
密钥生成模块718,用于当数据管理中心的终端通过个人识别码登录边缘计算设备时,验证个人识别码,并在验证通过后,生成会话密钥因子;将个人识别码与会话密钥因子进行异或运算,生成数据通信密钥。
数据上报模块716还用于根据数据通信密钥对调整方案和状态信息进行加密,得到加密上传数据;将加密上传数据上传至数据管理中心。
关于风力发电设备监控装置的具体限定可以参见上文中对于风力发电设备监控方法的限定,在此不再赘述。上述风力发电设备监控装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是边缘计算设备,其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和通信接口。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信,无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种风力发电设备监控方法。
本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,还提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种风力发电设备监控方法,由边缘计算设备执行,所述方法包括:
从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息;
将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对;所述预设阈值,是预先针对所述状态信息所属的类型设置的阈值;
当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件;
根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则;
根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述状态信息,由所述边缘计算设备中不同类型的数据采集服务,从各所述外部传感器中采集得到;
所述方法还包括:
通过所述数据采集服务,发送所述设备调整事件至所述边缘计算设备中的网关层服务中的网关处理中心;
所述根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则包括:
通过所述网关处理中心,调用所述网关层服务中的规则引擎插件,查找与所述设备调整事件相应的设备调整规则。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态包括:
通过所述网关处理中心,调用所述网关层服务中的数据分析插件,根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案;
通过所述网关处理中心,调度所述边缘计算设备中的设备控制服务,以使所述设备控制服务按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述风力发电设备的状态信息包括风速、风机的转速和电流电压信息中的至少一种信息;所述当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件包括:
当满足以下条件中的任意一种时,则触发设备调整事件:
所述风速大于或等于预设风速阈值;
所述风机的转速大于或等于预设转速阈值;
根据所述电流电压信息确定的所述风力发电设备的电能功率大于或等于预设功率阈值。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当所述状态信息中的电流电压信息值不为0时,则执行所述将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对的步骤;
当所述状态信息中的电流电压信息值为0时,则触发生成电能异常事件,并将所述电能异常事件上报至数据管理中心;所述生成电能异常事件,用于指示所述数据管理中心生成设备运维工单。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
上报所述调整方案和所述状态信息至数据管理中心,以使所述数据管理中心在上报次数大于或等于预设次数阈值时,根据所述调整方案和所述状态信息,生成设备运维工单。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当数据管理中心的终端通过个人识别码登录所述边缘计算设备时,验证所述个人识别码,并在验证通过后,生成会话密钥因子;
将所述个人识别码与所述会话密钥因子进行异或运算,生成数据通信密钥;
所述上报所述调整方案和所述状态信息至数据管理中心包括:
根据所述数据通信密钥对所述调整方案和所述状态信息进行加密,得到加密上传数据;
将所述加密上传数据上传至数据管理中心。
8.一种风力发电设备监控装置,其特征在于,所述装置包括:
状态采集模块,用于从各外部传感器中,采集风力发电设备的不同类型的状态信息;
阈值比对模块,用于将所述状态信息与相应的预设阈值进行比对;所述预设阈值,是预先针对所述状态信息所属的类型设置的阈值;
事件触发模块,用于当所述状态信息大于或等于所述预设阈值时,则触发设备调整事件;
规则查找模块,用于根据所述设备调整事件,查找相应的设备调整规则;
设备调整模块,用于根据所述设备调整规则和所述状态信息,确定对所述风力发电设备的调整方案,并按照所述调整方案调整所述风力发电设备的运行状态。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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