CN114021999A - 一种全场景电网调度交换网管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电网调度技术领域，提供了一种全场景电网调度交换网管控系统及方法。其中，该系统包括身份鉴别模块，其用于鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面；实时交互模块，其用于实现调度员和现场运行人员的实时互动；远程回传模块，其用于接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息；业务呈现模块，其用于根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示；状态感知模块，其用于获取调度交换网全网的电力设备日志信息；场景切换模块，其用于根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

Description

一种全场景电网调度交换网管控系统及方法

技术领域

本发明属于电网调度技术领域，尤其涉及一种全场景电网调度交换网管控系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电网调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的管理手段。电网调度不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。

发明人发现，目前电网企业普通使用的是程控交换为主的调度交换组网方式，调度手段较为单一，人机交互性差。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种全场景电网调度交换网管控系统及方法，其具有适用性强，交互性好，自动化及智能化程度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种全场景电网调度交换网管控系统，其包括：

身份鉴别模块，其用于鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面；

实时交互模块，其用于实现调度员和现场运行人员的实时互动；

远程回传模块，其用于接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息；

业务呈现模块，其用于根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示；

状态感知模块，其用于获取调度交换网全网的电力设备日志信息；

场景切换模块，其用于根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

作为一种实施方式，所述身份鉴别模块包括人脸识别子模块、声纹识别子模块和在线学习子模块；所述在线学习子模块用于在调度员工作期间实时提取调度员的人脸及声纹信息并进行动态学习。

作为一种实施方式，所述实时交互模块包括：

信息采集子模块，其用于采集现场的音视频和告警信息；

安全传输子模块，其用于使用纵向加密装置，完成信息的安全传输；

在线协助子模块，其用于将现场的音视频和告警信息利用调度软交换专网回传至中心站，实现调度员和现场运行人员的实时互动。

作为一种实施方式，所述远程回传模块包括：

射频读取子模块，其用于远程读取设备上的电子标签信息；

信息解密子模块，其用于对远程读取的电子标签信息进行解密；

信息回传子模块，其用于将解密后的设备编码信息回传至中心站。

作为一种实施方式，所述业务呈现模块包括：

故障识别子模块，其用于基于实时交互模块发送来的设备编码，调取设备的维修记录；

历史回溯子模块，其用于与设备管理体系和订单管理系统联动，调取设备的操作记录；

可视展现子模块，其用于在网架图上直接定位设备信息和故障信息。

作为一种实施方式，所述状态感知模块包括：

感知代理子模块，其用于负责与通信装置进行通信，确定设备的运行状态；

日志收集子模块，其用于收集正在运行设备的运行数据；

安全防护子模块，其基于用户流量和业务属性，构建零信任的安全平台。

作为一种实施方式，所述场景切换模块包括：

攻击感知子模块，其用于基于设备的告警日志以及全网设备的访问日志和流程日志，判定是否存在攻击；

故障感知子模块，其用于利用感知代理和历史日志记录，判定设备的运行状态，判定是否存在故障；

状态切换控制器，其用于综合攻击感知和故障感知的结果，控制信令和媒体的切换；

信令控制子模块，其用于根据状态切换控制器的命令，实现不同交换方式的切换；

媒体切换子模块，其用于根据信令控制要求，完成媒体流的平滑切换。

作为一种实施方式，在所述攻击感知子模块中，当告警信息和流量信息超过阈值且无法防御时，判定为攻击存在，并进一步确定攻击方式和攻击来源。

作为一种实施方式，在所述故障感知子模块中，当设备出现不可恢复告警或者运行状态与历史统计运行状态差距超过设定阈值时，判定为故障存在。

作为一种实施方式，在所述场景切换模块中，标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景的切换关系为：

