CN111597394B - 一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，包括根据各网数据构建多维网络模型，包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络；在多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；根据各网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统；本申请不仅全面反映不同个人、家庭、社区在多网融合下的关联关系，同时，能对用户及其用户群体可能发生的行为活动进行有效的分析及预测，能够有效地揭示四网之间复杂的、潜在的、内在的关联关系，为四网融合应用服务提供基础支撑。

Description

一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法
技术领域
本申请涉及计算机应用领域，尤其涉及一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法。
背景技术
电力光纤入户将电网、电信网、广电网、互联网进行多网融合，实现了“三网融合”到“四网融合”的转变，四网融合后的电网集成了广电网、电信网、互联网三方的用户数据，高度融合了电力流、信息流和业务流，这些数据形成了复杂系统，“四网融合”的核心价值是电力能源的大数据库，其价值增值极高，具备国家层面的战略意义。
四网融合之后，将采集到用户的大量数据，包括用电数据、广电使用数据、电信使用数据、互联网使用数据等，而对于每一种数据，又存在用户信息、地区信息、设备信息、消费信息等多种维度，以及不同时间粒度(月、周、日等)、不同用户粒度(个人、家庭、小区等)等多种粒度，这些数据相互关联，形成一个多维、多层、多粒度的复杂系统。
现有的复杂网络的主要研究方法有单一网络建模、树形结构模型、二分网、小世界模型等，但是这些研究方法分析基于电网、电信网、广电网、互联网四网融合的用户数据及用能行为存在一定的局限性，其中，单一网络所有的节点和连边均是同质的；树形结构模型易于构造，但过于简单，模型的网络拓扑与现实场景相差较大；二分网无法刻画多个节点之间的相互联系；小世界模型不满足网络节点度数异质性；综述，这些网络模型不能准确的刻画四网融合的多层、多维、多粒度的系统数据，无法有效支撑后续的复杂网络特性的分析、复杂网络的行为分析与挖掘。
发明内容
本申请提供了一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，为克服现有技术得不足，综合考虑用电数据、广电使用数据、电信使用数据、互联网使用数据，结合用户信息、地区信息、设备信息、消费信息等多种维度，考虑时间、用户等粒度，提出了一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，能够有效地揭示四网之间复杂的、潜在的、内在的关联关系，为四网融合应用服务提供基础支撑。
为了达到上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：
提供一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，包括如下步骤：
根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络；
在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；
根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；
通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。
可选的，所述构建多维网络模型的包括：
通过公式GE＝[E(v),E(l)]描述所述电网多维网络，式中GE为电网多维网络连通图描述，E(v)为电网多维网络连通图中的节点集，E(l)为电网多维网络连通图中的边集，所述电网数据包括电网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GX＝[X(v),X(l)]描述所述电信网多维网络，式中GX为电信网多维网络连通图描述，X(v)为电信网多维网络连通图中的节点集，X(l)为电信网多维网络连通图中的边集，所述电信网数据包括电信网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GG＝[G(v)，G(l)]描述所述广电网多维网络，式中GG为广电网多维网络连通图描述，G(v)为广电网多维网络连通图中的节点集，G(l)为广电网多维网络连通图中的边集，所述广电网数据包括广电网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GI＝[I(v),I(l)]描述所述互联网多维网络，式中GI为互联网多维网络连通图描述，I(v)为互联网多维网络连通图中的节点集，I(l)为互联网多维网络连通图中的边集，所述互联网数据包括互联网多维网络连通图中的节点集和边集。
可选的，所述网络节点包括电网多维网络连通图中的节点集、电信网多维网络连通图中的节点集、广电网多维网络连通图中的节点集、互联网多维网络连通图中的节点集。
