CN116471299B - 一种环柜自组物联网优化控制方法与装置 - Google Patents

一种环柜自组物联网优化控制方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网优化控制的技术领域，揭露了一种环柜自组物联网优化控制方法与装置，所述方法包括：环网柜在环柜自组物联网模型进行注册，构成自组物联网；自组物联网中的环网柜节点基于环网柜的可信值实时更新链路权重；环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表；环网柜节点按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，并设计自适应超时重传时间；目标环网柜节点根据配电请求调整配电策略。本发明实现自组物联网中环网柜节点的安全通信，基于环网柜配电安全的可信值确定链路权重，基于链路权重的最优路由路径确定以及自适应超时重传时间确定，提高环网柜通信效率，进而实现多环网柜的协同配电。

Description

一种环柜自组物联网优化控制方法与装置
技术领域
本发明涉及物联网优化控制的技术领域，尤其涉及一种环柜自组物联网优化控制方法与装置。
背景技术
随着社会的进步，人们在生活和工作中对电能的依赖逐渐上升，没有电力的供应人们的生活将会受到很大影响。智能电网概念的提出给日益重要的供电问题带来快速发展建设的机遇。配电网在如今规模巨大的电力系统中为上亿个客户提供电能，在发、输、配电中处于十分重要的地位。在愈加严格的电能质量要求下，配网管理和运行水平变得越来越重要。在配电网中，环网柜以其简单可靠的特点在城市配电网中得到了广泛的应用。无线自组网将计算机网络处理技术、无线通信技术联系起来，在实现数据实时采集、监控的同时进行通信结构的动态修正，进而将配电网中的环网柜利用无线自组网技术构建为环柜自组物联网。但现有物联网技术大多通过随机路由路径进行消息传输，当传输过程中出现环网柜损坏时，容易导致消息缺失，且很难建立多物联网节点的环柜自组物联网，因此消息传输速率较慢，接收回复消息的时间过长，需要消耗大量时间进行是否重传的确认。鉴于此，本方案提出一种环柜自组物联网优化控制方法，基于环网柜的可信值实时评估不同链路的权重，选取最可靠的通信链路进行消息传输，并设计自适应的超时重传时间计算方法，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传，提高是否进行消息重传的确认效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种环柜自组物联网优化控制方法与装置，目的在于：1)基于环网柜注册加密机制将环网柜整合为自组物联网，保证自组物联网内的环网柜节点均为有效、正常运行的环网柜，并基于加密得到的注册凭证，实现自组物联网内不同环网柜节点通信的安全验证，保证通信安全；2)基于环网柜的可信值实时评估不同链路的权重，其中绝缘状态越高、配电量越大的环网柜可信值越高，进而计算不同链路的权重，通过整合环网柜节点的路由路径得到对应的路由表，利用路由表快速基于链路权重确定最优路由路径，环网柜节点利用最优路由路径进行通信，环网柜节点实时计算自身的配电负载，若存在配电压力，则向邻近的环网柜节点发送配电请求通信，实现多环网柜的协同配电；3)通过计算不同路由跳数的平均数据往返时延以及对应的缓存概率设计自适应的超时重传时间计算方法，从而根据不同节点的通信效率调整超时重传时间，避免通信网络堵塞的问题，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传，提高是否进行消息重传的确认效率。
实现上述目的，本发明提供的一种环柜自组物联网优化控制方法，包括以下步骤：
S1：构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册；
S2：环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网；
S3：自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重；
S4：自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息；
S5：环网柜节点根据路由表选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点；
S6：目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
作为本发明的进一步改进方法：
可选地，所述S1步骤中环网柜向环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册，包括：
构建环柜自组物联网模型，所述环柜自组物联网模型包括注册信息接收层、信息加密层以及注册凭证转发层；
注册消息接收层用于接收待注册环网柜发送的注册信息，所述待注册环网柜为正常运行、可进行配电处理的环网柜，所述注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
信息加密层用于对接收到的注册信息进行验证，验证通过则将注册信息进行加密处理；
注册凭证转发层用于提取注册信息的部分加密处理结果，构成待注册环网柜的注册凭证，并将注册凭证转发给待注册环网柜；
待注册环网柜向环柜自组物联网模型发送注册信息，环柜自组物联网模型对注册信息进行验证，若验证无误则对注册信息进行加密处理，所述环柜自组物联网模型对注册信息进行处理的流程为：
S11：环柜自组物联网模型接收待注册环网柜发出的注册信息，其中注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
