CN113614770A - 能量系统的操作数据 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用分布式数据库来处理能量系统的操作数据。获得多个预定时间间隔中的每一个的能量系统的节点的操作数据。针对多个预定时间间隔中的每一个，将所述节点的操作数据存储在分布式数据库中，其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据包括标识相应时间间隔的时间数据。

Description

能量系统的操作数据

技术领域

本发明的各种示例总体上涉及能量系统的操作数据。各种示例具体地涉及利用分布式数据库来处理能量系统的操作数据。

背景技术

常见的能量系统被设计为用于从能量系统中的节点以及向能量系统中的节点递送能量（特别是电能）的网络。一般而言，能量系统包括与能量的产生、转换、递送和使用相关的所有组件。

在某些情况下，在规划发电厂（power plant）时，需要基于环境数据的复杂选址过程。在风电场（wind farm）的特定情况下，环境数据包括风力涡轮发电机被规划在其中的区域中的风数据和特定地形。因此，风数据的高质量和可靠性是风电场成功规划的关键。

在常见的规划过程中，可以使用天气桅杆（weather mast）、天气模型和仿真、光检测和测距（LIDAR）应用、指定涡轮机性能数据或气象桅杆活动（met mast campaign）（或换句话说，场地（site）测量活动）来获得风数据，如下文中将描述的那样。

在欧洲，天气桅杆被非常密集地放置。它们的主要缺点是：它们不适合风能，因为它们的高度通常仅为10米，而风力涡轮机达到了200米以及更高的总高度。因此，天气桅杆无法提供针对风速、风切变、湍流强度、风转向（wind veer）和类似风特性的良好估计。

天气模型和仿真是对风条件进行仿真的数值模型，在某些情况下，该模型由预报方法和服务提供商（例如，ConWx、WAsP、WindPRO或OpenWind）来提供。然而，模型和仿真本质上具有误差，诸如偏差和不确定性。不确定性可能会随着数据大小增加而平衡，其中偏差更加关键。此外，天气模型还没有被完全理解。提供商和顾问执行风分析研究，然而他们应用模型并且将他们自己的经验（即，意见）纳入结果中。

LIDAR（也被称为Lidar或LiDAR）是光检测和测距（有时还是光成像、检测和测距）的首字母缩略词。用于确定大气或风特性的LIDAR测量越来越受欢迎，这是因为它们是短期的，并且不需要大量规划。多普勒LIDAR是一种勘测方法，该方法使用测量来自大气的反向散射光，以便通过考虑反向散射光的频率来测量沿着射束的温度和/或风速。然而，基于LIDAR系统的测量在不同的测量设备和方法之间展现出系统性的偏移和偏差。

为了确定场地条件，气象桅杆活动可能是有用参考数据的来源。这种气象桅杆的高度可以高达所规划的风力涡轮机的轮毂（hub）高度。它们具有关于不同高度的风速测量，这使得能够进行切变计算。然而，这些活动需要长的规划时段，而且是极其昂贵的。如果存在相当小而不是大的风电场，那么执行气象桅杆活动在商业上是不可行的。因此，由于气象桅杆活动通常非常昂贵，因此取决于市场，这种活动通常在相当短的时间段（例如，仅几个月）内进行。通常，它们不覆盖全年，而覆盖全年将是了解特定场地的所有季节性影响所必需的。

例如，测量活动可能在风电场安装之前进行。在如德国这样的国家，通常从不执行测量活动。在其他场地中，如澳大利亚，执行具有若干个气象桅杆并且覆盖几年的测量。不确定性的范围非常大。即使执行了风测量活动，也存在时间不匹配，这是因为测量是在安装之前执行的，并且不应当假定条件在几十年内保持不变。它不会覆盖涡轮机寿命20年内的改变，例如树木生长、其他风电场安装。这种测量通常基于如下气象桅杆来执行：这些气象桅杆大多数具有远低于100米的高度，而涡轮机通常具有>140米的轮毂高度。出于成本原因，LIDAR测量比气象桅杆活动更经常地执行。由于所使用的LIDAR设备所基于的测量原理，这些LIDAR设备具有固有的技术问题，即，它们通常对巨大区域进行求平均以用于风速测量，并且因此具有高测量不确定性。

针对特定用例的所部署风力涡轮机在现场的涡轮机性能数据通常是无法获得的。针对涡轮机性能，可能执行根据IEC 61400-12-1的功率曲线测量，例如由OEM或其他测试设施来执行，这可以被称为指定涡轮机性能数据。该性能数据在行业中具有较高接受度，然而已知其具有某些缺陷。参考测量通常在非常短的时间段内执行，并且无法代表所有季节。通常，测量在冬季执行，尽管风力涡轮机在夏季的性能没有达到相同的水平。此外，测量在“良好的”场地中执行，通常在北欧执行。这带来了如下问题：具有例如低空气密度、特殊风切变廓线（wind shear profile）、极低/极高湍流强度等的场地没有被很好地表示。因此，风力涡轮机的数据质量较差。

因此，源自于上述来源的数据潜在地不具有必需的质量和可靠性，以致于无法确保选址过程的正确结果，其中特别地，许多限制和缺陷是已知的。

风力涡轮机在现场的实际操作数据也可以用于提供关于特定位置处的某个时间段内的性能的信息。据我们所知，这是最可靠的技术解决方案，但是它也伴随着缺陷，由于此，常规地，来自现有风电场的操作数据难以使用。

现有操作数据的低利用率的原因在如下内容当中。感兴趣的购买者可能不知道数据拥有者。感兴趣的购买者可能不知道现有数据的数据质量。对于数据拥有者而言，可能存在操纵该数据的可能动机。到目前为止，还不存在任何交换平台，即针对这些数据的市场。购买者不能够确定数据是否被操纵，这是因为数据的拥有者、即风电场的拥有者是不值得信任的。如果各方仍然同意交换数据，则购买者需要信任销售者——数据或部分数据没有被操纵。