可选的，所述电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和电力设备；所述电信网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和信号传输设备；所述广电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和广电网信号传播设备；所述互联网网络连通图中的节点集包含用户、小区和网络设备。
可选的，所述边集为节点之间的传输线路或连线。
可选的，所述多层网络模型为其中，/>为单层网络集合，C为不同网络间的连边集，其中，单层网络包括电网、电信网、广电网、互联网；
所述多维、多层、多粒度的复杂网络模型为其中，i为网络模型的多粒度特性，j为网络模型的多层特性，/>为多维、多层、多粒度的复杂网络集，Ci为不同粒度网络间的连边集。
可选的，所述连边集为任意两层网络中的两个网络节点间的连接，所述两个网络节点表示相同的节点或存在耦合关系。
可选的，所述多粒度网络模型中粒度单元可以根据各粒度单元间关联性聚合。
本申请实施例提供的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，包括根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络；在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。本申请不仅能全面反映不同个人、家庭、社区在多网融合下的关联关系，同时，能对用户及其用户群体可能发生的行为活动进行有效的分析及预测；能够有效地揭示四网之间复杂的、潜在的、内在的关联关系，为四网融合应用服务提供基础支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法的流程图；
图2为本申请实施例电网多维网络的组成示意图；
图3为本申请实施例多粒度网络模型的组成示意图；
图4为本申请实施例一种多维、多层、多粒度的多网融合的组成示意图；
图5为本申请实施例一种多维、多层、多粒度的多网融合的局部示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本申请做进一步详细描述：
实施例一
本申请实施例提供一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，用于计算机应用领域，参照图1所示，所述方法包括如下步骤：
101、根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络。
其中，构建多维网络模型的包括：
通过公式GE＝[E(v),E(l)]描述所述电网多维网络，式中GE为电网多维网络连通图描述，E(v)为电网多维网络连通图中的节点集，E(l)为电网多维网络连通图中的边集，所述电网数据包括电网多维网络连通图中的节点集和边集。
所述电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和电力设备；其中的电力设备上记录有用户的用电用能信息，比如电表上记录有用户的已用电量、剩余电量、累积使用电量等；电网多维网络连通图中的边集包括电力设备之间的连线为电力在各节点间的传输线路，如输电线、变压器支路；用户之间的连线为用户的社交关系；用户与小区之间的连线为用户属于小区；电力设备与用户、小区之间的连线表示电力设备的所属。
通过公式GX＝[X(v),X(l)]描述所述电信网多维网络，式中GX为电信网多维网络连通图描述，X(v)为电信网多维网络连通图中的节点集，X(l)为电信网多维网络连通图中的边集，所述电信网数据包括电信网多维网络连通图中的节点集和边集。
所述电信网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和信号传输设备；其中信号传输设备上记录有用户的话费使用、话费剩余、套餐选择、业务开通、套餐使用等信息；电信网多维网络连通图中的边集包括信号传输设备之间的连线表示电信信号之间的传输线路；用户、小区、设备之间的连线与电网网络类似。
通过公式GG＝[G(v),G(l)]描述所述广电网多维网络，式中GG为广电网多维网络连通图描述，G(v)为广电网多维网络连通图中的节点集，G(l)为广电网多维网络连通图中的边集，所述广电网数据包括广电网多维网络连通图中的节点集和边集。
所述广电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和广电网信号传播设备；其中广电网信号传播设备上记录有用户的电视频道开通、电视点播等信息；广电网多维网络连通图中的边集包括广电网信号传播设备之间的连线表示光纤、有线同轴电缆、卫星广播信道等信号传输线路；用户、小区、设备之间的连线与电网网络类似。
通过公式GI＝[I(v),I(l)]描述所述互联网多维网络，式中GI为互联网多维网络连通图描述，I(v)为互联网多维网络连通图中的节点集，I(l)为互联网多维网络连通图中的边集，所述互联网数据包括互联网多维网络连通图中的节点集和边集。
所述互联网网络连通图中的节点集包含用户、小区和网络设备；其中网络设备上记录有用户的互联网操作信息，例如购物情况、网页浏览情况、网络流量、用网时间段等；互联网多维网络连通图中的边集包括网络设备之间的连线表示互联网信号传输线路；用户、小区、设备之间的连线与电网网络类似。