S12：环柜自组物联网模型验证编号ID是否被注册过，以及编号ID所对应的环网柜是否为可进行配电处理，若编号ID未被注册过且当前待注册环网柜可进行配电处理，则验证通过，并存储待注册环网柜的注册信息；
S13：环柜自组物联网模型对注册信息进行加密处理，得到待注册环网柜的伪编号ID以及密钥：
ID′＝h(pkey||TimeID||ID)
ykey＝h(h(comkey||TimeID)|||ID′)
其中：
ID表示注册信息中的编号ID，TimeID表示待注册环网柜注册时的时间戳，pkey表示环柜自组物联网模型的加密主密钥，comkey表示环柜自组物联网模型中的随机计算密钥，h(·)表示单向哈希函数，在本发明实施例中，所选取的单向哈希函数为SHA-1函数；
ID′表示待注册环网柜的伪编号ID，ykey表示待注册环网柜的密钥；在本发明实施例中，环柜自组物联网模型将注册成功的伪编号ID广播发送到所有环网柜进行保存；
S14：生成待注册环网柜的注册凭证mes＝<ID′，h(ykey||IDw)>，其中IDw表示环柜自组物联网模型的编号ID。
可选地，所述S2步骤中环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，并构成自组物联网，包括：
环柜自组物联网模型向待注册环网柜发送注册凭证，表示待注册环网柜以及注册成功，并为注册成功的环网柜分配IP地址，所述注册成功的环网柜基于注册凭证以及IP地址构成自组物联网，所述自组物联网的结构为图网络结构G＝(E，V)，其中E表示自组物联网中的物联网节点，物联网节点包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点为注册成功环网柜的IP地址，中间节点为可进行通信转发的路由节点，V表示不同物联网节点相连构成的通信链路集合。
可选地，所述S3步骤中自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，包括：
自组物联网中的环网柜节点周期性广播发送TC消息感知周围邻居节点，其中邻居节点为与环网柜节点相距一跳的物联网节点，包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点可向邻居节点发送消息，其中周围邻居节点的感知流程为：
S31：自组物联网中的环网柜节点周期性向邻居节点发送TC消息；
S32：邻居节点接收到TC消息，将发送消息的环网柜节点标记为非对称节点，并将发送消息的环网柜存储到本地；邻居节点将接收到的TC消息转发到下一跳的邻居节点；
所述TC消息在转发过程中保存消息转发跳数以及转发节点，并将所保存消息存储到接收到TC消息的物联网节点中；
S33：若环网柜节点接收到邻居节点转发或发送的TC消息，且邻居节点所保存的非对称节点中存在该环网柜节点，则将邻居节点标记为对称节点并进行存储，并更新邻居节点的标记形式，将发送消息的环网柜节点标记未非对称节点，若邻居节点中并未存储该环网柜节点，则将邻居节点标记为非对称节点；所述对称节点表示两个节点之间存在双向链路，可以相互通信，所述非对称节点表示两个节点之间存在单向链路，只可单向通信；
S34：重复上述步骤，自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，得到与邻居节点之间的链路，形成自组物联网网络拓扑。
可选地，所述S3步骤中基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中相邻节点所构成链路的链路权重，包括：
将相邻中间节点所构成链路的链路权重均设置为1，其中所述相邻中间节点表示存在链路的两个中间节点；
基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重，对于自组物联网中任意环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重实时计算公式为：
其中：
表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的链路权重；
ei表示自组物联网中任意第i个环网柜节点，ej表示环网柜节点ei的第j个邻居节点，其中邻居节点的形式包括中间节点以及环网柜节点，label1表示中间节点，label2表示环网柜节点；
b(ei)表示环网柜节点所发送消息的比特数；
B(ei，ej)表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的带宽；
U(ei)表示环网柜节点ei的当前配电量与绝缘状态的乘积，其中绝缘状态越高，表示配电安全程度越高，U(ei)表示环网柜节点ei的可信值，当ej为环网柜节点时，U(ej)表示环网柜节点ej的可信值；
表示在单位时间内，邻居节点ej发送的消息数。
可选地，所述S4步骤中自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，包括：
自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息，所述路由表的更新维护流程为：
S41：所述自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，对于自组物联网中的任意环网柜节点，将路由表中的内容清空；
S42：在路由表中生成邻居节点的表项，表项中包含到达邻居节点的链路权重以及跳数，所述路由表中目的地和下一跳节点均为邻居节点；
S43：遍历路由表，找到最小链路权重的邻居节点，若该节点能到达其他节点，则在路由表中将该节点设置为当前节点建立新的表项，将下一跳节点设置为邻居节点，并且更新当前节点与邻居节点之间的链路权重；
S44：重复步骤S43，得到任意环网柜节点到达其他节点的路由信息，所述路由信息包括路由路径以及链路权重。
可选地，所述S5步骤中环网柜节点按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，包括：