数据操纵可能在特定情况下发生。根据一示例，假设风电场拥有者想要出售现有风电场。该拥有者具有关于该特定场地风条件和实际涡轮机性能的若干年经验。潜在购买者有兴趣购买完整的场地，包括用于该发电场的自我操作的现有涡轮机。潜在购买者可能仅有兴趣购买针对其他用例（例如，天气预报）的气象数据。潜在购买者可能有兴趣购买没有涡轮机的场地，以便利用更现代的涡轮机进行重新供电（repower）。在这种场景中，可能还存在潜在的第二个购买者，其有兴趣仅购买涡轮机以供未来使用。

独立于购买者的数量，存在信息不对称。风电场拥有者知道关于实际场地风条件和涡轮机性能的一切内容。（一个或多个）购买者却对实际条件和性能知道很少。

场地和/或涡轮机的价格与场地风条件和涡轮机性能正相关。性能越好和/或风条件越好，价格就越高。因此，对于拥有者而言，存在如下动机：即，夸大（inflate）条件和涡轮机性能，以获得更好的价格。存在用于夸大条件和性能的技术方法，我们将稍后示出。购买者确实知道信息不对称、以及拥有者夸大条件和性能的动机。因此，购买者将添加偏差和/或不确定性来涵盖这一点，例如通过将针对不确定性的校正因子包括到该计算中。这会增加融资成本和总体项目成本。

根据常规方法，信任可能是在“重复的博弈情形”中建立的，这意味着，随着时间的推移，购买者和拥有者将具有若干次“博弈”（交易）。在这种场景中，信任可能会得到回报。然而，取决于市场情形，这种场景可能是不太可能的。

就当前的技术而言，各方之间没有信任，并且建立信任在技术上是不可能的。各方是风险厌恶的，并且需要针对风险进行保障。因此，缺失信任会导致购买者的更高成本、销售者的更低收入。

对于场地的首次安装而言，也存在这种信息不对称。在该情况下，所涉及的各方是风电场规划者和风力涡轮机OEM，其中风力涡轮机OEM确实知道大量涡轮机性能，而规划者对此知道很少。OEM具有夸大性能的动机。

用于能量系统的操作数据的常规技术、特别是用于处理、存储和提供能量供应者和消耗者的操作数据（诸如，关于风电场场地的涡轮机性能的数据）的常规技术具有被操纵的风险，并且因此包括低数据安全性、不可靠的数据存储、以及当在稍后时间点处检索数据时较慢的数据可用性的问题，使得相应的操作数据经常不被依赖和使用。这导致了高风险加价（high-risk markup）、风电场设置优化不足、和/或涡轮机和电场（park）性能不佳。

文献US 8,531,247 B2、US 8,892,616 B2、US 8,300,811 B2、US 9,147,088 B2、US 9584311 B2、EP 2976707 B1、EP 2 605 445 B1、EP 2 870 565 A1、EP 2 891 102 A1、WO 2017137256 A1、EP 2870565 B1、EP 3028140 B1、EP 17175275和US 8 843 761 B是已知的。

发明内容

因此，需要用于处理能量系统的操作数据的先进技术。具体地，需要克服或减轻上述限制和缺陷中的至少一些的技术。

因此，本发明的目的是提供这种改进的设备、相应方法、能量系统和计算机程序产品，它们提供了对能量系统的操作数据的改进处理。

该目的通过独立权利要求的主题来解决。进一步的有利特征是从属权利要求的主题。

根据一方面，一种设备被配置成用于处理能量系统的操作数据。所述设备包括存储器和至少一个处理单元，其中所述存储器包含可由所述至少一个处理单元执行的指令，其中所述指令的执行使得所述设备执行以下步骤。

在第一步骤中，针对多个预定时间间隔中的每一个，获得能量系统的节点的操作数据，或者换句话说，从所述节点接收操作数据。换句话说，针对每个预定时间间隔，可以接收所述节点的操作数据，操作数据可以描述或定义所述节点在预定时间间隔内的操作、或者作为所述操作的结果。特别地，所述节点的操作可以是与从能量系统消耗能量或向能量系统供应能量相关的任何操作。

在另一步骤中，针对多个预定时间间隔中的每一个，将所述节点的所获得的操作数据存储在或存储到分布式数据库中。存储多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以指代将相应操作数据作为单独的数据库条目录入到数据库中。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以包括标识相应时间间隔的时间数据。换句话说，针对每个时间间隔，相应时间间隔的操作数据包括相应时间数据，相应时间数据描述或标识在其中执行了对应于操作数据的操作的时间段。如本领域技术人员所已知，时间数据可以采用时间格式，其中时间数据可以包括至少一个时间点，可以描述时间跨度或时间段，或者可以包括两个时间点，诸如开始时间点和/或结束时间点。以这种方式，时间数据可以描述时间间隔，特别是以绝对方式来描述时间间隔，包括至少一个日期和/或时间，所述日期和/或时间可以用于在数据库内搜索操作数据。如本领域技术人员所已知，时间数据可以是至少一个时间戳。其中，时间戳可以采用时间格式，并且可以标识操作数据被记录时的时间段或时间点。

因此，提供了一种用于处理能量系统的操作数据的改进设备，所述设备确保了操作数据的高质量和可靠性。

因此，可以提供能量系统的操作数据，所述能量系统针对未授权的数据损坏是有弹性的。因此，根据本发明，存储在数据库中的操作数据可以是用于规划特定位置处的节点的可靠信息来源，其中操作数据可以用于针对新节点重新使用相同区域的选址过程（在风电场的情况下，这可以被称为重新供电），或者可以用于借助于内插和/或外推方法来传送关于周围新区域或场地的数据洞察（insight），并且因此可以实现用于交易操作数据的平台或市场。

