CN113708974A - 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法 - Google Patents

基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113708974A
CN113708974A CN202111035577.2A CN202111035577A CN113708974A CN 113708974 A CN113708974 A CN 113708974A CN 202111035577 A CN202111035577 A CN 202111035577A CN 113708974 A CN113708974 A CN 113708974A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
edge
cloud
terminal equipment
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111035577.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张斌
于力
郭志诚
陈煜敏
符健
席禹
林冬
郭晓斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Southern Power Grid Digital Grid Technology Guangdong Co ltd
Original Assignee
Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd filed Critical Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co Ltd
Priority to CN202111035577.2A priority Critical patent/CN113708974A/zh
Publication of CN113708974A publication Critical patent/CN113708974A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0876Aspects of the degree of configuration automation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803Configuration setting
    • H04L41/0813Configuration setting characterised by the conditions triggering a change of settings
    • H04L41/082Configuration setting characterised by the conditions triggering a change of settings the condition being updates or upgrades of network functionality
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/12Discovery or management of network topologies
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14Network analysis or design
    • H04L41/145Network analysis or design involving simulating, designing, planning or modelling of a network
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/06Protocols specially adapted for file transfer, e.g. file transfer protocol [FTP]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/10Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1097Protocols in which an application is distributed across nodes in the network for distributed storage of data in networks, e.g. transport arrangements for network file system [NFS], storage area networks [SAN] or network attached storage [NAS]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/2866Architectures; Arrangements
    • H04L67/30Profiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本申请涉及一种基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法。所述系统包括:云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备;云计算中心是云化的主站计算平台,在云上部署有微服务,核心网络是边缘计算平台与云计算中心的数据传输通道;边缘计算平台在靠近终端设备的网络边缘侧提供边缘智能服务,包括边缘计算节点,边缘计算节点部署有微应用;终端设备基于自适应组网过程实现自动化入网,对配电网相关数据进行收集。采用本方法能够实现边缘终端的自动化入网以及云边协同。

Description

基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法
技术领域