环网柜节点实时计算自身的配电负载，若存在配电压力，则向邻近的环网柜节点发送配电请求，邻近的环网柜节点作为当前环网柜节点的目标环网柜节点，在路由表中查找目标环网柜节点，根据所查找到的目标环网柜节点沿路由表的表项向上遍历，直到到达当前环网柜节点，计算所遍历得到的若干路由路径的链路权重之和，并将链路权重之和除以路由路径的总跳数，得到不同路由路径的计算结果，将计算得到的最大值所对应的路由路径作为最优路由路径，并将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，所述自身状态信息为配电负载以及可信值。
可选地，所述S6步骤中目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，包括：
目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，所述消息验证流程为：
目标环网柜节点提取注册凭证信息中的伪编号ID以及配电请求中的请求发送时间戳，若当前时间戳与请求发送时间戳的差值大于最大传输延迟，则通过时间戳有效性验证，并验证是否存储伪编号ID，若目标环网柜节点存储了伪编号ID，则验证无误；
目标环网柜节点基于路由表确定最优回复路由路径，根据最优回复路由路径发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略。
可选地，所述S6步骤中基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传，包括：
基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，所述环网柜节点的超时重传时间确定流程为：
S61：计算从当前环网柜节点发送消息到目标环网柜节点的平均数据往返时延
其中：
R(k)表示最优路由路径中第k跳节点从发送消息，到最优回复路径中第k跳节点接收回复消息的平均时延，K为最优路由路径的总跳数；
Pk表示最优路由路径中第k跳节点缓存环网柜节点所发送消息的概率；
S62：计算得到环网柜节点的超时重传时间RTO：
其中：
σ表示K跳节点的平均时延标准差；
若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
为了解决上述问题，本发明提供一种环柜自组物联网优化控制装置，其特征在于，所述装置包括：
自组物联网构建装置，用于构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册，环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网；
网络拓扑确定模块，用于自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重，自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表；
控制优化装置，用于根据路由表为环网柜节点选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；及
处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的环柜自组物联网优化控制方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的环柜自组物联网优化控制方法。
相对于现有技术，本发明提出一种环柜自组物联网优化控制方法，该技术具有以下优势：
首先，本方案提出一种物联网通信路由路径优化方法，环柜自组物联网模型向待注册环网柜发送注册凭证，表示待注册环网柜以及注册成功，并为注册成功的环网柜分配IP地址，所述注册成功的环网柜基于注册凭证以及IP地址构成自组物联网，所述自组物联网的结构为图网络结构G＝(E,V)，其中E表示自组物联网中的物联网节点，物联网节点包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点为注册成功环网柜的IP地址，中间节点为可进行通信转发的路由节点，V表示不同物联网节点相连构成的通信链路集合。将相邻中间节点所构成链路的链路权重均设置为1，其中所述相邻中间节点表示存在链路的两个中间节点；基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重，对于自组物联网中任意环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重实时计算公式为：
其中：表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的链路权重；ei表示自组物联网中任意第i个环网柜节点，ej表示环网柜节点ei的第j个邻居节点，其中邻居节点的形式包括中间节点以及环网柜节点，label1表示中间节点，label2表示环网柜节点；b(ei)表示环网柜节点所发送消息的比特数；B(ei,ej)表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的带宽；U(ei)表示环网柜节点ei的当前配电量与绝缘状态的乘积，其中绝缘状态越高，表示配电安全程度越高，U(ei)表示环网柜节点ei的可信值，当ej为环网柜节点时，U(ej)表示环网柜节点ej的可信值；/>表示在单位时间内，邻居节点ej发送的消息数。自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息，所述路由表的更新维护流程为：所述自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，对于自组物联网中的任意环网柜节点，将路由表中的内容清空；在路由表中生成邻居节点的表项，表项中包含到达邻居节点的链路权重以及跳数，所述路由表中目的地和下一跳节点均为邻居节点；遍历路由表，找到最小链路权重的邻居节点，若该节点能到达其他节点，则在路由表中将该节点设置为当前节点建立新的表项，将下一跳节点设置为邻居节点，并且更新当前节点与邻居节点之间的链路权重；重复上述步骤，得到任意环网柜节点到达其他节点的路由信息，所述路由信息包括路由路径以及链路权重。