一般地，参与方之间的信任级别可以由此增加，换句话说，利用根据本发明的技术解决方案，建立对于购买者信任拥有者的数据所必需的信任是有可能的。因此，利用该技术，针对我们客户的信任缺失问题和更低融资成本可以被克服，这在操作数据的购买者与销售者之间产生了双赢情形。

这种方法可以基于如下发现：根据本发明，对操作数据的处理具有被操纵的低风险。因此，与在能量系统中处理操作数据的常规技术相比，数据安全性和可靠的数据存储可以得到改进，并且用于在稍后时间点处从数据库中检索数据的数据可用性可以更快，使得相应的操作数据将可以被依赖。这可以导致低风险加价、优化的节点设置、和/或能量系统中的节点的最佳性能。

根据另外的方面，一种用于处理能量系统的操作数据的方法包括以下步骤。在第一步骤中，针对多个预定时间间隔中的每一个，获得能量系统的节点的操作数据。在第二步骤中，针对多个预定时间间隔中的每一个，将相应时间间隔的操作数据存储在分布式数据库中。多个预定时间间隔中的每一个的操作数据包括标识相应时间间隔的时间数据。

根据另外的方面，针对多个预定时间间隔中的每一个，获得能量系统的多个节点中的每一个的操作数据。针对多个时间间隔中的每一个，获得所述多个节点中的每一个的操作数据。针对多个时间间隔中的每一个，将所述多个节点的操作数据存储在分布式数据库中，其中针对单个节点所描述的有利特征可以相应地分别应用于所述多个节点中的每一个。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以包括以下数据。

操作数据可以包括由至少一个传感器测量的传感器数据，所述至少一个传感器可以被包括在所述节点中，或者可以被布置在所述节点处或附近。传感器可以是物理传感器和/或可以是虚拟传感器。传感器数据可以由所述至少一个传感器在多个预定时间间隔中的每一个、或者换句话说相应时间间隔内测量。在各种示例中，传感器数据是传感器测量数据。传感器数据可以包括一个或多个传感器的数据，或者换句话说，关于所述节点的周围环境的信息（所述信息对于所述节点的位置来说是特定的）、和/或所述节点的性能、特别是所述节点的电气性能（所述性能在时间间隔内是普遍的）。

在各种示例中，传感器数据可以包括从由以下各项组成的组中选择的一个或多个：风速数据、风向数据、环境温度数据、有功功率数据、无功功率数据和空气密度数据。

通过将操作数据存储在分布式数据库中，相应的传感器数据以集中的方式被可靠地存储，其中当使得所述数据在稍后时间点处对于第三方可用时，所述数据不能够被操纵并且具有高信任度。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据包括相应时间间隔内的平均值、标准差、最小值和最大值中的一个或多个。在各种示例中，每个时间间隔的传感器数据在所述时间间隔内被求平均。因此，操作数据可以包括通常在分布式数据库的搜索中使用的统计度量。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以包括传感器数据，传感器数据是由被包括在所述节点中或被布置在所述节点处的至少一个传感器在多个预定时间间隔中的每一个内测量的传感器测量数据，或者操作数据可以不包括传感器数据本身，而是包括传感器数据的哈希值，其中哈希值可以指代用于将任意大小的数据映射到固定大小的数据的公共哈希函数的输出，如本领域技术人员所已知的那样。以这种方式，分布式数据库可以实现对操作数据的完全复制或部分复制，其中可以完全地复制例如对于购买者而言感兴趣的数据或者从数据库中搜索和选择相关数据所必需的数据，并且与传感器数据相关的数据由哈希值来表示。

通过用分布式数据库中的传感器数据的哈希值来替换原始传感器数据，可以减少数据业务和数据存储大小，使得数据库保持以快速且高效的方式可操作。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以包括从包含以下各项的组中选择的一个或多个：唯一地标识所述节点的节点标识、标识所述节点在所述时间间隔内的地理位置的位置数据、以及描述所述节点的技术系统的技术规格的规格数据。这些是可以用于便于标识数据库中的可用于例如规划新节点或针对新节点的选址过程的相关数据的数据。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以独立地存储，或者换句话说，彼此分离地存储在分布式数据库中。每个时间间隔的操作数据可以是分布式数据库中的单独的数据条目。每个时间间隔的操作数据可以在与其他时间间隔的其他操作数据条目的时间点不同的时间点处被存储或录入到分布式数据库中。在各种实施例中，每个时间间隔的操作数据可以独立于其他时间间隔的操作数据直接在相应时间间隔之后被接收。在各种实施例中，操作数据可以基本上在其被记录的时间处被存储。

如上所描述，通过分离地获得和/或存储每个时间间隔的操作数据，可以有效地防止对操作数据的数据操纵。

所述节点可以是风力涡轮发电机。操作数据可以包括所述节点的SCADA数据，特别地，可以在多个相等的时间间隔（具体地是10分钟）中提供SCADA数据。特别地，可以使得能够安全且可靠地存储每个时间间隔的SCADA数据，这不能够被轻易地操纵。

多个预定时间间隔可以是连续的时间间隔、和/或相等的时间间隔，特别地，时间间隔可以是10分钟。在各种示例中，多个预定时间间隔对应于所述节点的SCADA数据在其中可用的时间间隔。

分布式数据库可以是分布式分类账（ledger），和或可以是包括至少一个区块链的基于区块链的数据库，和/或可以是公共区块链（common blockchain）。区块链可以是被许可的区块链，被许可的区块链可能仅在能量系统内可访问，换句话说，对于授权方而言可访问，或者区块链可以是公开的区块链，公开的区块链可以由能量系统外部的各方（诸如，操作数据的潜在购买者）来访问。

将每个时间间隔的操作数据存储到区块链中可以指代在区块链中将操作数据记入日志，其中针对每个时间间隔，换句话说，每一个时间间隔或在每个时间间隔之后，区块链的单独区块被创建，换句话说，被挖掘（min）或密封（seal）。

