CN112579283B - 一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统 - Google Patents

一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统，该方法包括：获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；根据各应用容器的功率确定当前运行模式；根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；根据功耗值及电能量值的关系，调整当前运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。本发明通过功耗值及电能量值的关系对应用容器的运行状态精准管理，最大程度延长待机时间，对整个网络系统的节点进行资源统一调度和功耗优化，通过长期累积优化数据记录，不断地使节点功耗方案更加优化，以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同。

Description

一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统。
背景技术
电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。边缘计算就是将数据处理、应用程序运行等功能，由云计算中心下放到网络边缘节点上，实现了数据本地化处理和存储，大大削减了数据传输数量，减少了请求响应时间，同时也保障了数据的安全性、私密性。输变电物联网所涉及到的电力业务的传感器及边缘节点大部分在杆塔或导线上部署，无法采用电源直接供电，多采用蓄电池+光伏方式或其它取能方式进行供电，导致边缘智能技术必须以低功耗技术为前提，因此在输变电设备物联网边缘节点在供电受限的情况下，如何以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统，解决在输变电设备物联网边缘节点在供电受限的情况下，如何以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供电力物联网边缘节点的资源调度方法，包括如下步骤：获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；根据各所述应用容器的功率确定当前运行模式；根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
在一实施例中，所述根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值，包括：根据当前运行模式下处于运行状态的各所述应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率；根据当前运行模式下处于暂停状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的暂停状态总功率；根据当前运行模式下处于停止状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的停止状态总功率；获取各所述应用容器的操作功率及电力物联网系统的运行时间；根据所述操作功率、所述运行时间、所述应用容器的运行总功率、所述暂停状态总功率及所述停止状态总功率，确定电力物联网系统的功耗值。
在一实施例中，所述根据当前运行模式下处于运行状态的各所述应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率，包括：获取执行非周期性任务的应用容器，并计算执行非周期性任务的应用容器的功率的平均非周期功率，并将各所述平均非周期功率之和确定为非周期运行总功率；获取执行周期性任务的应用容器、各执行周期性任务的应用容器的额定任务周期及执行任务周期，计算执行周期性任务的应用容器的功率的平均周期功率；根据所述平均周期功率、所述额定任务周期及所述执行任务周期，确定各所述应用容器的周期运行功率，并将各所述周期运行功率之和确定为周期运行总功率；根据所述非周期运行总功率及周期运行总功率，确定应用容器的运行总功率。
在一实施例中，通过以下公式计算电力物联网系统的功耗值：
Psys＝(∑Pstart+∑Ppause+∑Pstop+Pos)*t
其中，Psys表示电力物联网系统的功耗值，∑Pstart表示运行总功率，∑Ppause表示暂停状态总功率，∑Pstop表示停止状态总功率，Pos表示操作功率，t表示运行时间；
∑Pstart＝∑Pd+∑Pt
其中，∑Pstart表示运行总功率，∑Pd表示非周期运行总功率，∑Pt表示周期运行总功率。