本申请涉及配电网技术领域,特别是涉及一种基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法。
背景技术
随着配电物联网的建设推进,数以百万计的配电设备、电气量传感器、状态量传感器将会接入到物联网络中来,进而产生海量异构的配用电数据,其采集、传输、计算将会对通信信道及主站存储计算系统带来巨大压力。为解决上述配网存在问题,边缘计算技术的引入可以重新定义传统电力物联网云、管、端之间的关系。
边缘计算是在网络边缘执行计算的一种新型计算模式,边缘计算的边缘是指从数据源到云计算中心的路径之间的任意计算和网络资源。在边缘计算架构中,用户数据不再需要全部上传到云计算中心,而是通过部署在网络边缘的边缘节点快速处理部分数据,从而大大减轻了网络带宽的压力,大幅降低了网络边缘端智能设备的能耗。
为此,针对边缘计算的探索性研究已经广泛展开,随着其市场规模的逐渐扩大,边缘计算成为了与云计算同台竞技的解决方案。目前,云计算中心的发展较为成熟,边缘计算平台虽还处于新兴阶段,但由于其功能类似于简化的云计算中心,因此边缘计算平台的构建可参考云平台实现。
然而,配电终端由于其种类和数量繁多,同一种配电终端由于生产厂家不同、应用场所不同,导致功能不同、数据格式不同、采用的数据接口不一致等,使得数据之间缺少必要的关联关系,同时终端设备缺乏自描述功能,使得设备之间的信息不能共享,终端设备不能即插即用,不能实现设备间的互操作。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法,能够实现边缘终端的自动化入网以及云边协同。
一种基于自适应组网的边缘云网络系统,包括:云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备;
所述云计算中心是云化的主站计算平台,在云上部署有微服务,
所述核心网络是所述边缘计算平台与所述云计算中心的数据传输通道;
所述边缘计算平台在靠近所述终端设备的网络边缘侧提供边缘智能服务,包括边缘计算节点,所述边缘计算节点部署有微应用;
所述终端设备基于自适应组网过程实现自动化入网,对配电网相关数据进行收集。
一种基于自适应组网的边缘云网络系统的协同方法,所述系统包括:云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备;
所述云计算中心是云化的主站计算平台,在云上部署有微服务,
所述核心网络是所述边缘计算平台与所述云计算中心的数据传输通道;
所述边缘计算平台在靠近所述终端设备的网络边缘侧提供边缘智能服务,包括边缘计算节点,所述边缘计算节点部署有微应用;
所述终端设备基于自适应组网过程实现自动化入网,对配电网相关数据进行收集;
所述方法包括:在监测到业务需求时,根据所述业务需求的需求主体触发相应的协同模式,所述需求主体为边缘计算平台或云计算中心,相应的协同模式为边主动模式或云主动模式;
按照所述协同模式对应的协同机制,对所述业务需求进行响应。
上述基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法,通过自适应组网实现终端设备的自动化入网,使得终端设备在物理接入后,能够自动在网络中建立地址,与上级设备、同级设备间自动构建具有一定拓扑关系的网络连接,便于设备间的信息共享和互操作;同时,通过云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备四层架构,可以更好地结合云计算与边缘计算的优势,实现云边协同,提高数据处理效率。
附图说明
图1为一个实施例中基于自适应组网的边缘云网络系统的示意图;
图2为一个实施例中自适应组网过程的示意图;
图3为一个实施例中终端设备信息模型的示意图;
图4为一个实施例中馈线终端信息模型的示意图;
图5为一个实施例中自适应组网的流程示意图;
图6为一个实施例中边主动协同模式对应的协同机制示意图;
图7为一个实施例中云主动协同模式对应的协同机制示意图。
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。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种基于自适应组网的边缘云网络系统,包括:云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备;云计算中心是云化的主站计算平台,在云上部署有微服务,核心网络是边缘计算平台与云计算中心的数据传输通道;边缘计算平台在靠近终端设备的网络边缘侧提供边缘智能服务,包括边缘计算节点,边缘计算节点部署有微应用;终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,对配电网相关数据进行收集。
上述边缘云网络系统是一种集中-分布联合控制结构,即云边协同结构,与传统的集中控制结构由云平台完成所有计算任务不同,该云边协同结构在靠近终端设备的信息网边缘侧,增加了边缘计算平台。具体而言,可以运用集群理论将电网基础设施和边缘设备按地域、设备运行特点分为多个集群,每集群中的所有电力和信息元件与边缘计算平台共同组成集网络、存储、计算、应用核心功能为一体的分布式开放边缘服务平台,提供区域集群内边缘智能服务,缩短信息传输链路,可通过骨干网络实现与云计算中心通信和区域互联。
云边协同的集中-分布联合控制方式能够充分利用云计算和边缘计算的协同优势,既能实现统一调度,也可以满足安全及实时性要求,同时分担云端中心节点的运算与网络传输压力,实现对云端大数据分析、人工智能等高级应用功能的数据支撑。
为了全面构建边缘云网络系统,首先解决该体系中最底层的终端设备的自动化入网问题。终端设备是配电物联网架构中的状态感知和执行控制主体,实现对配电设备运行环境、设备状态、电气量信息等基础数据的监测、采集、感知。自适应组网技术要求在新增边缘终端在物理接入后,自动在网络中建立地址,与上级设备、同级设备间自动构建具有一定拓扑关系的网络连接。基于自适应技术的标准化自动入网、自动识别、自动配置等要求,通过对配电自动化终端的自适应技术基础分析与应用研究,进行终端自我描述、自动注册、拓扑自组织、批量化自动配置等过程。如图2所示,提供了一个实施例中自适应组网过程的示意图,自适应组网过程包括以下步骤:自描述、自注册、自组织和自配置。