换句话说，存储操作数据可以包括在区块链中将操作数据记入日志，特别是针对多个预定时间间隔中的每一个，密封和/或挖掘包括操作数据的单独的区块链数据区块。

根据各种示例，针对每个时间间隔，能量系统的单独数据库节点可以获得多个节点的操作数据，并且可以密封包含所述节点的操作数据的区块链的数据区块，所述操作数据包括所述节点的节点标识、传感器数据、以及所述时间间隔的相应时间数据。

操作数据可以包括加密数据和未加密数据，其中未加密数据包括由以下各项组成的组中的一个或多个：节点标识、位置数据、规格数据和时间数据。加密数据可以包括传感器数据。

通过对敏感数据（诸如，传感器数据）进行加密，可以使得区块链对于公众或数据的潜在购买者可访问，其中数据的隐私保持完好无损。此外，数据的潜在购买者可以通过搜索未加密数据来针对感兴趣的数据条目搜索数据库。

每个区块链数据区块中的未加密数据可以使用同步加密算法利用自动生成的加密密钥来加密。自动生成的加密密钥对于每个时间间隔而言可以是不同的密钥，并且可以针对每个时间间隔或针对每个区块链数据区块来自动生成。

多个预定时间间隔中的每一个的操作数据可以存储在分布式数据库中，分布式数据库使用异步加密算法利用数据拥有者的公钥来加密。

可以从分布式数据库中检索操作数据。在各种示例中，检索操作数据包括检索操作数据的至少一部分，换句话说，具体地使用由时间数据、节点标识、位置数据和规格数据组成的组中的一个或多个来检索至少一个或多个时间间隔的操作数据。

根据另外的方面，一种计算机程序产品包括程序代码。所述程序代码可由至少一个处理器执行。执行所述程序代码使得所述至少一个处理器根据上面描述的方法之一来执行用于处理能量系统的操作数据的方法之一。

根据另外的方面，一种能量系统包括多个节点，所述多个节点与如上所描述的用于处理能量系统的操作数据的至少一个设备相连接。

根据另外的方面，一种计算机可读存储介质包括如上所描述的计算机程序产品。

根据另外的方面，提供了一种用于数据交换的平台和/或系统，其中所述系统和/或平台包括至少一个分布式数据库，并且被配置成执行如上描述的方法之一。

对于用于处理能量系统的操作数据的这种方法、计算机程序产品、能量系统、用于数据交换的平台、以及计算机可读存储介质而言，可以实现如下技术效果：所述技术效果对应于针对上述用于处理能量系统的操作数据的设备所描述的技术效果。

尽管以上发明内容和以下详细描述中描述的特定特征是结合本发明的特定实施例和方面来描述的，但是应当理解的是，示例性实施例和方面的特征可以彼此组合并且彼此相关，除非另行具体地指出。要进一步领会的是，在本公开中针对特定方面或实施例或针对各种示例所描述的解释、定义和特征适用于本公开的所有方面、实施例和示例，并且不旨在限于特定方面、实施例或特定示例，除非另行指出。

因此，以上发明内容仅仅旨在给出对一些实施例和实现方式的一些特征的简要概述，而不应被解释为限制性的。其他实施例可以包括除了上面解释的特征之外的其他特征。

附图说明

参考附图，根据实施例的以下详细描述，本公开的上述和其他元素、特征、步骤和特性将更加明显：

图1图示了根据本发明实施例的设备的示意图；

图2图示了根据本发明实施例的区块链中的区块互连的示意图；

图3图示了根据本发明实施例的分布式数据库中的共识发现（consensusfinding）的示意图；

图4图示了根据本发明实施例的分布式数据库中的数据加密的示意图；

图5图示了根据本发明实施例的分布式数据库中的数据加密的另外的示意图；

图6图示了根据本发明实施例的能量系统的示意图；

图7图示了根据本发明实施例的具有用于处理能量系统的操作数据的步骤的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施例。要理解的是，实施例的以下描述不应被视为限制性的意义。本发明的范围不旨在由下文描述的实施例或由附图来限制，这些实施例和附图被视为仅仅是说明性的。

附图应被视为示意性表示，并且附图中所图示的元件不一定按比例显示。而是，各种元件被表示成使得它们的功能和一般目的对于本领域技术人员来说变得明显。在附图中示出或本文中描述的功能块、设备、组件、模块或其他物理或功能单元之间的任何连接或耦合也可以通过直接或间接的连接或耦合来实现。组件之间的耦合可以通过有线或无线连接来建立。功能块、计算设备、节点或实体可以用硬件、固件、软件或其组合来实现。

在下文中，描述了关于采用用于处理能量系统的操作数据的设备、特别是计算设备的各种技术。

作为一般规则，分布式数据库可以指代在网络中实现的任何数据库，该数据库至少部分被冗余地存储在彼此远离的若干个网络节点上。区块链技术可以包括多个区块，这些区块包括与交易和/或智能合约相关的数据。不同区块的链接可以通过存储在每个区块中的密码学哈希值来实现，其中每个哈希值可以指代前一个区块的数据。

分布式数据库可以使用分布式分类账来实现。分布式分类账的示例是区块链。在下文中，为了简单起见，将主要关于使用区块链的实现方式来描述各种技术。然而，类似的技术可以容易地应用于其他种类和类型的分布式分类账。区块链是经复制的分布式分类帐，其验证和存储对等网络中发生的交易。区块链通常不依赖任何中央可信权威机构的操作。取而代之，它的可信任性（trustworthiness）来源于区块链算法、以及可选地用于处理网络中的节点的激励机制。区块链提供了一种用于存储交易的去中心化保护机制。交易的示例包括密码学货币、智能合约、以及物联网应用中的数据。区块链通过使用密码学来保护相应分布式数据库（区块）和对应交易日志中的其条目免受操纵。一区块承载一组交易。每个区块通过使用其前一个区块的哈希来指向其前一个区块。因此，通过改变信息来操纵区块是不可能的，或者仅在有限的程度上是可能的。