在一实施例中，所述根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求，包括：判断所述功耗值与所述电能量值是否满足预设要求；如果所述功耗值与所述电能量值不满足预设要求，则判断所述电能量值相对于功耗值是否有电量结余；如果所述电能量值相对于功耗值无电量结余，则判断是否存在满足预设调整条件的周期性任务，如果存在满足预设调整条件的周期性任务，则调整满足预设调整条件的周期性任务的执行任务周期，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；如果不存在满足预设调整条件的周期性任务，则按照预设顺序暂停处于运行状态的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一低功耗运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
在一实施例中，本发明实施例提供了电力物联网边缘节点的资源调度方法，还包括：如果所述电能量值相对于功耗值有电量结余，则判断所述当前运行模式是否为预设额定工作模式；如果所述当前运行模式不是预设额定工作模式，则启动新的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一高功耗运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；如果所述当前运行模式是预设额定工作模式，则判断各所述执行任务周期是否均达到所述额定任务周期，如果各所述执行任务周期均达到所述额定任务周期，则保持当前运行模式不变。
在一实施例中，本发明实施例提供了电力物联网边缘节点的资源调度方法，还包括：如果存在所述执行任务周期未达到所述额定任务周期，则调整所述执行任务周期，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
第二方面，本发明实施例提供了电力物联网边缘节点的资源调度系统，包括如下模块：第一处理模块，用于获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；第二处理模块，用于根据各所述应用容器的功率确定当前运行模式；第三处理模块，用于根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；第四处理模块，用于根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本发明第一方面及任意一种可选方式所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明第一方面及任意一种可选方式所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的一种电力物联网边缘节点的资源调度方法及系统，通过各应用容器的功率确定运行模式，并根据当前运行模式下的应用容器的功率确定系统功耗值，通过调整当前运行模式，使得功耗值与电能量值满足预设要求；通过功耗值及电能量值的关系对应用容器的运行状态精准管理，在保证边缘节点功能不受影响的情况下，最大程度延长待机时间，对整个网络系统中的节点进行资源统一调度和功耗优化，通过长期累积优化数据记录，不断地使节点功耗方案更加优化，以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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电力物联网系统的三层结构图；
图2为本发明实施例提供的应用容器边缘节点的系统示意图；
图3为本发明实施例提供的电力物联网边缘节点的资源调度方法的一个具体示例的流程图；
图4为本发明实施例提供的边缘节点功耗测量与外设控制的系统示意图；
图5为本发明实施例提供的输电线微气象监测场景的节点低功耗策略示意图；
图6为本发明实施例提供的电力物联网边缘节点的资源调度系统的功能模块组成图；
图7为本发明实施例提供的电子设备一个具体示例图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在实际应用中，如图1所示，电力物联网系统自上而下由终端层、边缘层和云平台层构成了“云-边-端”三层结构。云平台层由物联管理中心和业务系统组成。边缘层由各边缘节点组成，边缘节点可以完成边缘计算、边缘存储、通信协议转换等功能。终端层主要由各种电力业务终端组成。通常情况下，云平台和边缘节点通过广域通信网络互联，业务终端和边缘节点则通过现场通信网络进行互联。
边缘节点采用轻量级Docker容器技术，实现一个操作系统上运行的多个功能软件APP化，由于容器是完全使用沙箱机制进行资源隔离，相互之间不会有任何直接通信接口，提升了系统的稳定性和健壮性。因此在输变电设备物联网边缘节点在供电受限的情况下，如何以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同具有重要意义。其中，如图2所示，边缘节点可以运行Linux操作系统，分为内核态和用户态，应用(业务)APP运行在各Docker容器中，功耗管理APP也在容器中运行，可以通过调用容器控制API接口对其它容器进行状态控制，如：如启动、暂停、停止等。