对于终端自描述步骤,为了使得配电网中终端设备自适应组网的相关要求,将IEC61850标准的建模方法以及数据交换方法引入到配电网中,通过对配电终端设备的功能进行总结,并遵循IEC 61850的建模规则,建立配电自动化终端统一信息模型,另对终端设备的数据模型以及服务模型进行结构化控制语言(SCL语言)的自我描述,获得终端设备的自描述文件,使得控制中心或其他设备可以识别并获取其功能服务。
具体而言,首先对终端设备进行功能总结,终端设备的功能总结完成后,再基于IEC 61850的智能电子设备(IED)建模思想对终端设备统一建模,其建模思想包括:对实际间隔层设备具备的功能、原理进行完整的描述;对智能电子设备(IED)的功能进行抽象,依据面向对象思想分析设备的逻辑构成,用逻辑设备代替实际设备;对功能进行解耦分析,为每个功能选择合适的逻辑节点,设置每个逻辑节点包含的数据和数据属性,找出逻辑节点之间的数据流向,利用统一建模语言工具对其进一步分析。
如图3所示,提供了一个实施例中终端设备信息模型的示意图。其中,物理设备的建模原则如下:一个物理设备就是一个IED,建模为一个装置对象,一个物理设备包含一个或多个服务器对象(一般情况下是一个服务器对象,当物理设备是网关时,该设备可包含多个服务器对象),服务器对象中至少包含一个逻辑设备(LD)对象,每个LD对象中至少包含3个逻辑节点(LN)对象。服务器(Server)的建模原则如下:Server表示一个设备外部可见行为,每个Server至少有一个访问点,上可以与变电站层设备通信,下可以与过程层设备通信,在通信网络中,一个服务器就是一个功能节点,它能够提供数据,或允许其它功能节点访问它的资源,采用不同的访问点分别与不同层的设备进行通信。逻辑设备(LD)对象的建模原则如下:LD是一种虚拟设备,聚集相关的逻辑节点和数据,具体可以把某些具有公共特性的LN对象聚集在一起,组合成一个LD模型。逻辑节点(LN)的建模原则如下:LN是用来交换数据功能的最小单元,一个LN表示一个物理设备内的某个功能,属于同一功能对象的数据和数据属性放在同一个LN中。
以馈线终端FTU(Feeder Terminal Unit)为例,根据上述建模原则,对于馈线终端FTU,每一个功能选择合适的逻辑节点,具体如下:
(a)数据采集与监视控制功能,即“遥测、遥信、遥控”功能
FTU的“遥测量”包括:线电压、相电压、相电流、三相有功功率、三相无功功率、频率、功率因数,分别选用逻辑节点MMXU中的ppv、phv、A、W、Var、Hz、TotPf数据;零序电流、零序电压、三相不平衡电流、三相不平衡电压,分别选用MSQI逻辑节点中的Sep A、Seq V、ImbA、ImbV数据;开关动作次数选用逻辑节点XSWI中的OpCnt数据。
FTU的“遥信量”包括:开关状态、开关储能状态、开关合位、保护动作信号,分别选用逻辑节点XSWI中的pos、ChaMotEna、BlkCls、BlkOpn数据;终端状态选用逻辑节点LLN0中的pos数据;装置内部自检故障告警选用逻辑节点GGIO中的Alm数据;SF6开关压力信号选用逻辑节点SIMG中的Pres数据;终端蓄电池告警信号选用逻辑节点ZBAT中的BatLo数据。
FTU的“遥控量”包括:控制开关合闸和跳闸分别选用逻辑节点CSWI中的OpCls和OpOpn数据;动作闭锁选用逻辑节点CILO中的EnaCls;启动储能过程选用逻辑节点GAPC中的Str数据;遥控电池活化启动和遥控电池退出,分别选用逻辑节点ZBTC中的DPCSO和SPCSO数据。
(b)电能量监测功能:记录电能量数据主要是谐波、电压骤降数据等,可以选用逻辑节点MHAI。
(c)装置自检功能:装置自检采用GGIO逻辑节点。
(d)对电源工况监视和管理的功能:关于电源的功能选用逻辑节点ZBAT。
(e)故障检测与故障定位功能:短路故障会引起电流过高,所以短路故障检测可以选用过电流保护逻辑节点PIOC;接地故障检测可选用逻辑节点PSDE,该LN用于具有接地补偿和中性点接地电网中的方向接地故障处理,补偿网络中要求故障电流的测量精度很高,所以电流的测量工作应由逻辑节点TCTR来完成;故障定位可选用逻辑节点RFLO来完成。
(f)故障方向检测功能;故障方向检测功能可选用逻辑节点RDIR。
(g)故障录波;当检测到线路发生故障时需要记录下发生故障前后的电气参数,故障录波选用RDRE逻辑节点,RedTrg是触发故障记录,RedStr是启动记录,RedMade的属性为真是代表正在记录,FltNum代表故障的序号。
(h)过流保护功能瞬时过流保护、零序过流Ⅰ段保护、零序过流Ⅱ段保护、零序过流Ⅲ段保护、零序过流Ⅳ段保护都可以选用PIOC逻辑节点,保护重合闸可选用逻辑节点RREC,保护输入值需要从过程层的电压互感器TVTR和电流互感器TCTR处得来。
(i)通信功能:通信功能及设置主要体现在实例化的配置文件中。
最终可建立如图4所示的信息模型,图4提供了一个实施例中馈线终端信息模型的示意图。
对于终端自注册步骤,终端自动注册技术是指在终端上电、复位、初始化、重建通信连接等启动场景下向配电自动化主站(或其他管理系统)主动发起注册请求,主站审核并处理管理信息的交互过程。终端主动上送一条包含终端资产ID、IP地址等简要的信息报文,主站综合终端历史注册记录、PMS系统资产关联/变更信息、配置更新/升级维护记录等系统侧信息来判断终端入网场景,决策注册申请审核结果及终端入网后续的运行配置策略等。
终端注册技术主要针对静态、动态两种模式下的自动识别问题。解决静态自动对点问题中,终端一条注册报文上送后,入网后配电主站可以自动批量下发标准数据点表模板文件,终端解析文件并按照模板要求上送现场监控信息,这有效解决了配电自动化工程建设安装阶段的点表配置问题,能够提升系统集成效率。但当系统运行过程中,遇到系统运行方式变化、网络拓扑重构、终端参数配置更新等情况终端就无法快速重新自适应,这是由于模板中定义的信息是固定且有限的,无法支持终端动态变化自适应问题。为了支持终端动态运行管理问题,引入公共信息模型,数据都带标签能够被自动识别、解析处理,主站快速下发配置更新信息。
对于终端自组织步骤,自组织即拓扑自组织,终端接入后需能够对控制中心的数据模型以及配电网络拓扑图进行更新,以实现配电终端的自适应组网。将配电线路及相关信息发给配电终端,生成SCD文件,借助于SCL系统配置器与IED配置器,将SCL文件所描述的变电站拓扑结构导出为CIM/XML与SVG文件,对控制中心的CIM模型库以及SVG图形库进行更新,从而实现拓扑自组织。