换句话说，基于区块链的数据库可以指代在能量系统内实现的任何数据库，该数据库至少部分地基于区块链技术。区块链可以包括多个区块，该多个区块包括与交易和/或智能合约相关的数据。不同区块的链接可以通过存储在每个区块中的密码学哈希值来实现，其中每个哈希值可以指代前一个区块的数据。

能量系统可以指代节点的任何集合，该集合使得多个参与者能够向能量系统供应能量或从能量系统消耗能量。能量系统可以是公共网络或私有能量系统。能量系统可以连接到至少一个另外的能量系统。能量系统可以基于区块链技术不可逆地处理操作数据。在能量系统的示例中，一个或多个风力涡轮机可以被称为风电场。

能量系统的节点可以指代能量系统的参与者，诸如能量系统中的发电机或能量系统中的电力消耗者（electrical consumer）。特别地，节点可以指代任何工业应用，如发电机、发电厂或能量消耗者，诸如工业生产系统或设备、以及能量系统内的能量存储设施或设备。

操作数据可以包括在相应发电机的操作期间收集或测量的任何数据，包括但不限于发电机的性能数据，诸如功率输出、负载、以及描述了操作或输出的其他参数或数据，或描述了影响发电机输出或发电机所使用的自然资源的周围环境的传感器数据。

要领会的是，表述“包括从由以下各项组成的组中选择的一个或多个”可以指代：包括来自该组的任何一种元素，或包括该组的元素的任何组合，或包括来自该组的所有元素。

图1图示了根据本发明实施例的设备20的示意图。

转到图1，描绘了被配置成用于处理能量系统的操作数据的设备20，设备20包括存储器23和至少一个处理单元22。存储器23包含可由所述至少一个处理单元22执行的指令，其中指令的执行使得设备20执行以下步骤。获得多个预定时间间隔中的每一个的能量系统的节点的操作数据1。针对多个预定时间间隔中的每一个，将操作数据1存储在分布式数据库7中。其中，多个预定时间间隔中的每一个的操作数据1包括标识相应时间间隔的时间数据4。根据各种示例，设备20可以与该节点分离，或者可以被包括在该节点中。设备20可以包括接口21或数据通信模块，该接口21或数据通信模块可以被配置成从该节点接收操作数据并且与分布式数据库7进行通信。

根据各种示例，分布式数据库可以是去中心的（decentral）数据库，并且进一步可以具有以下属性中的一个或多个。

数据库可以连接到去中心的发电厂，并且可以存储直接来自涡轮机的相关数据。这确保了数据的不变性和可靠性。

此外，历史数据附加地在分布式数据库中可能是可用的，并且可能被标记为“历史”，以使得用户能够在数据之间进行区分。

基于所提及的可用数据，有可能建立用于现有风电场的拥有者/运营商与未来风电场的开发商之间交换该风数据的平台（数据交易平台）。

在下文中，将描述根据本发明实施例的去中心的数据库。

数据库的技术实现可以是区块链。存在定义了特定区块链的许多不同的技术细节。根据本发明，该链不是由一个中心方所拥有或操作，而是开放或半开放的系统，相关方（interested party）可以参与到该系统中。

区块链可以是私有区块链、或公开的区块链，即，区块链可以对所有人开放或者是私有的。私有意味着访问受到限制。根据优选实施例，区块链是私有区块链，其中每个感兴趣的人可以获得对区块链的访问权、即读取访问权，但是仅允许一些经证实的方（certified parties）创建新区块。

例如，可以使用公开的以太坊区块链或任何其他公开的区块链，但是出于成本原因应当避免使用它们。每个写入请求会产生成本。对于私有链来说，情况并非如此。对于私有区块链来说，唯一的成本是为了维护一些计算资源来托管区块链而产生的。

区块链数据区块5、或者换句话说区块可以由密封者或挖掘者来创建，这取决于系统设置。如果应用了“工作量证明”共识，则需要求解数学谜题（mathematical riddle），以被选出作为下一个区块创建者。该区块创建者被称为挖掘者。如果应用了“权威证明”共识，则只有一组所谓的密封者被允许创建新区块。不需要求解任何数学谜题。一个权威需要限定哪些方被允许创建新区块。一旦开始了初始设置，该组密封者就可以决定允许新的密封者或禁止密封者。可以应用不同的投票机制，例如可以确保否决权。

常规地，OEM仍然以传统方式来存储数据，其中针对每个传感器在每个涡轮机上执行操作数据获取，并且操作数据被存储在涡轮机处并且被传送到OEM数据中心。根据本公开，创建了用于区块链中的风力涡轮机数据的二次改进的数据存储，以便实现各方之间的数据传送。优选的传感器是风速、风向、电功率、环境温度和/或空气密度。如在任何普通的SCADA系统中那样，优选的数据求平均周期（data-averaging period）为10分钟。上述传感器数据的优选统计度量为平均值、标准差、最小值和最大值。由传感器测量或提供的其他场地特性可以包括但不限于：风玫瑰图（wind rose）、风速分布、风切变、风湍流、气压、有功功率、无功功率、以及与所使用的自然资源和相关周围环境有关或描述了所使用的自然资源和相关周围环境的其他传感器数据。

换句话说，风力涡轮机拥有者可以提供SCADA数据以证明在特定时间间隔内的场地条件，其中SCADA数据一般而言可以包括由技术系统的传感器获取的传感器数据，其可以进一步包括操作参数，诸如性能数据，特别是有功功率和/或无功功率。操作数据可以包括在该节点内使用或在该节点的技术系统中使用的组件的组件数据，诸如组件制造商、组件类型和/或这些组件的唯一标识号。