因此，本发明实施例提供一种电力物联网边缘节点的资源调度方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤S1：获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值。
本发明实施例中，通过增加外部测量设备或者测量与控制电路，测量电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率，其中，如图4所示，在边缘节点的电源输出部分增加电流和电压采集电路，通过采集到的电流与电压值，可以测量边缘节点装置的瞬时功率和平均功率；通过对APP容器位于启用、暂停、停止等状态下进行功率采集，可以较为精准的估算APP容器的功率消耗。通过在边缘节点装置上的采集、通信、辅助计算等外设子模块增加电源控制电路，可以通过软件对外设子模块进行电源开启与关断，外设子模块开启/关断根据APP容器的调用需求进行实时控制，以节约不必要的外设待机损耗。
其中，针对光伏+蓄电池储能供电的边缘节点，通过物联管理中心平台提供太阳能光照度预测数据，针对类似于输电线路在线监测应用的“光伏+蓄电池”储能供电方式的边缘节点，在物联管理中心平台增加天气信息软件模块，通过未来几天(典型值为7天)的天气预报信息，结合各边缘节点所在的地理位置信息，计算出各边缘节点的光照度(％表示)数值(一般按天为时间单位)，发送给边缘节点，进而获取电力物联网系统的电能量值。
需要说明是的，本发明实施例仅举例说明获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率的采集方法，及针对光伏+蓄电池储能供电获取电力物联网系统的电能量值的方法，在实际应用中可以根据实际系统需求进行调整，本发明仅以此为例，并不以此为限。
步骤S2：根据各应用容器的功率确定当前运行模式。本发明实施例中，将运行模式根据功耗由高到低定义为五种运行模式(M0、M1、M2、M3、M4)，每个APP容器(应用容器)都有对应的功耗模式属性值(power_level/PL)，取值范围0～3，PL＝0表示该APP容器只能工作在M0模式下，PL＝1表示该APP可以在M0和M1模式下运行。其中M0模式为所有APP均为启用状态，允许PL＝0,1,2,3的所有APP容器启用，即功耗最大的模式；M1模式为允许PL＝1,2,3的APP容器启用，暂停其他APP容器；M2模式为允许PL＝2,3的APP容器启用，暂停其他APP容器；M3模式只允许PL＝3的APP容器启用，暂停其他所有APP容器；M4为深度休眠模式，即应急状态，所有APP容器都将停止工作，此模式下只能通过定时器周期唤醒APP容器。
在实际应用中，边缘节点采用基于Docker的轻量级容器架构设计，功耗管理模块APP运行在独立的Docker容器中，启动该容器时，为容器打开功耗管理硬件(包括功耗测量与外设子模块电源控制等)外设控制权限，以及Docker Daemon的Server模块通信权限。Docker Daemon是Docker架构中运行在后台的守护进程，Docker Daemon通过DockerServer模块接受功耗管理APP(Docker Client)的请求，并在Engine中处理请求，然后根据请求类型，创建、启动、暂停、停止或销毁指定的Docker容器。其中，在边缘节点的使用生命周期中，功耗控制APP中的节能算法后续可能需要进行优化调整，通过Docker容器方式，由物联管理中心平台下发新版本的APP镜像，为节能算法升级提供了方便。
需要说明的是，本发明仅举例说明将运行模式划分为五种运行模式，在实际应用中可以根据实际需求进行调整，本发明并不以此为限。
步骤S3：根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值。本发明实施例中，根据当前运行模式下各应用容器的功率，通过量化应用容器运行时所需要的功率表示，进而确定电力物联网系统的功耗值。
步骤S4：根据功耗值及电能量值的关系，调整当前运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。本发明实施例中，根据运行模式M值，结合灵活的容器启停调度算法和外设子模块开启/关断进行功耗控制，从而实现系统的功耗优化；其中功耗值与电能量值满足预设要求就是现有的电能量值能够达到当前运行模式的功耗值的需求，可以比当前运行模式的功耗值稍高，但是不能低于当前运行模式的功耗值。
在由多个边缘节点组成的输变电设备物联网络/电力物联网系统，针对单个节点的低功耗策略可能不一定达到最优，在统一的物联管理中心平台管控下，可对多个节点进行休眠、唤醒调度操作，通过全网的协调控制进一步优化功耗。例如在输电线微气象监测应用场景下，相邻节点可以周期性的轮流工作，在不影响监测功能的情况下，保证整条线路的边缘节点的功耗平衡，最大程度延长待机时间。