对于终端自配置步骤,在允许远程配置的情况下,主站根据该设备的类型、型号和数据库中已有资料,自动生成该设备的远程配置单,其内容可能包括定值设置、故障录波器的采样频率、电压电流变差值等各项参数,操作人员可在调度端调用远程配置单,经过确认授权后填写各项设置并发送到终端,在终端对配置文件进行解析,并完成设置。
在一个实施例中,终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,具体可以包括:终端设备接入系统后,监听云计算中心的广播,向云计算中心发送注册请求,注册请求携带终端标识、网络地址以及配置文件版本信息;云计算中心响应于注册请求,当查询到设备档案中已经存在与配置文件版本信息对应的自描述文件时,基于查询到的自描述文件订阅终端设备的服务,将形成的配置文件发送至终端设备;终端设备按照配置文件传输具备自描述功能的数据信息,实现自动化入网。
在一个实施例中,终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,具体可以包括:终端设备接入系统后,向云计算中心发送注册请求,注册请求携带终端标识、网络地址以及配置文件版本信息;云计算中心响应于注册请求,当查询到设备档案中不存在与配置文件版本信息对应的自描述文件时,创建通信链接,通过通信链接向终端设备发送激活命令;终端设备响应于激活命令,将自描述文件上传至云计算中心;云计算中心基于接收到的自描述文件更新设备档案并订阅终端设备的服务,将形成的配置文件发送至终端设备;终端设备按照配置文件传输具备自描述功能的数据信息,实现自动化入网。
其中,自描述文件的创建方法包括:基于终端设备的功能总结以及标准建模规则,建立终端设备的统一信息模型,统一信息模型包括数据模型以及服务模型;利用结构化控制语言对终端设备的统一信息模型进行描述,获得终端设备的自描述文件。标准建模规则包括:对实际隔层设备具备的功能、原理进行完整的描述;对智能电子设备的功能进行抽象,依据面向对象思想分析设备的逻辑构成,用逻辑设备代替实际设备;对功能进行解耦分析,为每个功能选择合适的逻辑节点,设置每个逻辑节点包含的数据和数据属性,找出逻辑节点之间的数据流向。对自描述文件的创建方法的具体描述可参考前文实施例中的终端自描述步骤,此处不再赘述。通过上述实施例实现配电终端的自动化入网,边缘节点得以构建。
在一个实施例中,如图5所示,提供了一个实施例中自适应组网的流程示意图,包括以下步骤:一、每当新上电的配电自动化终端接入系统后,首先终端打开监听服务,接受主站(即云计算中心)的UDP广播,该广播包含主站的名称和IP地址,然后终端将自身的名称、IP地址以及配置文件版本信息上传给主站,完成终端的注册请求;二、主站接收到终端的注册请求信息后,根据配置文件版本信息进行比对,如果设备档案中己经有该配电自动化终端的自描述信息模型(即判定不是新终端),那么直接跳到步骤四,如果未发现该终端的自描述信息模型(即判定是新终端),那么进入步骤三;三、主站创建通信链接,通过传输服务,发送读文件激活报文给相应的配电自动化终端,终端接收到命令后,将自描述信息模型(即描述文件)打包分装,通过传输服务将分装信息一帧一帧上传到主站,每个报文传输的信息对象大小不超过256字节,主站将接收到的报文利用XML解析器进行解析,从而得到配电自动化终端完整的自描述信息模型;四、主站根据配电自动化终端的自描述信息模型订阅终端的服务,包括三遥、保护、装置监测等数据,并形成基于XML的配置文件,同样通过扩展的文件传输服务将此文件下发给相应的配电自动化终端,终端根据此文件形成信息传输点表;五、终端自动接入完成后,按照既定的配置文件传输具备自描述功能的数据信息。
上述基于自适应组网的边缘云网络系统,通过自适应组网实现终端设备的自动化入网,使得终端设备在物理接入后,能够自动在网络中建立地址,与上级设备、同级设备间自动构建具有一定拓扑关系的网络连接,便于设备间的信息共享和互操作;同时,通过云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备四层架构,可以更好地结合云计算与边缘计算的优势,实现云边协同,提高数据处理效率。
在一个实施例中,提供一种基于自适应组网的边缘云网络系统的协同方法,该基于自适应组网的边缘云网络系统参考前文各系统实施例,此处不再赘述。该方法包括以下步骤:在监测到业务需求时,根据业务需求的需求主体触发相应的协同模式,需求主体为边缘计算平台或云计算中心,相应的协同模式为边主动协同模式或云主动协同模式;按照协同模式对应的协同机制,对业务需求进行响应。
“边主动”是指当边缘服务平台将云计算中心需要的数据主动上传,或者当边缘计算平台有业务需求时,可向云计算中心发出边侧请求。边缘计算节点可根据配置规则触发上报,可配置的规则包括定时器触发上报、测点变位上报、测点越限上报、测点条件触发上报、边缘计算节点云端大数据请求等。
“云主动”是指云计算中心(或称云主站)可根据自身需求主动召唤边缘计算节点侧的数据或下发边缘节点侧管控机制,通过接口调用边缘计算节点的容器编排引擎中集群控制节点和集群负载及任务执行节点,实现对多设备容器集群管理和资源调度,为边缘计算平台的区域集群提供边缘智能服务。
在一个实施例中,当协同模式为边主动协同模式时,按照协同模式对应的协同机制,对业务需求进行响应的步骤,具体可以包括:终端设备将收集的数据上传至边缘计算平台;边缘计算平台对数据进行预处理,将各个服务状态信息上传至云计算中心;云计算中心基于预处理后的数据创建多个深度学习模型,选择适合单个任务状态的最佳模型,将最佳模型及其使用信息发送至边缘计算平台;边缘计算平台使用最佳模型解决任务,将模型结果转换为用户配置文件,用以控制终端设备执行相应的操作。
如图6所示,提供了一个实施例中边主动协同模式对应的协同机制示意图。若边缘计算平台所管控的区域有业务需求,则会按照边主动协同模式进行上报处理。此时,边缘平台从终端的各种传感器中收集具有不同的数据范围和格式的数据,通过边缘计算平台对数据进行预处理后将各个服务状态信息传递给云计算中心。接着,云平台使用处理过的数据创建多个深度学习模型,并选择适合该任务状态的最佳模型,将其与模型的使用信息一起发送到边缘计算平台。然后,边缘计算平台使用交付的模型来解决特定任务(如用户行为分类、充电站负荷预测等),引起相关设备正确动作或发出特定警告信息。同时将模型预测结果转换为用户配置文件,以便边缘平台也可以理解它以控制局部区域上的终端设备。云平台负责存储、处理训练数据,并为各种边缘特性创建和管理机器学习模型。边缘计算平台通过灵活地利用模型的结果与执行器进行交互,从而在保护用户数据的同时减少处理时间。