本方案基于环网柜注册加密机制将环网柜整合为自组物联网，保证自组物联网内的环网柜节点均为有效、正常运行的环网柜，并基于加密得到的注册凭证，实现自组物联网内不同环网柜节点通信的安全验证，保证通信安全；并基于环网柜的可信值实时评估不同链路的权重，其中绝缘状态越高、配电量越大的环网柜可信值越高，进而计算不同链路的权重，通过整合环网柜节点的路由路径得到对应的路由表，利用路由表快速基于链路权重确定最优路由路径，环网柜节点利用最优路由路径进行通信，环网柜节点实时计算自身的配电负载，若存在配电压力，则向邻近的环网柜节点发送配电请求通信，实现多环网柜的协同配电。
同时，本方案提出一种自适应的超时重传时间设计方法，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，所述环网柜节点的超时重传时间确定流程为：计算从当前环网柜节点发送消息到目标环网柜节点的平均数据往返时延
其中：R(k)表示最优路由路径中第k跳节点从发送消息，到最优回复路径中第k跳节点接收回复消息的平均时延，K为最优路由路径的总跳数；Pk表示最优路由路径中第k跳节点缓存环网柜节点所发送消息的概率；计算得到环网柜节点的超时重传时间RTO：
其中：σ表示K跳节点的平均时延标准差；若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。通过计算不同路由跳数的平均数据往返时延以及对应的缓存概率设计自适应的超时重传时间计算方法，从而根据不同节点的通信效率调整超时重传时间，避免通信网络堵塞的问题，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传，提高是否进行消息重传的确认效率。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种环柜自组物联网优化控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的环柜自组物联网优化控制装置的功能模块图；
图3为本发明一实施例提供的实现环柜自组物联网优化控制方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种环柜自组物联网优化控制方法。所述环柜自组物联网优化控制方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述环柜自组物联网优化控制方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1：
S1：构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册。
所述S1步骤中环网柜向环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册，包括：
构建环柜自组物联网模型，所述环柜自组物联网模型包括注册信息接收层、信息加密层以及注册凭证转发层；
注册消息接收层用于接收待注册环网柜发送的注册信息，所述待注册环网柜为正常运行、可进行配电处理的环网柜，所述注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
信息加密层用于对接收到的注册信息进行验证，验证通过则将注册信息进行加密处理；
注册凭证转发层用于提取注册信息的部分加密处理结果，构成待注册环网柜的注册凭证，并将注册凭证转发给待注册环网柜；
待注册环网柜向环柜自组物联网模型发送注册信息，环柜自组物联网模型对注册信息进行验证，若验证无误则对注册信息进行加密处理，所述环柜自组物联网模型对注册信息进行处理的流程为：
S11：环柜自组物联网模型接收待注册环网柜发出的注册信息，其中注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
S12：环柜自组物联网模型验证编号ID是否被注册过，以及编号ID所对应的环网柜是否为可进行配电处理，若编号ID未被注册过且当前待注册环网柜可进行配电处理，则验证通过，并存储待注册环网柜的注册信息；
S13：环柜自组物联网模型对注册信息进行加密处理，得到待注册环网柜的伪编号ID以及密钥：
ID′＝h(pkey||TimeID||ID)
ykey＝h(h(comkey||TimeID)||ID′)
其中：
ID表示注册信息中的编号ID，TimeID表示待注册环网柜注册时的时间戳，pkey表示环柜自组物联网模型的加密主密钥，comkey表示环柜自组物联网模型中的随机计算密钥，h(·)表示单向哈希函数，在本发明实施例中，所选取的单向哈希函数为SHA-1函数；
ID′表示待注册环网柜的伪编号ID，ykey表示待注册环网柜的密钥；在本发明实施例中，环柜自组物联网模型将注册成功的伪编号ID广播发送到所有环网柜进行保存；
S14：生成待注册环网柜的注册凭证mes＝＜ID′，h(ykey||IDw)＞，其中IDw表示环柜自组物联网模型的编号ID。
S2：环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网。
所述S2步骤中环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，并构成自组物联网，包括：
