CN114239079A - 基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备，用于解决如下技术问题：如何结合工业互联网与区块链技术进行电力能源设备管理。方法包括：以边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台；预先设置于电力能源设备中的主动标识载体，将电力能源设备的相关数据上传至边缘计算一体机；边缘计算一体机基于相关数据确定若干个设备数据模型，并写入区块链；基于区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析，以判断电力能源设备是否存在异常；在确定存在异常的情况下，基于分析结果对电力能源设备进行管理。本申请通过上述方法结合了工业互联网与区块链技术，提高了电力能源设备管理的效率及可靠性。

Description

基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备

技术领域

本申请涉及工业互联网技术领域，尤其涉及基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备。

背景技术

电力能源行业设备运行安全至关重要。但电力能源行业在设备管理、运行监控等方面普遍存在信息化、智能化水平偏低的问题，数据隔离、信息孤岛、系统封闭等问题依然普遍存在，造成一系列问题。如设备台账管理混乱，故障时候维修导致损失巨大等。因此，电力能源设备安全性有待进一步提高以保障电力稳定供应。

发明内容

本申请实施例提供了基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备，用于解决如下技术问题：如何结合工业互联网与区块链技术进行电力能源设备管理。

第一方面，本申请实施例提供了基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，方法包括：以若干边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台，一个边缘计算一体机对应同一区域内的若干电力能源设备；预先设置于电力能源设备中的主动标识载体，将电力能源设备的相关数据上传至相应的边缘计算一体机；其中，相关数据包括：设备信息数据、设备运行数据；边缘计算一体机基于相关数据确定若干个设备数据模型，并将若干个设备数据模型分别写入区块链；其中，一个设备数据模型用于分析一种设备运行状况；基于区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析，以判断电力能源设备是否存在异常；在确定电力能源设备存在异常的情况下，基于分析结果对电力能源设备进行管理。

本申请实施例提供的一种基于工业互联网的设备管理基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，通过结合工业互联网与区块链技术进行电力能源设备，可以实现企业私密数据留在企业本地，保障企业数据安全。另外，本申请通过上述方法减少运维人员劳动投入，降低因能源设备过修、欠修导致的材料费用和检修成本不合理投入，优化设备运行情况，大幅节约设备能耗。

在本申请的一种实现方式中，边缘计算一体机基于相关数据确定若干个设备数据模型，具体包括：通过预设的数据处理规则，边缘计算一体机将相关数据进行处理为对应的标准数据；对标准数据进行解析，以确定标准数据对应的数据类型，并基于数据类型确定标准数据对应的数据权重向量；根据标准数据及数据权重向量，生成对应的设备数据模型。

在本申请的一种实现方式中，通过预设的数据处理规则，边缘计算一体机将相关数据进行处理为对应的标准数据，具体包括：对相关数据中的重复数据进行清洗；判断相关数据中的异常值，并通过预设的回归算法进行插值；基于预设的数据存储模型，将相关数据转换为格式、类型统一的标准数据。

在本申请的一种实现方式中，在将标准数据及数据权重向量传入预设的数据模型中之前，方法还包括：获取任意已知电力能源设备异常状态的标准样本数据集；基于标准样本数据集中的核心异常数据进行聚类，以获得标准样本数据集对应的异常状态相关集；其中，异常状态相关集中的标准数据用于反映电力能源设备的异常状态，核心异常数据为已知电力能源设备的异常状态反应数据；确定异常状态相关集中各标准数据的类型，并基于该类型生成对应设备数据模型的设备数据模型模板。

在本申请的一种实现方式中，在基于区块链平台中预置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析之前，方法还包括：确定设备数据模型样本集；基于设备数据模型样本集，对预设的设备分析网络进行训练，以获得收敛的设备分析模型；将设备分析模型转换为设备分析合约，并将设备分析合约配置于区块链平台。