具体而言,边主动协同机制包括以下步骤:
(1)边缘终端收集台区数据
当台区终端设备发生变化如定时器触发、测点变位、测点越限、测点条件触发或边缘计算节点云端大数据请求时,在台区边缘终端的各种对应传感器将收集具有不同数据范围和格式的数据,并将其上传给该区域集中控制的边缘计算平台。
(2)边缘计算平台数据预处理
边缘计算平台可接入海量格式不同的数据,并对接入协议进行适配。由于配用电业务数据海量异构,数据来源既有电网设备信息,也有外网设备信息。根据不同的数据类型,将边缘计算平台的数据分为台账数据、实时运行数据、负荷数据以及环境数据四种类型。其中,台账数据包括配电台区设备的铭牌参数、安装信息、设备型号等数据,实时运行数据包括配电台区的三相电流、电压、有功功率和无功功率等信息,负荷数据包括实时负荷、预测负荷等,环境数据包括风速、温度、湿度、气压等。边缘计算平台对数据进行采集和存储,按照规则或数据模型对数据进行初步处理与分析,并将处理结果以及相关数据上传给云计算中心。
(3)云平台创建机器学习模型
云平台使用处理过的数据创建多个学习模型,并将选择适合单个任务状态最佳模型及使用信息发送到边缘计算平台。
(4)边缘终端实时决策
边缘计算平台使用交付的模型来解决任务,引起相关设备正确动作或发出特定警告信息。
在一个实施例中,当协同模式为云主动协同模式时,按照协同模式对应的协同机制,对业务需求进行响应的步骤,具体可以包括:云计算中心向边缘计算平台下发管控机制;边缘计算平台获取终端设备收集的数据,将数据上传至云计算中心;云计算中心通过接口调用边缘计算节点的容器编排引擎中集群控制节点和集群负载及任务执行节点,实现对多设备容器集群管理和资源调度。
如图7所示,提供了一个实施例中云主动协同模式对应的协同机制示意图。若云平台有业务需求,则会按照云主动协同模式直接下发管控机制或召唤边缘侧数据。云主动是指云平台可根据自身需求主动召唤边缘计算节点侧的数据或下发边缘节点侧管控机制,通过接口调用边缘计算节点的容器编排引擎中集群控制节点和集群负载及任务执行节点,实现对多设备容器集群管理和资源调度。召唤方式可按模型实例、指定数据对象集合等形式。管控机制主要分为边侧请求、定值下发、控制命令、区域广播四类。其中,边侧请求是指边缘计算节点根据业务需求向云平台请求数据下发,如运行历史数据、大数据分析结果数据等。定值下发是指云平台根据管理策略将定值数据下发到边缘计算节点。控制命令是指云平台根据控制策略下发控制类数据和指令到边缘计算节点,并获取预期响应。区域广播是指云平台根据区域群管服务需求下发广播类数据到区域边缘计算节点,进行区域协同处理。
在一个实施例中,对业务需求进行响应之后,云计算中心更新相关数据资料,完善应用模型和算法,优化协同机制。
上述基于自适应组网的边缘云网络系统的协同方法,通过自适应组网实现终端设备的自动化入网,使得终端设备在物理接入后,能够自动在网络中建立地址,与上级设备、同级设备间自动构建具有一定拓扑关系的网络连接,便于设备间的信息共享和互操作;同时,通过云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备四层架构,可以更好地结合云计算与边缘计算的优势,基于业务需求实现“边主动”协同模式或“云主动”协同模式下的云边协同,提高数据处理效率。
在电力系统的边缘端侧部署边缘计算平台,可就地实现实时高效的轻量级数据处理,解决了“最后一公里”云计算本地应用的供应问题,同时边缘计算与新一代配电自动化云主站进行网络、数据、业务等方面的协同,实现配电台区自治。因此,通过研究配电终端的自动化入网问题,全面构建边缘云网络系统,同时,通过分析电网云端对输变配电“边缘计算”的业务数据需求,也为了分担云端中心节点的运算与网络传输压力,提出云边协同机制,实现对云端大数据分析、人工智能等高级应用功能的数据支撑。
应该理解的是,虽然上述实施例涉及的各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,上述实施例涉及的各流程图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,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,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。
在一个实施例中,提供了一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行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)

1.一种基于自适应组网的边缘云网络系统,其特征在于,所述系统包括:云计算中心、核心网络、边缘计算平台和终端设备;
所述云计算中心是云化的主站计算平台,在云上部署有微服务,
所述核心网络是所述边缘计算平台与所述云计算中心的数据传输通道;
所述边缘计算平台在靠近所述终端设备的网络边缘侧提供边缘智能服务,包括边缘计算节点,所述边缘计算节点部署有微应用;
所述终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,对配电网相关数据进行收集。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,包括:
所述终端设备接入系统后,监听所述云计算中心的广播,向所述云计算中心发送注册请求,所述注册请求携带终端标识、网络地址以及配置文件版本信息;
所述云计算中心响应于所述注册请求,当查询到设备档案中已经存在与所述配置文件版本信息对应的自描述文件时,基于查询到的自描述文件订阅所述终端设备的服务,将形成的配置文件发送至所述终端设备;
所述终端设备按照所述配置文件传输具备自描述功能的数据信息,实现自动化入网。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述终端设备通过自适应组网过程实现自动化入网,包括:
所述终端设备接入系统后,向所述云计算中心发送注册请求,所述注册请求携带终端标识、网络地址以及配置文件版本信息;
所述云计算中心响应于所述注册请求,当查询到设备档案中不存在与所述配置文件版本信息对应的自描述文件时,创建通信链接,通过所述通信链接向所述终端设备发送激活命令;
所述终端设备响应于所述激活命令,将自描述文件上传至所述云计算中心;