标准态为默认状态；

当接收到协作态申请后，若满足状态切换条件，则由标准态切换至协作态；

在标准态或协作态场景下，当攻击感知后，均切换至紧急态；

在协作态或紧急态场景下，当故障感知后，均切换至应急态。

本发明的第二个方面提供一种全场景电网调度交换网管控方法，其包括：

鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面；

将系统置为标准态，构建调度台与程控交换机之间的通信链路；

接收进入协作态的申请，在满足场景切换的条件下，进入协作态；否则继续维持标准态；

切换信令和媒体，业务切换为软交换模式；

接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息，进而展示网架图和故障定位图；

获取调度交换网全网的电力设备日志信息，并依此判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用身份鉴别模块使用调度员的生物特性进行身份鉴别和认证，考虑到电力调度的特殊场景，提高了电力调度的安全性；利用实时交互模块将现场的音视频信号进行可靠的传输和有效的展示，满足了调度人员与现场运行人员多媒体交互和在线协助的需求；利用远程回传模块接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息，利用业务呈现模块根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示，解决了传统的调度方式需要在调度台和业务系统之间不断切换，影响调度的及时性，实现了现场情况的在线展示和实时回传；

本发明利用状态感知模块获取调度交换网全网的电力设备日志信息，为后续的综合分析和系统诊断提供了依据；利用场景切换模块根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，利用攻击感知和故障感知结果，实现对状态的评估，实现了在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换，最终使得本发明的全场景电网调度交换网管控系统提高了适用性，交互性，自动化及智能化程度。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的全场景电网调度交换网管控系统结构示意图；

图2是本发明实施例的场景有限状态机转换图；

图3是本发明实施例的攻击感知的判定流程；

图4是本发明实施例的媒体流在信令流的控制下进行切换的流程；

图5是本发明实施例的网络拓扑示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

如图1所示，本实施例的全场景电网调度交换网管控系统，其具体包括身份鉴别模块、实时交互模块、远程回传模块、业务呈现模块、状态感知模块和场景切换模块。该全场景电网调度交换网管控系统所在的网络拓扑结构如图5所示。

其中：

(1)身份鉴别模块

身份鉴别模块用于鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面。

在具体实施过程中，所述身份鉴别模块包括人脸识别子模块、声纹识别子模块和在线学习子模块；所述在线学习子模块用于在调度员工作期间实时提取调度员的人脸及声纹信息并进行动态学习。

其中，人脸识别子模块使用基于检测点的人脸检测方法，利用支持向量回归的方式进行基准点的学习。

声纹识别子模块提取日常的调度录音数据，实现特性矩阵的自动学习和动态更新。

本实施例利用身份鉴别模块使用调度员的生物特性进行身份鉴别和认证，考虑到电力调度的特殊场景，提高了电力调度的安全性。

(2)实时交互模块

实时交互模块用于实现调度员和现场运行人员的实时互动。

在具体实施中，所述实时交互模块包括：

(2.1)信息采集子模块，其用于采集现场的音视频和告警信息；

(2.2)安全传输子模块，其用于使用纵向加密装置，完成信息的安全传输；

(2.3)在线协助子模块，其用于将现场的音视频和告警信息利用调度软交换专网回传至中心站，实现调度员和现场运行人员的实时互动。

本实施例利用实时交互模块将现场的音视频信号进行可靠的传输和有效的展示，满足了调度人员与现场运行人员多媒体交互和在线协助的需求。

(3)远程回传模块

远程回传模块用于接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息。

在具体实施过程中，所述远程回传模块包括：

(3.1)射频读取子模块，其用于远程读取设备上的电子标签信息；

(3.2)信息解密子模块，其用于对远程读取的电子标签信息进行解密；

(3.3)信息回传子模块，其用于将解密后的设备编码信息回传至中心站。

具体地，射频读取子模块可采用手持终端与RFID电子标签通信，以实现远程读取设备上的电子标签信息。

信息解密子模块可采用专用解密芯片，比如：SM7算法解密芯片等，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

(4)业务呈现模块

业务呈现模块用于根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示；

在具体实施过程中，所述业务呈现模块包括：

(4.1)故障识别子模块，其用于基于实时交互模块发送来的设备编码，调取设备的维修记录；

(4.2)历史回溯子模块，其用于与设备管理体系和订单管理系统联动，调取设备的操作记录；

(4.3)可视展现子模块，其用于在网架图上直接定位设备信息和故障信息。

本实施例利用远程回传模块接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息，利用业务呈现模块根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示，解决了传统的调度方式需要在调度台和业务系统之间不断切换，影响调度的及时性，实现了现场情况的在线展示和实时回传。