在本申请的一种实现方式中，在基于区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析之后，方法还包括：区块链平台基于预设的阅读权限及加密规则，对分析结果进行加密，并生成对应的验证信息；将分析结果与验证信息发送到符合阅读权限的有权限区块链节点。

在本申请的一种实现方式中，在确定电力能源设备存在异常的情况下，基于分析结果对电力能源设备进行管理，具体包括：有权限区块链节点将验证信息分配给对应的无权限区块链节点；其中，无权限区块链节点为对验证信息无阅读权限且需要对电力能源设备进行管理的区块链节点；无权限区块链节点基于验证信息，获取分析结果，并根据分析结果对电力能源设备进行管理。

在本申请的一种实现方式中，在将电力能源设备的相关数据上传至边缘计算一体机之前，方法还包括：将对应电力能源设备的身份标识生成模块，设置于主动标识载体中；在主动标识载体获取相关数据后，基于身份标识生成模块，对相关数据添加身份标识。

在本申请的一种实现方式中，将若干个设备数据模型写入区块链之前，方法还包括：基于预设的阅读权限及加密规则，对若干个设备数据模型进行加密。

第二方面，本申请实施例还提供了基于工业互联网的电力能源设备安全运行设备，其特征在于，设备包括：处理器；及存储器，其上存储有可执行代码，当可执行代码被执行时，使得处理器执行如权利要求1-9任一项的一种方法。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法流程图；

图2为本申请实施例提供的基于工业互联网的电力能源设备安全运行设备内部结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

当前，工业互联网加速发展。工业互联网作为全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，正在不断颠覆传统制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级、新兴产业加速发展壮大。同时，区块链技术作为一种新型互联网技术，集合分布式存储、共识机制、智能合约、密码学为一体，具备弱中心化、不可篡改、可追溯、点对点传输等特点，是构建可信数据环境，传递信任的有效工具，在诸多领域已有广泛应用。因此，如何结合工业互联网与区块链技术进行电力能源设备管理成为亟待解决的问题。

本申请实施例提供了基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法及设备，用于解决如下技术问题：如何结合工业互联网与区块链技术进行电力能源设备管理。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法流程图。如图1所示，本申请实施例提供的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，主要包括以下步骤：

步骤101、以若干边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台。

需要说明的是，边缘计算一体机是运行于边缘现场的应用，为电力能源设备提供生命周期管理、安全运行支持等功能，在涉及各个部门的企业内部，完成对电力能源设备相关数据的数据接入、计算、分析，满足企业在数据隐私方面的诉求。可以理解的是，边缘计算一体机并不是只有一个，需要涉及对电力能源设备状态监控、运营、维修等的部门均可以设置。还可以理解的是，在有电力能源设备运行的部门，一个边缘计算一体机对应同一区域内的若干电力能源设备。

在本申请的一个实施例中，在设置完成边缘计算一体机后，基于区块链技术，以边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台。

需要说明的是，区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，本质上是一个去中心化的数据库。

步骤102、预先设置于电力能源设备中的主动标识载体，将电力能源设备的相关数据上传至相应的边缘计算一体机。

在本申请的一个实施例中，为获取电力能源设备相关数据，并将相关数据上传至边缘计算一体机，本申请实施例在电力能源设备中预先设置了主动标识载体。需要说明的是，本申请实施例中描述的相关数据包括设备信息数据、设备运行数据。可以理解的是，设备信息数据用于描述设备的属性；设备运行数据用于描述设备工作时的运行数据。还可以理解的是包括设备信息数据、设备运行数据的相关数据可以侧面反映出电力能源设备的状况，因此，通过对相关数据的分析即可确定出电力能源设备的状况。

需要说明的是，本申请的主动标识载体承载工业互联网标识编码及其必要的安全证书、算法和密钥，具备联网通讯功能，能够主动向标识解析服务节点或标识数据应用平台等发起连接，并将电力能源设备相关数据上传至边缘计算一体机。可以理解的是，此处的边缘计算一体机为对应电力能源设备所述企业部门的边缘计算一体机。可选的主动标识载体可以是模组，本申请在此不做限定。