电网多维网络连通图中的节点集、电信网多维网络连通图中的节点集、广电网多维网络连通图中的节点集和互联网多维网络连通图中的节点集组成了网络节点。
102、在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型。
形成多粒度单元下的多维网络模型，从用户的层面看，粒度单元可以表示为区县、街道、小区等，也可以表示为家庭、个人等。从时间的层面看，粒度单元可以描述为以年、季度、月为尺度的用户用能情况，也可以描述的以旬、周、日为尺度的用户用能情况。
不同粒度单元之间的连接方式可以是：设ub表示宏观网络中的一个粒度单元，ub在网络中的细化描述表示为{us1,us2,…,usn}，则创建ub到us1、ub到us2，…，ub到usn之间的连线。
所述多粒度网络模型中粒度单元可以根据各粒度单元间关联性聚合。
103、根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型。
所述多层网络模型为其中，/>为单层网络集合，C为不同网络间的连边集，其中，单层网络包括电网、电信网、广电网、互联网。所述连边集为任意两层网络中的两个网络节点间的连接，所述两个网络节点表示相同的节点或存在耦合关系。
对于任意两层网络，设v1表示第一个网络层中的某个网络节点，设为u1，v2表示第二个网络层中的某个网络节点，设为u2，若u1、u2表示的是同一个网络节点，则将v1、v2连接，其他网络节点连接方式也是一样，若表示同一网络节点，则将这两个网络节点进行连接。
电信网、广电网、互联网中，若两层网络中的网络节点表示同一个设备(如光调制解调器)或两种设备是耦合的，则将对应的两个节点进行连接。
电网与电信网、广电网、互联网可通过实施电力光纤到户等智能电网工程实现有机融合；若电网设备与电信网、广电网、互联网是集成的或者耦合的，则将其对应的节点进行连接。
104、通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。
所述多维、多层、多粒度的复杂网络模型为其中，i为网络模型的多粒度特性，j为网络模型的多层特性，/>为多维、多层、多粒度的复杂网络集，Ci为不同粒度网络间的连边集。
本申请实施例提供的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，包括根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络；在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。本申请不仅能全面反映不同个人、家庭、社区在多网融合下的关联关系，同时，能对用户及其用户群体可能发生的行为活动进行有效的分析及预测；能够有效地揭示四网之间复杂的、潜在的、内在的关联关系，为四网融合应用服务提供基础支撑。
实施例二
本申请实施例提供一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，用于计算机应用领域，参照图1所示，所述方法包括如下步骤：
101、根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络。
参照图2所示，电网多维网络E的组成示意图，EV表示网络节点，EV1、EV2、EV3表示用户，EV4、EV5表示小区，EV6、EV7、EV8、EV9表示电力设备；用户之间的连线为用户之间的社交关系，比如EV1和EV2是同一个家庭的，他们之间就有一条连线，同时EV1和EV2同属小区EV4，那么这两个用户EV1和EV2和EV4之间存在一条连线；电力设备之间的连线为电力设备之间的传输线路，EV6-EV7-EV8-EV9可表示电力从发电站到配电站到变压器再到电表的过程，EV9表示的电表是属于用户EV3，则EV9与EV3存在一条连线，EV8表示的变压器是属于小区EV5，则EV8和EV5之间存在一条连线。整个EV集合代表了简要的电网的运作流程，简单的描述了电网多维网络中电力通过多种方式和个人、家庭、企业、小区进行融合，通过电网的单个网络节点之间的关系，将整个电网网络连接起来，形成一个完整的单层电网多维网络。类似的，互联网、电信网、广电网的构建方式和电网构建方式相似。
102、在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型。
构建好多维网络模型后可以构建多粒度网络模型，当用户从个人变为家庭后，相应的网络节点将进行聚合，属于同一家庭的用户将合并为一个新网络节点，之前与这些用户存在连接关系的节点全部与新节点进行连接，从而构建出一个新的多粒度网络。
参照图3所示，用户A1，A2，A3聚合为家庭A，用户B1，B2聚合为家庭B，用户A1与B1有连边，则家庭A与家庭B也连一条边；同时，网络2中的新网络节点与网络1中对应的网络结点进行连接，图3中用虚线表示这种不同粒度单元的包含关系，用户可以从个人到家庭到社区，相应的网络都进行聚合；类似地，在其余社交、时间等都可以依次按照以上网络进行多粒度的多层网络构建。
103、根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型。
104、通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。
参照图4所示，将电网多维网络E与电信网多维网络X、广电网多维网络G、互联网多维网络I可通过实施电力光纤到户等智能电网工程进行有机融合。