所述云计算中心基于接收到的自描述文件更新所述设备档案并订阅所述终端设备的服务,将形成的配置文件发送至所述终端设备;
所述终端设备按照所述配置文件传输具备自描述功能的数据信息,实现自动化入网。
4.根据权利要求2或3所述的系统,其特征在于,所述终端设备的自描述文件的创建方法包括:
基于所述终端设备的功能总结以及标准建模规则,建立所述终端设备的统一信息模型,所述统一信息模型包括数据模型以及服务模型;
利用结构化控制语言对所述终端设备的统一信息模型进行描述,获得所述终端设备的自描述文件。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述标准建模规则包括:
对实际隔层设备具备的功能、原理进行完整的描述;
对智能电子设备的功能进行抽象,依据面向对象思想分析设备的逻辑构成,用逻辑设备代替实际设备;
对功能进行解耦分析,为每个功能选择合适的逻辑节点,设置每个逻辑节点包含的数据和数据属性,找出逻辑节点之间的数据流向。
6.一种如权利要求1至5中任一所述的基于自适应组网的边缘云网络系统的协同方法,其特征在于,所述方法包括:
在监测到业务需求时,根据所述业务需求的需求主体触发相应的协同模式,所述需求主体为边缘计算平台或云计算中心,相应的协同模式为边主动协同模式或云主动协同模式;
按照所述协同模式对应的协同机制,对所述业务需求进行响应。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述协同模式为边主动协同模式时,按照所述协同模式对应的协同机制,对所述业务需求进行响应,包括:
所述终端设备将收集的数据上传至所述边缘计算平台;
所述边缘计算平台对所述数据进行预处理,将各个服务状态信息上传至所述云计算中心;
所述云计算中心基于预处理后的数据创建多个深度学习模型,选择适合单个任务状态的最佳模型,将所述最佳模型及其使用信息发送至所述边缘计算平台;
所述边缘计算平台使用所述最佳模型解决任务,将模型结果转换为用户配置文件,用以控制所述终端设备执行相应的操作。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述终端设备收集的数据包括:台账数据、实时运行数据、负荷数据以及环境数据;
所述台账数据包括配电台区设备的铭牌参数、安装信息和设备型号;
所述实时运行数据包括配电台区的三相电流、电压、有功功率和无功功率;
所述负荷数据包括实时负荷和预测负荷;
所述环境数据包括风速、温度、湿度和气压。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述协同模式为云主动模式时,按照所述协同模式对应的协同机制,对所述业务需求进行响应,包括:
所述云计算中心向所述边缘计算平台下发管控机制;
所述边缘计算平台获取所述终端设备收集的数据,将所述数据上传至所述云计算中心;
所述云计算中心通过接口调用所述边缘计算节点的容器编排引擎中集群控制节点和集群负载及任务执行节点,实现对多设备容器集群管理和资源调度。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述管控机制包括边侧请求、定值下发、控制命令和区域广播;
所述边侧请求是指所述边缘计算节点根据业务需求请求所述云计算中心下发数据;
所述定值下发是指所述云计算中心根据管理策略将定值数据下发到所述边缘计算节点;
所述控制命令是指所述云计算中心根据控制策略下发控制类数据和指令到所述边缘计算节点,并获取预期响应;
所述区域广播是指所述云计算中心根据区域群管服务需求下发广播类数据到区域边缘计算节点,进行区域协同处理。
CN202111035577.2A 2021-09-03 2021-09-03 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法 Pending CN113708974A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111035577.2A CN113708974A (zh) 2021-09-03 2021-09-03 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111035577.2A CN113708974A (zh) 2021-09-03 2021-09-03 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113708974A true CN113708974A (zh) 2021-11-26

Family

ID=78659981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111035577.2A Pending CN113708974A (zh) 2021-09-03 2021-09-03 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113708974A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114363367A (zh) * 2021-12-09 2022-04-15 广东电网有限责任公司 一种基于边缘物联代理的业务处理方法及系统
CN114390055A (zh) * 2021-12-08 2022-04-22 广东电网有限责任公司 一种适用于电力行业的云边协同数据采集方法及系统
CN114697335A (zh) * 2022-05-23 2022-07-01 深圳富联智能制造产业创新中心有限公司 边缘节点设备
CN114826869A (zh) * 2022-03-04 2022-07-29 阿里巴巴(中国)有限公司 设备管理方法和设备管理系统
CN114979246A (zh) * 2022-05-18 2022-08-30 京东方科技集团股份有限公司 业务管理方法、系统、配置服务器及边缘计算设备
CN115208874A (zh) * 2022-07-15 2022-10-18 北银金融科技有限责任公司 一种基于银行核心的多通信协议分布式文件处理平台
CN115277692A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 华北电力科学研究院有限责任公司 边缘网络计算终端设备自动运维方法、装置和系统