环柜自组物联网模型向待注册环网柜发送注册凭证，表示待注册环网柜以及注册成功，并为注册成功的环网柜分配IP地址，所述注册成功的环网柜基于注册凭证以及IP地址构成自组物联网，所述自组物联网的结构为图网络结构G＝(E，V)，其中E表示自组物联网中的物联网节点，物联网节点包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点为注册成功环网柜的IP地址，中间节点为可进行通信转发的路由节点，V表示不同物联网节点相连构成的通信链路集合。
S3：自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重。
所述S3步骤中自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，包括：
自组物联网中的环网柜节点周期性广播发送TC消息感知周围邻居节点，其中邻居节点为与环网柜节点相距一跳的物联网节点，包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点可向邻居节点发送消息，其中周围邻居节点的感知流程为：
S31：自组物联网中的环网柜节点周期性向邻居节点发送TC消息；
S32：邻居节点接收到TC消息，将发送消息的环网柜节点标记为非对称节点，并将发送消息的环网柜存储到本地；邻居节点将接收到的TC消息转发到下一跳的邻居节点；
所述TC消息在转发过程中保存消息转发跳数以及转发节点，并将所保存消息存储到接收到TC消息的物联网节点中；
S33：若环网柜节点接收到邻居节点转发或发送的TC消息，且邻居节点所保存的非对称节点中存在该环网柜节点，则将邻居节点标记为对称节点并进行存储，并更新邻居节点的标记形式，将发送消息的环网柜节点标记未非对称节点，若邻居节点中并未存储该环网柜节点，则将邻居节点标记为非对称节点；所述对称节点表示两个节点之间存在双向链路，可以相互通信，所述非对称节点表示两个节点之间存在单向链路，只可单向通信；
S34：重复上述步骤，自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，得到与邻居节点之间的链路，形成自组物联网网络拓扑。
所述S3步骤中基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中相邻节点所构成链路的链路权重，包括：
将相邻中间节点所构成链路的链路权重均设置为1，其中所述相邻中间节点表示存在链路的两个中间节点；
基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重，对于自组物联网中任意环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重实时计算公式为：
其中：
表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的链路权重；
ei表示自组物联网中任意第i个环网柜节点，ej表示环网柜节点ei的第j个邻居节点，其中邻居节点的形式包括中间节点以及环网柜节点，label1表示中间节点，label2表示环网柜节点；
b(ei)表示环网柜节点所发送消息的比特数；
B(ei，ej)表示环网柜节点ei与邻居节点ej之间链路的带宽；
U(ei)表示环网柜节点ei的当前配电量与绝缘状态的乘积，其中绝缘状态越高，表示配电安全程度越高，U(ei)表示环网柜节点ei的可信值，当ej为环网柜节点时，U(ej)表示环网柜节点ej的可信值；
表示在单位时间Δt内，邻居节点ej发送的消息数。
S4：自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息。
所述S4步骤中自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，包括：
自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息，所述路由表的更新维护流程为：
S41：所述自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，对于自组物联网中的任意环网柜节点，将路由表中的内容清空；
S42：在路由表中生成邻居节点的表项，表项中包含到达邻居节点的链路权重以及跳数，所述路由表中目的地和下一跳节点均为邻居节点；
S43：遍历路由表，找到最小链路权重的邻居节点，若该节点能到达其他节点，则在路由表中将该节点设置为当前节点建立新的表项，将下一跳节点设置为邻居节点，并且更新当前节点与邻居节点之间的链路权重；
S44：重复步骤S43，得到任意环网柜节点到达其他节点的路由信息，所述路由信息包括路由路径以及链路权重。
S5：环网柜节点根据路由表选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点。
所述S5步骤中环网柜节点按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，包括：
环网柜节点实时计算自身的配电负载，若存在配电压力，则向邻近的环网柜节点发送配电请求，邻近的环网柜节点作为当前环网柜节点的目标环网柜节点，在路由表中查找目标环网柜节点，根据所查找到的目标环网柜节点沿路由表的表项向上遍历，直到到达当前环网柜节点，计算所遍历得到的若干路由路径的链路权重之和，并将链路权重之和除以路由路径的总跳数，得到不同路由路径的计算结果，将计算得到的最大值所对应的路由路径作为最优路由路径，并将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，所述自身状态信息为配电负载以及可信值。
S6：目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
所述S6步骤中目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，包括：
目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，所述消息验证流程为：