在本申请的一个实施例中，在主动标识载体中还设置了对应电力能源设备的身份标识生成模块，身份标识生成模块用于在主动标识载体获取所述相关数据后对相关数据添加身份标识。需要说明的是，该身份标识即标识该相关数据来自于哪个电力能源设备。例如：某一相关数据的身份标识即为：XX部门第X号电力能源设备。

在本申请的一个实施例中，在完成区块链平台搭建及主动标识载体设置后，响应于数据上传指令，主动标识载体会将获取到的设备的相关数据主动上传至边缘计算一体机。需要说明的是，数据上传指令可以是预设时间间隔的触发式上传指令；也可以是获取数据后的实时上传指令，本申请在此不做限定。

步骤103、边缘计算一体机基于相关数据，确定若干个设备数据模型，并将若干个设备数据模型分别写入区块链。

在本申请的一个实施例中，在将相关数据上传至边缘一体后，边缘计算一体机首先会对相关数据进行处理，然后再上传至区块链平台。其中，处理过程包括通过预设的数据处理规则，将相关数据进行处理为对应的标准数据；以及根据标准数据确定出若干个设备数据模型。

具体地，通过预设的数据处理规则，将相关数据进行处理为对应的标准数据，首先需要对相关数据中的进行清洗，以剔除出相关数据中的重复数据；然后判断相关数据中是否有数据缺失或者异常数据这样的异常值；在确定相关数据中存在异常值的情况下，通过预设的回归算法进行插值。需要说明的是，本申请中所采用的回归算法可以是现有技术的任何一种，本申请在此不做限定，可以根据具体的应用场景进行选择。再者，基于预设的数据存储模型，将相关数据转换为格式、类型统一的标准数据。可以理解是上述数据存储模型即为边缘计算一体机提前设置的，符合企业内部统一规定的数据存储模型，基于该存储模型可以实现企业内部数据表达的统一。

进一步地，在确定标准数据后，对标准数据进行解析，以确定每项标准数据对应的数据类型；然后，基于数据类型确定每项标准数据对应的数据权重，各标准数据对应的数据权重构成数据权重向量。将标准数据对应的数据类型与预设数据模型中的各数据项进行匹配，以确定数据模型是否需要引用该标准数据。在数据模型中确定存在匹配的数据类型后，将该标准数据及其对应的数据权重传入到数据模型中，以使数据模型生成对应的设备数据模型。例如，存在一个传动故障预测数据模型，该数据模型需要引用的数据包括传动系统各部件的设备信息数据及设备运行数据，因此，则将该设备标准数据中设计传动系统的对应数据及确定的数据权重传入到该传动故障预测数据模型，以生成对应该设备的传动故障预测数据模型。需要说明的是，数据模型可根据需求自行设置，并不仅限于上述例子中的一种。另外，还可以理解的是，同一数据可以被不同的数据模型进行复用。

需要说明的是，在将标准数据及对应的数据权重向量传入预设的数据模型中之前，还需要在边缘一体机中设置对应的设备数据模型模板。

具体地，获取任意一个已知电力能源设备异常状态的标准样本数据集；基于该标准样本数据集中的核心异常数据进行聚类，以获得标准样本数据集对应的异常状态相关集；其中，异常状态相关集中的标准数据用于反映电力能源设备的异常状态，核心异常数据为已知电力能源设备的异常状态反应数据；确定异常状态相关集中各标准数据的类型，并基于该各标准数据对应的类型生成对应对应的设备数据模型模板。

在本申请的一个实施例中，边缘计算一体机在将相关数据确定为若干个设备数据模型后，还会对基于预设的阅读权限及加密规则，对若干个设备数据模型进行加密。可以理解的是，会存在部分企业部门不具备阅读上述若干个数据模型的权限，因此，需要对上传的数据进行加密后才能上传至区块链。