取其中的一部分详细描述，参照图5所示，在电网多维网络E的网络层中，EV2表示一个电网用户网络节点，在电信多维网络X的网络层中，XV2表示一个电信网用户网络节点，若EV2、XV2表示的是同一个用户，则将EV2与XV2进行连接，小区的连接方式与用户的连接方式一样；另外，若两层网络中的节点表示同一个设备或两种设备是耦合的，如图中EV6和XV9均表示电力线通讯调制解调器，则将对应的两个节点进行连接。
电网多维网络与广电网多维网络、互联网多维网络的有机融合和电信网多维网络类似，皆可通过智能电网工程进行融合。
本申请实施例提供的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，包括根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括电网多维网络、电信网多维网络、广电网多维网络、互联网多维网络；在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。本申请不仅能全面反映不同个人、家庭、社区在多网融合下的关联关系，同时，能对用户及其用户群体可能发生的行为活动进行有效的分析及预测；能够有效地揭示四网之间复杂的、潜在的、内在的关联关系，为四网融合应用服务提供基础支撑。
以上内容仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请权利要求书的保护范围之内。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (7)

1.一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，包括：
根据电网数据、电信网数据、广电网数据、互联网数据，构建多维网络模型，所述多维网络模型包括通过公式GE＝[E(v),E(l)]描述电网多维网络，式中GE为电网多维网络连通图描述，E(v)为电网多维网络连通图中的节点集，E(l)为电网多维网络连通图中的边集，所述电网数据包括电网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GX＝[X(v),X(l)]描述电信网多维网络，式中GX为电信网多维网络连通图描述，X(v)为电信网多维网络连通图中的节点集，X(l)为电信网多维网络连通图中的边集，所述电信网数据包括电信网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GG＝[G(v),G(l)]描述广电网多维网络，式中GG为广电网多维网络连通图描述，G(v)为广电网多维网络连通图中的节点集，G(l)为广电网多维网络连通图中的边集，所述广电网数据包括广电网多维网络连通图中的节点集和边集；
通过公式GI＝[I(v),I(l)]描述互联网多维网络，式中GI为互联网多维网络连通图描述，I(v)为互联网多维网络连通图中的节点集，I(l)为互联网多维网络连通图中的边集，所述互联网数据包括互联网多维网络连通图中的节点集和边集；
在所述多维网络模型中，根据不同网络节点作为粒度单元，构建多粒度网络模型；
根据电网、电信网、广电网、互联网之间的耦合和关联关系，将不同网络之间的相关联网络节点连线，构建多层网络模型；
通过上述步骤，得到多维、多层、多粒度的复杂网络模型，用于描述多网融合后的复杂系统。
2.根据权利要求1所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述网络节点包括电网多维网络连通图中的节点集、电信网多维网络连通图中的节点集、广电网多维网络连通图中的节点集、互联网多维网络连通图中的节点集。
3.根据权利要求1或2所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和电力设备；所述电信网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和信号传输设备；所述广电网多维网络连通图中的节点集包含用户、小区和广电网信号传播设备；所述互联网网络连通图中的节点集包含用户、小区和网络设备。
4.根据权利要求1所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述边集为节点之间的传输线路或连线。
5.根据权利要求1所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述多层网络模型为其中，/>为单层网络集，C为不同网络间的连边集，其中，单层网络包括电网、电信网、广电网、互联网；
所述多维、多层、多粒度的复杂网络模型为其中，i为网络模型的多粒度特性，j为网络模型的多层特性，/>为多维、多层、多粒度的复杂网络集，Ci为不同粒度网络间的连边集。
6.根据权利要求5所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述连边集为任意两层网络中的两个网络节点间的连接，所述两个网络节点表示相同的节点或存在耦合关系。
7.根据权利要求1所述的一种多维、多层、多粒度的多网融合建模方法，其特征在于，所述多粒度网络模型中粒度单元可以根据各粒度单元间关联性聚合。
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