本发明提供的电力物联网边缘节点的资源调度方法，通过各应用容器的功率确定运行模式，并根据当前运行模式下的应用容器的功率确定系统功耗值，通过调整当前运行模式，使得功耗值与电能量值满足预设要求；通过功耗值及电能量值的关系对应用容器的运行状态精准管理，在保证边缘节点功能不受影响的情况下，最大程度延长待机时间，对整个网络系统中的节点进行资源统一调度和功耗优化，通过长期累积优化数据记录，不断地使节点功耗方案更加优化，以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同。
在一具体实施例中，上述步骤S3，还包括如下步骤：
步骤S31：根据当前运行模式下处于运行状态的各应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率。本发明实施例中，上述进行状态包括：启动、暂停、停止的状态，根据当前运行模式下处于运行状态的各应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率。
步骤S32：根据当前运行模式下处于暂停状态的各应用容器的功率，确定各应用容器的暂停状态总功率。
步骤S33：根据当前运行模式下处于停止状态的各应用容器的功率，确定各应用容器的停止状态总功率。
步骤S34：获取各应用容器的操作功率及电力物联网系统的运行时间。
本发明实施例中，由于各边缘节点需要在操作系统中运行，例如Linux操作系统，因此操作系统的还占用了一部分功率开销，即本发明实施例中的操作功率，获取各应用容器的操作功率及电力物联网系统的运行时间。
步骤S35：根据操作功率、运行时间、应用容器的运行总功率、暂停状态总功率及停止状态总功率，确定电力物联网系统的功耗值。
本发明实施例中，通过以下公式计算电力物联网系统的功耗值：
Psys＝(∑Pstart+∑Ppause+∑Pstop+Pos)*t (1)
其中，Psys表示电力物联网系统的功耗值，∑Pstart表示运行总功率，∑Ppause表示暂停状态总功率，∑Pstop表示停止状态总功率，Pos表示操作功率，t表示运行时间；
∑Pstart＝∑Pd+∑Pt (2)
其中，∑Pstart表示运行总功率，∑Pd表示非周期运行总功率，∑Pt表示周期运行总功率。所有在运行的非周期性任务的APP的功率Pd求和，加上所有在运行的周期性任务的APP的功率Pt求和，即为运行总功率。
在一具体实施例中，上述步骤S31，还包括如下步骤：
步骤S311：获取执行非周期性任务的应用容器，并计算执行非周期性任务的应用容器的功率的平均非周期功率，并将各平均非周期功率之和确定为非周期运行总功率。本发明实施例中，对于一直运行的非周期性任务的APP容器(即守护进程)，如保持MQTT长连接的进程等，采用平均功耗进行表示非周期运行功率：Pd＝Pavg1，将各个非周期运行功率求和即得到非周期运行总功率。
步骤S312：获取执行周期性任务的应用容器、各执行周期性任务的应用容器的额定任务周期及执行任务周期，计算执行周期性任务的应用容器的功率的平均周期功率。
步骤S313：根据平均周期功率、额定任务周期及执行任务周期，确定各应用容器的周期运行功率，并将各周期运行功率之和确定为周期运行总功率。
本发明实施例中，对包含周期性任务的APP容器，APP具备额定任务周期Trate和最大任务周期Tmax两个参数，通过其提供的API调用接口，功耗管理APP可以动态调整执行任务周期Tset。因此，对于包含周期性任务的APP容器，可进一步采用更加精细化的功耗表示：
Pt＝Pavg2*C*(Trate/Tset) (3)
其中，C为常量系数，是根据实际经验进行设定，根据功耗测量值计算得到；Pavg2为上述计算的平均周期功率；Trate为额定任务周期；Tset为执行任务周期。最后将Pt(周期运行功率)进行求和，即得到周期运行总功率。
步骤S314：根据非周期运行总功率及周期运行总功率，确定应用容器的运行总功率。
在一具体实施例中，上述步骤S4，还包括如下步骤：
步骤S01：判断功耗值与电能量值是否满足预设要求。本发明实施例中，计算得到电力物联网系统的功耗值后，通过与获取的电能量值进行比较，判断功耗值与电能量值是否满足预设要求，如果功耗值与电能量值满足预设要求，则保持当前运行模式不变，当前运行模式已经能够达到系统的整体平衡。
步骤S02：如果功耗值与电能量值不满足预设要求，则判断电能量值相对于功耗值是否有电量结余。本发明实施例中，如果功耗值与电能量值不满足预设要求，则可能出现两种情况，即电能量值相对于功耗值有电量结余或者电能量值相对于功耗值电量不足。