步骤104、基于区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析，以判断所述设备是否存在异常。

在本申请的一个实施例中，在搭建完成区块链平台后，还需要设置相应的设备分析合约，从而可以根据该设备分析合约对设备数据模型进行分析处理。由于本申请的设备分析合约是对大数据的关联分析，因此，选用神经网络训练的到相应的设备分析合约。

具体地，首先需要确定设备数据模型样本集。可以理解的是，设备数据模型样本集是针对不同数据模型生成的，设备数据模型样本集各设备数据模型样本都应对应的分析结果。在确定设备数据模型样本集后，基于设备数据模型样本集，对预设的设备分析网络进行训练，以获得收敛的设备分析模型。然后，基于该设备分析模型转换为设备分析合约，并将设备分析合约配置于区块链平台。

在本申请的一个实施例中，在将设备数据模型上传至区块链平台后，基于设置的设备分析合约，对上传到平台的相应的设备数据模型进行分析，获得分析结果。

进一步地，在获得分析结果后，本申请还基于阅读权限及加密规则，对分析结果进行加密。可以理解的是，对分析结果进行加密的阅读权限及加密规则，与对设备数据模型进行加密的阅读权限及加密规则相同。在对分析结果进行加密的同时，还生成对应的验证信息。获得分析结果与验证信息后，区块链平台会将分析结果与验证信息发送到符合阅读权限的有权限区块链节点。该有权限区块链节点根据分析结果判断电力能源设备是否存在异常。

步骤105、在确定电力能源设备存在异常的情况下，基于分析结果对电力能源设备进行管理。

需要说明的是，验证信息用于有权限的区块链平台分配给无阅读权限的区块链节点，以使无阅读权限的区块链节点可以基于验证信息查看分析结果。因此，在确定电力能源设备存在异常的情况下，有权限区块链节点可以将所述验证信息分配给对应的无权限区块链节点；其中，无权限区块链节点为对验证信息无阅读权限且需要对电力能源设备进行管理的区块链节点；无权限区块链节点基于验证信息，获取分析结果，并根据分析结果述电力能源设备进行管理。

例如：设备管理部门为有阅读权限的区块链节点，不同的设备维修部门为无阅读权限的区块链节点，设备管理部门在根据分析结果确定设备需要维修的情况下，通知对应的维修部门。如果维修部门需要参照分析结果的情况下，设备管理部门则可以将验证信息分配给该维修部门，以使其可以通过该部门对应的区块链节点进行查看。具体的查看规则、查看次数或者验证信息的使用次数可自行设置，本申请在此不做限定。

还需要说明的是，本申请的设备分析合约包括但不限于对设备故障进行分析预测，还可以对设备进行运行监控等，可根据具体情况进行选择。另外，本申请的边缘计算一体机也可以直接连接显示设备对设备数据进行实时展示，以及根据区块链平台返回的分析结果进行相应的报警。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了基于工业互联网的电力能源设备安全运行设备，其内部结构如图2所示。

图2为本申请实施例提供的基于工业互联网的电力能源设备安全运行设备内部结构示意图。如图2所示，设备包括：处理器201；存储器202，其上存储有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得处理器201执行如上述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法。

在本申请的一个实施例中，处理器201用于基于区块链技术，以边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台；响应于数据上传指令，预先设置于设备中的主动标识载体，将设备的相关数据上传至边缘计算一体机；其中，相关数据包括：设备信息数据、设备运行数据；边缘计算一体机基于相关数据确定若干个设备数据模型，并将若干个设备数据模型写入区块链；基于区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析，并基于分析结果对设备进行管理。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，所述方法包括：