图2图示了根据本发明实施例的区块链中的数据区块5互连的示意图。

转到图2，描绘了多个区块链数据区块5，如本领域技术人员所已知，这些数据区块5在区块链中彼此链接。特别地，区块链数据区块5包括多个交易19。每个交易19对应于能量系统的节点T1至Tn的操作数据1。每个节点的操作数据1包括节点标识数据3和传感器数据2。传感器数据2可以包括风速平均值、风向平均值以及其他传感器值。每个数据区块5进一步包括前一个数据区块的哈希12、当前数据区块的哈希11、以及时间数据4（特别是时间戳）。

如图2中可以看到的，数据被存储在区块链中，其中区块是相互链接的。其中，区块时间（即，两个区块之间的时间间隔）对应于数据获取时间。特别地，为了与SCADA数据获取对齐（alignment），优选的区块时间为10分钟或接近10分钟。因此，每10分钟，就挖掘/密封新区块。关于共识协议的挖掘和密封技术对于本领域技术人员来说是众所周知的，并且将在下文中进行描述。换句话说，节点或多个节点中的一个的操作数据随着其被生成而随后被存储在分布式数据库中。

每个涡轮机的风力涡轮机数据被存储。T1至Tn指代交易1至交易n，其中每个交易表示一个特定涡轮机和时间戳的数据集。这两个参数——涡轮机id和时间戳——创建了ID列，该ID列使数据可标识。

在下文中，将进一步详细解释区块链的存储和所有权。由于个体风力涡轮机数据可能是加密的，因此不存在使区块链公开可用的风险。在各种实施例中，平台提供商具有区块链和OEM的实例，OEM执行数据获取，充当区块的挖掘者/密封者。

在下文中，将描述区块链的不变性。如果一节点是恶意的（venomous）并且想要改变区块x处的区块链的值，则由于区块的相互链接，它将需要改变所有随后的区块并且再次挖掘/密封它们。不仅如此，该攻击者是更大的一组挖掘者/密封者中的仅一个示例。存在N-1个其他拥有者，这些拥有者则具有不同的区块链。因此，改变区块链的历史在技术上是不可行的。由于这种机制，建立了各方之间所需的信任。

图3图示了根据本发明实施例的分布式数据库7中的共识发现的示意图。

转到图3，将描述共识协议。在图3中，描绘了分布式数据库7的多个数据库节点6。分布式数据库7可以是具有多个数据库节点6的公共区块链，其中数据库节点6的数量不受限制。每个数据库节点6包括交易子系统13、令牌子系统14、数据库子系统15和密码学子系统16。

每个数据库节点6在数据库子系统15中持有该数据库的完整实例。包含了所有数据库节点6的数据库子系统15的圆圈指示数据库节点6之间的共识。共识是挖掘者/密封者对于构建新区块的协定。为了具有总体一致的数据库，所有方（all parties）需要在数据库子系统15中找到针对每个新数据区块5的共识（在工作量证明设置中）。

存在达成共识的不同方式。第一个概念可以是权威证明概念。其中，可能存在被允许创建新区块的各方的池。只有这些所谓的密封者才可以扩展区块链。第二个概念可以是工作量证明概念。其中，挖掘者创建新区块。数学谜题必须被求解，并且只有获胜者被允许创建下一个区块。该谜题不容易求解，并且其复杂度适配于参与的挖掘者的计算能力。这是以如下方式来完成的：将复杂度调节成使得该谜题会在区块时间或接近区块时间之后（在我们的情况中是在10分钟之后）被求解。在优选实施例中，使用权威证明设置。

图4图示了根据本发明实施例的分布式数据库7中的数据加密的示意图。

如图4中可以看到的，包括位置数据（诸如，经度、纬度）和时间数据（诸如，时间戳）以及规格数据（诸如，轮毂高度）的一般信息17作为未加密数据9而被包括。此外，在明文18内，诸如空气密度、形状参数、切变系数、涡轮机类型、风速上行数据、风速、以及类似的敏感传感器数据2之类的值被包括在交易19中。使用对称加密算法利用自动生成的密钥10将明文18加密成加密数据8。换句话说，每个时间间隔的加密数据8是使用单独的或不同的自动生成的密钥10来加密的，该自动生成的密钥10是针对每个时间间隔而生成的、并且因此是针对每个区块链数据区块5而生成的。在各种示例中，数据拥有者可以使用相同的密钥或密钥集合来加密所有区块中的操作数据。因此，每个区块链数据区块对应于单个时间间隔的操作数据，其中操作数据1的一部分被加密。在一些实施例中，加密算法可以是DES算法，其中模式可以是CBC，其中输出编码可以是Base64。

在下文中，将针对特定用例来更详细地描述数据加密。在优选实施例中，风力涡轮机数据对于区块链的每个拥有者而言以加密的形式可用，但是只有涡轮机拥有者将能够解密该数据。该特征由于高数据安全性和数据私密性（privacy）而将显著增加解决方案的可接受性。存在两种加密方式，即同步加密和异步加密。例如，可以使用异步加密，其中利用数据拥有者（即，涡轮机拥有者）的公钥来加密涡轮机数据。然后，仅可以利用数据拥有者的私钥来执行数据解密。然而，以这种方式，只有拥有者可以解密该数据，并且数据交换并不容易地可能实现。这种设置允许获取该数据的OEM对该数据进行加密，并且将加密数据存储到区块链。因此，唯一要求是数据拥有者向OEM提供其公钥，这不会造成安全性风险。

图5图示了根据本发明实施例的分布式数据库7中的数据加密的另外的示意图。

转到图5，描绘了包含多个交易19的区块链数据区块5。在每个交易19中，包括能量系统的相应节点的操作数据1，其中操作数据包括未加密数据9、以及包括传感器数据2的作为密文的加密数据8，如针对图4所描绘的那样。