(5)状态感知模块

状态感知模块用于获取调度交换网全网的电力设备日志信息。

在具体实施过程中，所述状态感知模块包括：

(5.1)感知代理子模块，其用于负责与通信装置进行通信，确定设备的运行状态。

其中，通信装置包括路由器、交换机、防火墙、SBC、程控交换机、软交换机以及卫星通信系统等；

(5.2)日志收集子模块，其用于收集正在运行设备的运行数据，这样为决策分析提供依据；

(5.3)安全防护子模块，其基于用户流量和业务属性，构建零信任的安全平台。

本实施例利用状态感知模块获取调度交换网全网的电力设备日志信息，为后续的综合分析和系统诊断提供了依据。

(6)场景切换模块

场景切换模块用于根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

在具体实施过程中，所述场景切换模块包括：

(6.1)攻击感知子模块，其用于基于设备的告警日志以及全网设备的访问日志和流程日志，判定是否存在攻击。

具体地，在所述攻击感知子模块中，当告警信息和流量信息超过阈值且无法防御时，判定为攻击存在，并进一步确定攻击方式和攻击来源。

参照图3，攻击感知判定分为6个步骤：

步骤6.1.1、SBC联动；

SBC(会话边界控制器)针对SIP(Session initialization Protocol，会话初始协议)攻击进行攻击拦截和告警联动。

步骤6.1.2、业务设备告警信息提取；

提取程控交换设备、软交换设备和卫星通信设备的告警日志，重点包括安全预警和严重告警信息。

步骤6.1.3、网络设备流量超限预警；

提取网络设备的端口流量信息，并与历史信息进行多维度比对，决定是否存在流量超限情况。

步骤6.1.4、异常地址告警；

提取所有网络设备的ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)表以及MAC地址表信息，如果短时间内新增大量的设备或者在不应该新增的位置增加了设备，则触发异常地址告警。

步骤6.1.5、敏感服务告警；

提取网络侧设备的所有服务访问请求，过滤正常服务，如发生异常服务和高危端口的访问，则触发告警。

步骤6.1.6、攻击记录、追溯；

当以上五条达到设定阈值且无法抵御时，则触发攻击感知告警，记录攻击路径和攻击方式，方便定位薄弱点及攻击溯源。

(6.2)故障感知子模块，其用于利用感知代理和历史日志记录，判定设备的运行状态，判定是否存在故障。

具体地，在所述故障感知子模块中，当设备出现不可恢复告警或者运行状态与历史统计运行状态差距超过设定阈值时，判定为故障存在。

(6.3)状态切换控制器，其用于综合攻击感知和故障感知的结果，控制信令和媒体的切换。

(6.4)信令控制子模块，其用于根据状态切换控制器的命令，实现不同交换方式的切换。

根据系统的运行情况以及攻击感知和故障感知的结果，切换交换设备的运行状态，现将3个关键信令流程进行阐述：

切换方式1：系统默认进入程控运行模式，用户申请后，切换控制器呼叫程控交换机的SIPU板、双模调度台以及软交换服务器，建立4方通话，之后程控交换机和双模调度台(模拟侧)退出通话，将业务切换至软交换模式，期间通话不中断。

切换方式2：攻击感知触发，此时为被攻击场景，进行业务的回退。切换控制器呼叫软交换服务器、程控交换机SIPU板以及双模调度台，建立4方通话，成功后软交换和双模调度台(IP侧)退出通话。

切换方式3：当故障感知触发，此时为应急场景，电力专网已经无法使用，将建立卫星通信链路。软交换呼叫卫星通信系统，成功后建立三方通话，软交换设备退出服务，此时再借助卫星通信方式实现与现场运行人员的通信。此过程对于调度人员无感知，被叫侧运行人员仅需更换终端即可。