CN115473898A (zh) * 2022-11-14 2022-12-13 杭州欧若数网科技有限公司 一种边缘计算场景下的图数据库管理方法和系统
CN115766615A (zh) * 2022-11-30 2023-03-07 杭州谐云科技有限公司 一种基于云边的设备孪生数据管理方法及系统
CN115878186A (zh) * 2022-12-09 2023-03-31 广东知业科技有限公司 一种基于plc与边缘计算寄存器点位查找的方法
CN115941426A (zh) * 2023-03-10 2023-04-07 北京智芯微电子科技有限公司 多业务资源协同方法、系统及计算机设备
CN116155718A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 广东电网有限责任公司中山供电局 一种面向分布式资源调控的边端数据交互方法
CN116366701A (zh) * 2023-05-23 2023-06-30 绿城科技产业服务集团有限公司 一种数字化楼宇的管理控制系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305418A (zh) * 2015-10-10 2016-02-03 国家电网公司 一种基于iec61850标准的配电终端自描述方法
CN110429708A (zh) * 2019-06-20 2019-11-08 中国电力科学研究院有限公司 一种实现配电设备即插即用的方法和系统
CA3134856A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 Mimik Technology Inc. Method and system for distributed edge cloud computing
CN112286691A (zh) * 2020-11-12 2021-01-29 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种基于异构决策模型生成技术的云边端协同方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305418A (zh) * 2015-10-10 2016-02-03 国家电网公司 一种基于iec61850标准的配电终端自描述方法
CA3134856A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 Mimik Technology Inc. Method and system for distributed edge cloud computing
CN110429708A (zh) * 2019-06-20 2019-11-08 中国电力科学研究院有限公司 一种实现配电设备即插即用的方法和系统
CN112286691A (zh) * 2020-11-12 2021-01-29 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种基于异构决策模型生成技术的云边端协同方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114390055A (zh) * 2021-12-08 2022-04-22 广东电网有限责任公司 一种适用于电力行业的云边协同数据采集方法及系统
CN114390055B (zh) * 2021-12-08 2023-12-05 广东电网有限责任公司 一种适用于电力行业的云边协同数据采集方法及系统
CN114363367A (zh) * 2021-12-09 2022-04-15 广东电网有限责任公司 一种基于边缘物联代理的业务处理方法及系统
CN114363367B (zh) * 2021-12-09 2023-12-01 广东电网有限责任公司 一种基于边缘物联代理的业务处理方法及系统
CN114826869A (zh) * 2022-03-04 2022-07-29 阿里巴巴(中国)有限公司 设备管理方法和设备管理系统
CN114826869B (zh) * 2022-03-04 2023-11-28 阿里巴巴(中国)有限公司 设备管理方法和设备管理系统
CN114979246A (zh) * 2022-05-18 2022-08-30 京东方科技集团股份有限公司 业务管理方法、系统、配置服务器及边缘计算设备
CN114697335A (zh) * 2022-05-23 2022-07-01 深圳富联智能制造产业创新中心有限公司 边缘节点设备
CN115277692A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 华北电力科学研究院有限责任公司 边缘网络计算终端设备自动运维方法、装置和系统
CN115208874A (zh) * 2022-07-15 2022-10-18 北银金融科技有限责任公司 一种基于银行核心的多通信协议分布式文件处理平台
CN115208874B (zh) * 2022-07-15 2024-03-29 北银金融科技有限责任公司 一种基于银行核心的多通信协议分布式文件处理平台
CN115473898A (zh) * 2022-11-14 2022-12-13 杭州欧若数网科技有限公司 一种边缘计算场景下的图数据库管理方法和系统
CN115766615B (zh) * 2022-11-30 2023-08-25 杭州谐云科技有限公司 一种基于云边的设备孪生数据管理方法及系统
CN115766615A (zh) * 2022-11-30 2023-03-07 杭州谐云科技有限公司 一种基于云边的设备孪生数据管理方法及系统
CN115878186B (zh) * 2022-12-09 2023-10-13 广东知业科技有限公司 一种基于plc与边缘计算寄存器点位查找的方法
CN115878186A (zh) * 2022-12-09 2023-03-31 广东知业科技有限公司 一种基于plc与边缘计算寄存器点位查找的方法
CN115941426B (zh) * 2023-03-10 2023-05-23 北京智芯微电子科技有限公司 多业务资源协同方法、系统及计算机设备