步骤S03：如果电能量值相对于功耗值无电量结余，则判断是否存在满足预设调整条件的周期性任务，如果存在满足预设调整条件的周期性任务，则调整满足预设调整条件的周期性任务的执行任务周期，直到功耗值与电能量值满足预设要求。在实际应用中，如果电能量值相对于功耗值无电量结余，也就是电能量值相对于功耗值电量不足，不足以支撑两者达到预设要求，然后判断是否存在满足预设调整条件的周期性任务，其中满足预设调整条件就表示存在可调整的周期性任务，也就是说此周期性任务的执行任务周期还能够降低，则调整满足预设调整条件的周期性任务的执行任务周期，直到功耗值与电能量值满足预设要求。在实际应用中，调整周期性任务的执行任务周期也不是可以无下限的一直降低，还是根据预设调整条件进行确定，此预设调整条件是根据各周期性任务的具体运行情况进行设定的。
步骤S04：如果不存在满足预设调整条件的周期性任务，则按照预设顺序暂停处于运行状态的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一低功耗运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。
本发明实施例中，如果不存在满足预设调整条件的周期性任务，则需要对应用容器的运行状态进行调整，根据预先设置好的应用容器预设顺序暂停处于运行状态的应用容器，也就是根据各个应用容器的暂停/开启顺序(根据应用容器的重要性，将应用容器进行排序，可以是升序也可以是降序，同时可以是规定的暂停顺序也可以是开启顺序)。并且通过调整应用容器的暂停使得功耗值减少，然后按照预设运行模式顺序将当前运行模式调整为下一低功耗运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。
具体地，以上述五种运行模式为例，其中运行模式按照功耗值由高到低分别为：M0、M1、M2、M3、M4，如果当前运行模式为M1，则暂停容器后，将M1调整为下一低功耗运行模式M2，判断在M2运行模式下是否耗值与电能量值满足预设要求，如果不满足则继续将M2调整为M3，一级一级的进行调整，直到功耗值与电能量值满足预设要求。
步骤S05：如果电能量值相对于功耗值有电量结余，则判断当前运行模式是否为预设额定工作模式。本发明实施例中，如果电能量值相对于功耗值有电量结余，则表示有多余的电量可以在供其他应用容器或者任务进行工作，则首先判断当前运行模式是否为预设额定工作模式。
步骤S06：如果当前运行模式不是预设额定工作模式，则启动新的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一高功耗运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。
本发明实施例中，如果当前运行模式不是预设额定工作模式，则代表还可以开启运行新的处于暂停或者停止状态的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一高功耗运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求。还以上述五种运行模式为例，其中运行模式按照功耗值由高到低分别为：M0、M1、M2、M3、M4，如果当前运行模式为M2，则开启新的应用容器，将运行模式调整为下一高功耗运行模式M1，判断在M1运行模式下是否耗值与电能量值满足预设要求，如果不满足则继续将M1调整为M0，一级一级的进行调整，直到功耗值与电能量值满足预设要求或者调整后的当前运行模式已经达到额定工作模式，如果调整后的当前运行模式已经达到额定工作模式，并且功耗值与电能量值满足预设要求则需要对周期性任务进行调整。
步骤S07：如果当前运行模式是预设额定工作模式，则判断各执行任务周期是否均达到额定任务周期，如果各执行任务周期均达到额定任务周期，则保持当前运行模式不变。
步骤S08：如果存在执行任务周期未达到额定任务周期，则调整执行任务周期，直到功耗值与电能量值满足预设要求。本发明实施例中，如果存在执行任务周期未达到额定任务周期，则调整执行任务周期，将执行任务周期按照一定顺序一级级增大，直到功耗值与电能量值满足预设要求。
在实际应用中，边缘节点软件系统(电力物联网系统)调度策略采用循环方式进行，功耗管理APP会周期性的获取电池电量并根据天气信息预测光伏系统充电量或其它方式充电量，从而得到系统电能量值。根据功耗优化算法输出的结果，对运行模式M进行调整，或对APP容器任务周期进行调整。在功耗预算无法满足M3的情况下，进入M4深度休眠模式，此时，只能通过定时器周期唤醒。
如图5所示，以输电线微气象监测应用场景为例，边缘节点均匀安装部署在输电线杆塔上，由于临近杆塔的气象环境不会相差太大，因此，可以通过物联管理中心进行调度，让位于相邻节点可以周期性的轮流工作，最终结果是在不影响监测功能的情况下，保证整条线路的边缘节点的功耗平衡，可以在连续阴雨导致光伏供电不足的情况的保障监测系统正常工作。