(6.5)媒体切换子模块，其用于根据信令控制要求，完成媒体流的平滑切换。

在图4中，通信过程中的媒体流在信令流的控制下进行切换，对照上述3个信令切换流程，针对媒体切换流程进行阐释：

切换方式1：

切换前：

1)调度侧：调度台和程控交换机之间的2B+D专线；

2)互联侧:中心站与变电站程控交换机之间的2M专线；

3)运行侧:调度电话和程控交换机之间的2B+D专线；

切换后：

1)调度侧：调度台与软交换之间的IP链路；

2)互联侧:电力调度软交换专网；

3)运行侧:调度台与软交换之间的IP链路；

切换方式2：

切换前：

1)调度侧：调度台与软交换之间的IP链路；

2)互联侧:电力调度软交换专网；

3)运行侧:调度台与软交换之间的IP链路；

切换后：

1)调度侧：调度台和程控交换机之间的2B+D专线；

2)互联侧:中心站与变电站程控交换机之间的2M专线；

3)运行侧:调度电话和程控交换机之间的2B+D专线；

切换方式3：

切换前：

1)调度侧：调度台与软交换之间的IP链路；

2)互联侧:电力调度软交换专网；

3)运行侧:调度台与软交换之间的IP链路；

切换后：

1)调度侧：调度台与软交换之间的IP链路，软交换与卫星通信系统之间的IP链路；

2)互联侧:卫星信道；

3)运行侧:卫星电话与卫星之间的卫星链路。

在所述场景切换模块中，标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景的切换关系为：

标准态为默认状态；

当接收到协作态申请后，若满足状态切换条件，则由标准态切换至协作态；

在标准态或协作态场景下，当攻击感知后，均切换至紧急态；

在协作态或紧急态场景下，当故障感知后，均切换至应急态。

根据设备的运行情况，将系统分为4种场景，分别为标准态、协作态、紧急态和应急态。各场景的特性描述如下：

标准态：提供基础的纯语音通信，是系统默认进入的状态，也是攻击和故障重置后的恢复态，特点为高音质、低时延。

协作态：系统提供全业务能力，调度员可以灵活的调用所有资源，实现音视频的互动以及实时的在线协助功能，特点为全场景、大带宽。

紧急态：系统感知到无法抵御的攻击入侵，切断所有IP设备连接，转而使用非IP的标准态方式，切换至零信任模式。

应急态：系统感知到无法修复的全网故障，判断受到毁灭性破坏，无法建立专网链路，改而使用专用卫星通信链路。

参照图2，对系统的有限状态机及其转换条件进行如下描述：

标准态：系统启动后默认进入的状态，可以申请进入协作态，攻击感知后，切换至紧急态；故障感知后，切换至应急态。

协作态：可以申请回退至标准态，攻击感知后，会切换至紧急态；故障感知后，切换至应急态。

紧急态：攻击消除后，回退至标准态；故障感知后，切换至应急态。

应急态：故障消除后，回退至标准态。

本实施例利用场景切换模块根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，利用攻击感知和故障感知结果，实现对状态的评估，实现了在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换，最终使得本发明的全场景电网调度交换网管控系统提高了适用性，交互性，自动化及智能化程度。

实施例二

本实施例提供了一种全场景电网调度交换网管控方法，其包括如下步骤：

步骤1：鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面。

当鉴别成功时，展示系统界面，当鉴别失败时，退回至登录界面。

步骤2：将系统置为标准态，构建调度台与程控交换机之间的通信链路。

例如：调度台与程控交换机建立2B+D链路。

步骤3：接收进入协作态的申请，在满足场景切换的条件下，进入协作态；否则继续维持标准态。

其中，满足场景切换的条件包括资源和通道资源允许条件。

步骤4：切换信令和媒体，业务切换为软交换模式。

步骤5：接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息，进而展示网架图和故障定位图。

其中，运行人员所在区域的音视频信息回传至调度台；设备的实物ID等信息将回传至中心站调度端。

步骤6：获取调度交换网全网的电力设备日志信息，并依此判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

具体地，如果攻击感知代理触发，则表明网络或系统被攻击，业务转为紧急状态；控制器控制信令和媒体转回程控交换模式；组织人员进行攻击的排查和处置；攻击消除后，业务转为标准态；