以若干边缘计算一体机为区块链节点，搭建区块链平台；其中，一个边缘计算一体机对应同一区域内的若干电力能源设备；

预先设置于电力能源设备中的主动标识载体，将所述电力能源设备的相关数据上传至相应的边缘计算一体机；其中，相关数据包括：设备信息数据、设备运行数据；

所述边缘计算一体机基于所述相关数据，确定若干个设备数据模型，并将所述若干个设备数据模型分别写入区块链；其中，一个设备数据模型用于分析一种设备运行状况；

基于所述区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析，以判断所述电力能源设备是否存在异常；

在确定所述电力能源设备存在异常的情况下，基于分析结果对所述电力能源设备进行管理。

2.根据权利要求1所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，所述边缘计算一体机基于所述相关数据确定若干个设备数据模型，具体包括：

通过预设的数据处理规则，所述边缘计算一体机将所述相关数据进行处理为对应的标准数据；

对所述标准数据进行解析，以确定所述标准数据对应的数据类型，并基于所述数据类型确定所述标准数据对应的数据权重向量；

根据所述标准数据及所述数据权重向量生成对应的设备数据模型。

3.根据权利要求2所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，通过预设的数据处理规则，所述边缘计算一体机将所述相关数据进行处理为对应的标准数据，具体包括：

对所述相关数据中的重复数据进行清洗；

判断所述相关数据中的异常值，并通过预设的回归算法进行插值；

基于预设的数据存储模型，将所述相关数据转换为格式、类型统一的标准数据。

4.根据权利要求2所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，在根据所述标准数据及所述数据权重向量生成对应的设备数据模型之前，所述方法还包括：

获取任意已知电力能源设备异常状态的标准样本数据集；

基于所述标准样本数据集中的核心异常数据进行聚类，以获得所述标准样本数据集对应的异常状态相关集；其中，所述异常状态相关集中的标准数据用于反映所述电力能源设备的异常状态，所述核心异常数据为已知电力能源设备的异常状态反应数据；

确定所述异常状态相关集中各标准数据的类型，并基于所述类型生成对应所述设备数据模型的设备数据模型模板。

5.根据权利要求1所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，在基于所述区块链平台中预置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析之前，所述方法还包括：

确定设备数据模型样本集；

基于所述设备数据模型样本集，对预设的设备分析网络进行训练，以获得收敛的设备分析模型；

将所述设备分析模型转换为设备分析合约，并将所述设备分析合约配置于所述区块链平台。

6.根据权利要求1所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，在基于所述区块链平台中设置的设备分析合约，对相应的设备数据模型进行分析之后，所述方法还包括：

所述区块链平台基于预设的阅读权限及加密规则，对分析结果进行加密，并生成对应的验证信息；

将所述分析结果与所述验证信息发送到符合所述阅读权限的有权限区块链节点。

7.根据权利要求6所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，在确定所述电力能源设备存在异常的情况下，基于分析结果对所述电力能源设备进行管理，具体包括：

所述有权限区块链节点将所述验证信息分配给对应的无权限区块链节点；其中，所述无权限区块链节点为对所述验证信息无阅读权限且需要对所述电力能源设备进行管理的区块链节点；

所述无权限区块链节点基于所述验证信息，获取所述分析结果，并根据所述分析结果对所述电力能源设备进行管理。

8.根据权利要求1所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，在将所述电力能源设备的相关数据上传至边缘计算一体机之前，所述方法还包括：

将对应所述电力能源设备的身份标识生成模块，设置于所述主动标识载体中；

在所述主动标识载体获取所述相关数据后，基于所述身份标识生成模块，对所述相关数据添加身份标识。

9.根据权利要求1所述的基于工业互联网的电力能源设备安全运行方法，其特征在于，将所述若干个设备数据模型写入区块链之前，所述方法还包括：

基于预设的阅读权限及加密规则，对所述若干个设备数据模型进行加密。

10.基于工业互联网的电力能源设备安全运行设备，其特征在于，所述设备包括：

处理器；

及存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-9任一项所述的一种方法。

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