本发明提供的电力物联网边缘节点的资源调度方法，通过各应用容器的功率确定运行模式，并根据当前运行模式下的应用容器的功率确定系统功耗值，通过调整当前运行模式，使得功耗值与电能量值满足预设要求；通过功耗值及电能量值的关系对应用容器的运行状态精准管理，在保证边缘节点功能不受影响的情况下，最大程度延长待机时间，通过在边缘节点装置上的采集、通信、辅助计算等外设子模块增加电源控制电路，可以通过软件对外设子模块进行电源开启与关断，以节约不必要的外设待机损耗；对整个网络系统中的节点进行资源统一调度和功耗优化，通过长期累积优化数据记录，不断地使节点功耗方案更加优化，以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同。
本发明实施例提供一种适用于直流系统的惯性控制系统，如图6所示，包括：
第一处理模块1，用于获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；此模块执行上述步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。
第二处理模块2，用于根据各应用容器的功率确定当前运行模式；此模块执行上述步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。
第三处理模块3，用于根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；此模块执行上述步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。
第四处理模块4，用于根据功耗值及电能量值的关系，调整当前运行模式，直到功耗值与电能量值满足预设要求；此模块执行上述中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。
本发明提供的电力物联网边缘节点的资源调度系统，通过各应用容器的功率确定运行模式，并根据当前运行模式下的应用容器的功率确定系统功耗值，通过调整当前运行模式，使得功耗值与电能量值满足预设要求；通过功耗值及电能量值的关系对应用容器的运行状态精准管理，在保证边缘节点功能不受影响的情况下，最大程度延长待机时间，对整个网络系统中的节点进行资源统一调度和功耗优化，通过长期累积优化数据记录，不断地使节点功耗方案更加优化，以最优化策略配置和调度各边缘节点的运行模式，实现低功耗约束下的边缘计算和边缘协同。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，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，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种电力物联网边缘节点的资源调度方法，其特征在于，包括：
获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；
根据各所述应用容器的功率确定当前运行模式；
根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；
根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；
所述根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值，包括：
根据当前运行模式下处于运行状态的各所述应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率；
根据当前运行模式下处于暂停状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的暂停状态总功率；
根据当前运行模式下处于停止状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的停止状态总功率；
获取各所述应用容器的操作功率及电力物联网系统的运行时间；
根据所述操作功率、所述运行时间、所述应用容器的运行总功率、所述暂停状态总功率及所述停止状态总功率，确定电力物联网系统的功耗值；
所述根据当前运行模式下处于运行状态的各所述应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率，包括：
获取执行非周期性任务的应用容器，并计算执行非周期性任务的应用容器的功率的平均非周期功率，并将各所述平均非周期功率之和确定为非周期运行总功率；
获取执行周期性任务的应用容器、各执行周期性任务的应用容器的额定任务周期及执行任务周期，计算执行周期性任务的应用容器的功率的平均周期功率；
根据所述平均周期功率、所述额定任务周期及所述执行任务周期，确定各所述应用容器的周期运行功率，并将各所述周期运行功率之和确定为周期运行总功率；
根据所述非周期运行总功率及周期运行总功率，确定应用容器的运行总功率。
2.根据权利要求1所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法，其特征在于，通过以下公式计算电力物联网系统的功耗值：
Psys＝(∑Pstart+∑Ppause+∑Pstop+Pos)*t