根据各种实施例，其中数据交换是所需的特征，下文中将详细描述数据存储和传送的工作流程。

拥有者O拥有一些资产——持久地记录数据的风力涡轮机。该数据被加密存储在区块链上。

购买者B想要购买该资产或仅购买数据。B联系O，关于价格进行协商，并且两者达成协定。

一个基本特征是每个风力涡轮机和时间戳的个体数据是可寻址的。这需要每个数据集具有个体密钥。当数据被存储到区块链时，它利用自动生成的密钥被对称地加密，最初仅数据的拥有者知道该自动生成的密钥。将该数据存储到区块链。当拥有者想要出售数据时，他向购买者提供区块地址、交易号、以及自动生成的密钥。

涡轮机持久地获取数据。O具有该数据的所有权。该数据是未加密的（明文和一般信息）。仅传感器数据将被加密。如位置（经度、纬度、轮毂高度）之类的一般信息将不会被加密，这是因为B需要对区块链进行爬取（crawl）以找到合适的数据。这对于如“新场地条件”之类的用例来说尤其有帮助。

基于加密算法，生成密文。要求是自动生成的密钥、算法（具有如模式和输出编码之类的细节）。这是将被存储到区块链的数据。由于区块链中的所有传感器和性能数据是加密的，因此向任何相关方提供对区块链的访问权是不重要的，其中未加密的数据（经度、纬度、轮毂高度、时间戳）对于可能的客户标识有用数据是相关的。在分布式数据库内，数据被存储为JSON对象。

图6图示了根据本发明实施例的能量系统的示意图。

转到图6，能量系统的多个节点（T1、T2、T3）连接到数据库节点6，该数据库节点6被配置成用于执行根据本发明的用于处理能量系统的操作数据的方法。在各种实施例中，数据库节点6是根据本发明的实施例的如图1中描绘的设备20。

数据库节点6连接到分布式数据库7，同样地，其他数据库节点6也可以连接到分布式数据库7。

根据各种示例，能量系统、服务提供商平台、特别是计算机程序产品可以具有以下属性或特性中的一个或多个。

该平台使得能够为数据请求者找到合适的数据，这是由于在风力涡轮机的特定用例中，如地理信息之类的附加属性是参考能量系统的节点（T1、T2、T3）来存储的。因此，相关方可以例如从区块链中获取数据，并且将其他场地的风条件进行内插。

如图6中可以看到的，针对三个现有的涡轮机T1、T2、T3，基于存储在区块链中的数据将新场地T_new的风条件进行内插是可能的。在其他示例中，将数据外推至新位置T_new2也是可能的。

该平台使得能够实现数据拥有者和数据请求者的匹配。可以从分布式数据库中提取与请求者相关的数据。在成功的交易之后，该数据可以被解密。

此外，该平台提供了定价机制。对于数据拥有者而言，需要向其他人提供其数据的激励。这可能是金钱上的，使得一旦其他人使用了拥有者的操作数据，该拥有者就会被补偿。

区块链经常被用来传送金钱（如比特币之类的密码学货币）。根据本公开的技术解决方案使得能够传送数据作为信用/金钱的交换。这可以利用系统固有的密码学货币来建立。因此，还可以提供被配置成用于处理能量系统的操作数据的密码学货币。价格可以自动确定；基于需求（针对某个区域）来确定，以及进一步基于数据量、数据质量和进一步的数据属性来确定。而且，数据拥有者可以设置价格。

将数据存储在区块链中与建立信任相关。然而，如上所解释，需要确保只添加有效数据。新区块的“经证实的”密封者需要执行一些数据验证，以避免添加错误的数据。

经证实的密封者确保避免拒绝服务（DoS）攻击。这意味着没有任何单个方将大量数据添加到区块链，将大量数据添加到区块链然后将会使网络和存储容量过载。

可能的解决方案可以是中心实例，例如平台提供商，或者一些指定实例，以作为用于将数据存储到区块链的接口。可能的软件解决方案（平台）可以是所有参与者的中心工作场所。

该平台可以具有用于参与者认证、查找相关数据、链接数据的拥有者和感兴趣的购买者、加密/解密数据等的前端。

该平台可以捆绑所有功能，例如用户认证、数据加密/解密、向区块链以及从区块链的写入/读取、匹配数据的拥有者和感兴趣的购买者、在区块链内搜索数据、交换数据、管理访问权限、以及如本公开中所描述的类似功能。

根据各种示例，为了匹配数据拥有者和数据购买者，购买者可以使用该平台来查找最有用的数据集。购买者可以添加所需的位置信息。然后，该工具可以提供最相关的数据。该工具可以基于从目标位置到现有涡轮机的距离来进一步生成最有用数据的列表，此外，它可以将轮毂高度数据和尾流（wake）情形考虑在内以得出加权。

取决于证书，可以提供对该平台的模块的访问权限。这些可以启用或禁用某些功能。

因此，通过本公开的发明概念，提供了一种便于先前不可行的商业情况的技术解决方案。此外，这些商业情况可能基于软件产品的不同支付模式，诸如每次使用支付（payper use）或软件购买。

作为一般规则，能量系统的节点的操作数据1、特别是传感器数据2可以在节点处现场收集，并且可以在节点处本地存储。在各种实施例中，该节点存储操作数据1，计算该操作数据的哈希值，并且仅将该操作数据的哈希值以及一般信息（诸如，位置数据、规格数据和时间数据）转发给数据库节点6，数据库节点6可以是网络节点。然后，由该数据库节点将该操作数据的哈希值存储到分布式数据库中，以便能够验证本地存储的操作数据没有被操纵。在其他实施例中，该节点将待存储在分布式数据库中的完整的操作数据转发给数据库节点6。数据库节点6可以将完整的数据存储在分布式数据库7中，或者可以仅将如上所描述的缩减的数据集存储到分布式数据库中，并且将完整的操作数据本地存储在数据库节点6处。