在协作模式时，若故障感知告警触发，则表明系统发生无法修复的故障，电力专网无法完成端到端的通信，业务转为应急态；控制器控制信令和媒体转为卫星通信模式；组织人员开展故障设备和网络的修复工作；故障消除后，业务转为标准态。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，包括：

身份鉴别模块，其用于鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面；

实时交互模块，其用于实现调度员和现场运行人员的实时互动；

远程回传模块，其用于接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息；

业务呈现模块，其用于根据远程回传信息进行网架图和故障定位图的展示；

状态感知模块，其用于获取调度交换网全网的电力设备日志信息；

场景切换模块，其用于根据调度交换网全网的设备日志信息，判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

2.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述身份鉴别模块包括人脸识别子模块、声纹识别子模块和在线学习子模块；所述在线学习子模块用于在调度员工作期间实时提取调度员的人脸及声纹信息并进行动态学习。

3.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述实时交互模块包括：

信息采集子模块，其用于采集现场的音视频和告警信息；

安全传输子模块，其用于使用纵向加密装置，完成信息的安全传输；

在线协助子模块，其用于将现场的音视频和告警信息利用调度软交换专网回传至中心站，实现调度员和现场运行人员的实时互动。

4.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述远程回传模块包括：

射频读取子模块，其用于远程读取设备上的电子标签信息；

信息解密子模块，其用于对远程读取的电子标签信息进行解密；

信息回传子模块，其用于将解密后的设备编码信息回传至中心站。

5.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述业务呈现模块包括：

故障识别子模块，其用于基于实时交互模块发送来的设备编码，调取设备的维修记录；

历史回溯子模块，其用于与设备管理体系和订单管理系统联动，调取设备的操作记录；

可视展现子模块，其用于在网架图上直接定位设备信息和故障信息。

6.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述状态感知模块包括：

感知代理子模块，其用于负责与通信装置进行通信，确定设备的运行状态；

日志收集子模块，其用于收集正在运行设备的运行数据；

安全防护子模块，其基于用户流量和业务属性，构建零信任的安全平台。

7.如权利要求1所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，所述场景切换模块包括：

攻击感知子模块，其用于基于设备的告警日志以及全网设备的访问日志和流程日志，判定是否存在攻击；

故障感知子模块，其用于利用感知代理和历史日志记录，判定设备的运行状态，判定是否存在故障；

状态切换控制器，其用于综合攻击感知和故障感知的结果，控制信令和媒体的切换；

信令控制子模块，其用于根据状态切换控制器的命令，实现不同交换方式的切换；

媒体切换子模块，其用于根据信令控制要求，完成媒体流的平滑切换。

8.如权利要求7所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，在所述攻击感知子模块中，当告警信息和流量信息超过阈值且无法防御时，判定为攻击存在，并进一步确定攻击方式和攻击来源；

或

在所述故障感知子模块中，当设备出现不可恢复告警或者运行状态与历史统计运行状态差距超过设定阈值时，判定为故障存在。

9.如权利要求7所述的全场景电网调度交换网管控系统，其特征在于，在所述场景切换模块中，标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景的切换关系为：

标准态为默认状态；

当接收到协作态申请后，若满足状态切换条件，则由标准态切换至协作态；

在标准态或协作态场景下，当攻击感知后，均切换至紧急态；

在协作态或紧急态场景下，当故障感知后，均切换至应急态。

10.一种全场景电网调度交换网管控方法，其特征在于，包括：

鉴别调度员的身份信息，鉴别成功后展示系统界面；

将系统置为标准态，构建调度台与程控交换机之间的通信链路；

接收进入协作态的申请，在满足场景切换的条件下，进入协作态；否则继续维持标准态；

切换信令和媒体，业务切换为软交换模式；

接收现场运行人员的音视频及设备远程回传信息，进而展示网架图和故障定位图；

获取调度交换网全网的电力设备日志信息，并依此判断设备的运行状态，以在标准态、协作态、紧急态和应急态这四种场景下切换。

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