其中，Psys表示电力物联网系统的功耗值，∑Pstart表示运行总功率，∑Ppause表示暂停状态总功率，∑Pstop表示停止状态总功率，Pos表示操作功率，t表示运行时间；
∑Pstart＝∑Pd+∑Pt
其中，∑Pstart表示运行总功率，∑Pd表示非周期运行总功率，∑Pt表示周期运行总功率。
3.根据权利要求1所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法，其特征在于，所述根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求，包括：
判断所述功耗值与所述电能量值是否满足预设要求；
如果所述功耗值与所述电能量值不满足预设要求，则判断所述电能量值相对于功耗值是否有电量结余；
如果所述电能量值相对于功耗值无电量结余，则判断是否存在满足预设调整条件的周期性任务，如果存在满足预设调整条件的周期性任务，则调整满足预设调整条件的周期性任务的执行任务周期，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；
如果不存在满足预设调整条件的周期性任务，则按照预设顺序暂停处于运行状态的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一低功耗运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
4.根据权利要求3所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法，其特征在于，还包括：
如果所述电能量值相对于功耗值有电量结余，则判断所述当前运行模式是否为预设额定工作模式；
如果所述当前运行模式不是预设额定工作模式，则启动新的应用容器，按照预设运行模式顺序，将当前运行模式调整为下一高功耗运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；
如果所述当前运行模式是预设额定工作模式，则判断各所述执行任务周期是否均达到所述额定任务周期，如果各所述执行任务周期均达到所述额定任务周期，则保持当前运行模式不变。
5.根据权利要求4所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法，其特征在于，还包括：
如果存在所述执行任务周期未达到所述额定任务周期，则调整所述执行任务周期，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求。
6.一种电力物联网边缘节点的资源调度系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于获取电力物联网系统中所有边缘节点的各应用容器的功率及电力物联网系统的电能量值；
第二处理模块，用于根据各所述应用容器的功率确定当前运行模式；
第三处理模块，用于根据当前运行模式下各应用容器的功率，确定电力物联网系统的功耗值；
第四处理模块，用于根据所述功耗值及所述电能量值的关系，调整所述当前运行模式，直到所述功耗值与所述电能量值满足预设要求；
所述第三处理模块包括：
运行总功率计算单元，用于根据当前运行模式下处于运行状态的各所述应用容器的功率，计算各应用容器的运行总功率；
暂停状态总功率确定单元，用于根据当前运行模式下处于暂停状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的暂停状态总功率；
停止状态总功率确定单元，用于根据当前运行模式下处于停止状态的各所述应用容器的功率，确定各应用容器的停止状态总功率；
获取单元，用于获取各所述应用容器的操作功率及电力物联网系统的运行时间；
功耗值确定单元，用于根据所述操作功率、所述运行时间、所述应用容器的运行总功率、所述暂停状态总功率及所述停止状态总功率，确定电力物联网系统的功耗值；
所述运行总功率计算单元包括：
非周期运行总功率确定子单元，用于获取执行非周期性任务的应用容器，并计算执行非周期性任务的应用容器的功率的平均非周期功率，并将各所述平均非周期功率之和确定为非周期运行总功率；
平均周期功率计算子单元，用于获取执行周期性任务的应用容器、各执行周期性任务的应用容器的额定任务周期及执行任务周期，计算执行周期性任务的应用容器的功率的平均周期功率；
周期运行总功率确定子单元，用于根据所述平均周期功率、所述额定任务周期及所述执行任务周期，确定各所述应用容器的周期运行功率，并将各所述周期运行功率之和确定为周期运行总功率；
运行总功率确定子单元，用于根据所述非周期运行总功率及周期运行总功率，确定应用容器的运行总功率。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-5中任一项所述的电力物联网边缘节点的资源调度方法。
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