CN115941426A (zh) * 2023-03-10 2023-04-07 北京智芯微电子科技有限公司 多业务资源协同方法、系统及计算机设备
CN116155718B (zh) * 2023-04-19 2023-07-14 广东电网有限责任公司中山供电局 一种面向分布式资源调控的边端数据交互方法
CN116155718A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 广东电网有限责任公司中山供电局 一种面向分布式资源调控的边端数据交互方法
CN116366701A (zh) * 2023-05-23 2023-06-30 绿城科技产业服务集团有限公司 一种数字化楼宇的管理控制系统和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113708974A (zh) 基于自适应组网的边缘云网络系统及协同方法
EP2907059B1 (en) Computer implemented method for hybrid simulation of power distribution network and associated communication network for real time applications
US10069944B2 (en) Methods of processing data corresponding to a device that corresponds to a gas, water, or electric grid, and related devices and computer program products
CN107330056B (zh) 基于大数据云计算平台的风电场scada系统及其运行方法
US8996739B2 (en) Electricity system configuration method and computer program for intelligent electronic devices (IEDs) confirgured for dynamic or static modes via converted description file
CN111538850B (zh) 一种基于云平台的多元感知数据快速接入方法
CN107210607A (zh) 用于提供能量服务的方法和系统
US20180287422A1 (en) Programmable and application aware power utility automation networking
CN104701984A (zh) 一种基于自识别的智能用电终端即插即用方法
CN113094174A (zh) 一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法
Rayati et al. An optimal and decentralized transactive energy system for electrical grids with high penetration of renewable energy sources
CN112787404A (zh) 基于智能运行和网络安全深度融合的区域监控系统
CN112769240A (zh) 一种发电厂电气设备统一系统
CN116628937A (zh) 一种电网设备模型自动融接维护方法、装置、设备和介质
CN114968981A (zh) 基于电网数据的大数据平台系统及其数据处理方法
CN103488726A (zh) 基于web-service的建设电网统一数据平台的方法
KR20220012935A (ko) 도메인 간 데이터 상호작용 방법 및 장치
CN112018895B (zh) 一种分布式电源控制器即插即用的信息建模及交互方法
CN117118062A (zh) 用于电力调度自动化的二次系统数据融合监视方法和系统
Galkin et al. Prototyping multi-protocol communication to enable semantic interoperability for demand response services
CN109961376A (zh) 一种分散式储能设备管控系统及方法
CN112332540B (zh) 微电网、以及仿真装置和方法
Dai et al. The Construction Scheme of D-Iot Cloud Master Station
Wang et al. Analysis and implementation of distributed DTU communication method based on DDS protocol
Yang et al. Evolve from Traditional Power Grid Network to Blockchain and IoT Integrated Network

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230420

Address after: Full Floor 14, Unit 3, Building 2, No. 11, Middle Spectra Road, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong 510700

Applicant after: China Southern Power Grid Digital Grid Technology (Guangdong) Co.,Ltd.

Address before: Room 86, room 406, No.1, Yichuang street, Zhongxin Guangzhou Knowledge City, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province

Applicant before: Southern Power Grid Digital Grid Research Institute Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211126