图7图示了根据本发明实施例的具有用于处理能量系统的操作数据的步骤的流程图。

该方法开始于步骤S10。在步骤S20中，获得多个预定时间间隔中的每一个的能量系统的节点的操作数据1。在步骤S30中，针对多个预定时间间隔中的每一个，将该节点的操作数据1存储在分布式数据库7中。其中，多个预定时间间隔中的每一个的操作数据1包括标识相应时间间隔的时间数据。该方法结束于步骤S40。

总之，提供了一种被配置成用于处理能量系统的操作数据的设备，其中能量系统的一个或多个节点的操作数据针对多个预定时间间隔而被收集，并且被存储在分布式数据库中，该分布式数据库包括针对每一个时间间隔的时间戳。

因此，根据本发明的对操作数据的处理具有被操纵的低风险。因此，与在能量系统中处理操作数据的常规技术相比，数据安全性和可靠的数据存储可以得到改进，并且用于在稍后时间点处从数据库中检索数据的数据可用性可以更快，使得相应的操作数据将可以被第三方所依赖，并且因此甚至可以在平台或市场中作为商品进行交易。这可以导致低风险加价、优化的节点设置、和/或能量系统中的节点的最佳性能。

尽管已经关于某些优选实施例、特别是关于风力涡轮机示出和描述了本发明，但是本领域的其他技术人员在阅读和理解本说明书后，将会想到等同物和修改。本发明包括所有这些等同物和修改，并且仅由所附权利要求的范围所限制。

已经关于风力涡轮机、特别是风力涡轮机发电机的操作数据描述了技术。作为一般规则，如对于本领域技术人员明显的，根据本公开的原理可以特别地在可再生能源领域中被应用于能量系统中的各种其他节点或参与者（诸如，发电厂或发电机），或者被应用于电力消耗者。例如，该原理可以被应用于但不限于：风电场、发电厂、发电机、太阳能发电机、光伏板、水力发电或地热涡轮机/发电机/发电厂，并且一般而言是依赖于变化的自然资源的可再生能源领域中的发电机/工厂，并且进一步例如是能量系统中的私有或工业消耗者，诸如蓄能器（power accumulator）或电动泵（electrical pump）。

Claims (19)

1.一种被配置成用于处理能量系统的操作数据的设备，所述设备（20）包括存储器（23）和至少一个处理单元（22），所述存储器（23）包含可由所述至少一个处理单元（22）执行的指令，其中所述指令的执行使得所述设备（20）执行以下步骤：

- 获得多个预定时间间隔中的每一个的能量系统的节点的操作数据（1）；以及

- 针对多个预定时间间隔中的每一个，将操作数据（1）存储在分布式数据库（7）中；

其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）包括标识相应时间间隔的时间数据（4）。

2.根据权利要求1所述的设备，其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）包括：

- 传感器数据（2），其由被包括在所述节点中或被布置在所述节点处的至少一个传感器在多个预定时间间隔中的每一个内所测量；或者

- 传感器数据（2）的哈希值。

3.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）进一步包括从包含以下各项的组中选择的一个或多个：

- 唯一地标识所述节点的节点标识（3），

- 标识所述节点在所述时间间隔内的地理位置的位置数据，以及

- 描述所述节点的技术系统的技术规格的规格数据。

4.根据权利要求2或3中的一项所述的设备，其中传感器数据（2）包括关于所述节点在所述时间间隔内的周围环境的信息、和/或关于所述节点在所述时间间隔内的电气性能的信息。

5.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中时间数据（4）包括至少一个时间戳。

6.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）彼此独立地被存储在分布式数据库中，特别是均在不同的时间点处被存储在分布式数据库中。

7.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中所述节点是风力涡轮发电机。

8.根据权利要求2至7中的一项所述的设备，其中传感器数据（2）包括从由以下各项组成的组中选择的一个或多个：风速数据、风向数据、环境温度数据和空气密度数据。

9.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）包括所述操作数据在相应时间间隔内的平均值、标准差、最小值和最大值中的一个或多个。

10.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中操作数据（1）包括所述节点的SCADA数据。

11.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中多个预定时间间隔是连续的时间间隔、具体地是相等的时间间隔，更具体地，时间间隔是10分钟。

12.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中分布式数据库（7）是分布式分类账，具体地是包括至少一个区块链的基于区块链的数据库。

13.根据前述权利要求中的一项所述的设备，其中操作数据（1）包括加密数据（8）和未加密数据（9），其中未加密数据（9）包括节点标识（3）、位置数据、规格数据和时间数据（4）中的一个或多个，并且其中加密数据（8）包括传感器数据（2）。

14.根据权利要求15或16中的一项所述的设备，其中每个区块链数据区块（5）中的加密数据（8）是使用同步加密算法利用自动生成的密钥（10）来加密的，特别地，针对每个区块链数据区块（5）自动生成单独的密钥。

15.一种用于处理能量系统的操作数据的方法，包括：

- 获得针对多个预定时间间隔中的每一个的能量系统的节点的操作数据（1）；以及

- 针对多个预定时间间隔中的每一个，将操作数据（1）存储在分布式数据库（7）中；

其中多个预定时间间隔中的每一个的操作数据（1）包括标识相应时间间隔的时间数据（4）。

16.一种用于处理能量系统的操作数据的方法，进一步包括权利要求2至14中的一项所述的特征。

17.一种包括多个节点（T1、T2、T3）和根据权利要求1至14中的一项所述的至少一个设备（20）的系统。

18.一种用于数据交换的系统，包括分布式数据库7，并且被配置成用于执行根据权利要求15或16中的一项所述的方法。

19.一种计算机程序产品，包括可由至少一个处理器执行的程序代码，其中执行所述程序代码使得所述至少一个处理器执行根据权利要求15或16中的一项所述的用于处理能量系统的操作数据的方法之一。

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