目标环网柜节点提取注册凭证信息中的伪编号ID以及配电请求中的请求发送时间戳，若当前时间戳与请求发送时间戳的差值大于最大传输延迟，则通过时间戳有效性验证，并验证是否存储伪编号ID，若目标环网柜节点存储了伪编号ID，则验证无误；
目标环网柜节点基于路由表确定最优回复路由路径，根据最优回复路由路径发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略。
所述S6步骤中基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传，包括：
基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，所述环网柜节点的超时重传时间确定流程为：
S61：计算从当前环网柜节点发送消息到目标环网柜节点的平均数据往返时延
其中：
R(k)表示最优路由路径中第k跳节点从发送消息，到最优回复路径中第k跳节点接收回复消息的平均时延，K为最优路由路径的总跳数；
Pk表示最优路由路径中第k跳节点缓存环网柜节点所发送消息的概率；
S62：计算得到环网柜节点的超时重传时间RTO：
其中：
σ表示K跳节点的平均时延标准差；
若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
实施例2：
如图2所示，是本发明一实施例提供的环柜自组物联网优化控制装置的功能模块图，其可以实现实施例1中的环柜自组物联网优化控制方法。
本发明所述环柜自组物联网优化控制装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述环柜自组物联网优化控制装置可以包括自组物联网构建装置101、网络拓扑确定模块102及控制优化装置103。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
自组物联网构建装置101，用于构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册，环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网；
网络拓扑确定模块102，用于自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重，自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表；
控制优化装置103，用于根据路由表为环网柜节点选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
详细地，本发明实施例中所述环柜自组物联网优化控制装置100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中所述的环柜自组物联网优化控制方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
实施例3：
如图3所示，是本发明一实施例提供的实现环柜自组物联网优化控制方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信接口13和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如程序12。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如程序12的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块(用于实现环柜物联网构建以及优化控制的程序12等)，以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述通信接口13可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接，并实现电子设备内部组件之间的连接通信。
所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册；
环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网；
自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重；
自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表；
环网柜节点根据路由表选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点；
目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图3对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，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、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种环柜自组物联网优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册；
所述环柜自组物联网模型包括注册信息接收层、信息加密层以及注册凭证转发层；
注册消息接收层用于接收待注册环网柜发送的注册信息，所述待注册环网柜为正常运行、可进行配电处理的环网柜，所述注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
信息加密层用于对接收到的注册信息进行验证，验证通过则将注册信息进行加密处理；
注册凭证转发层用于提取注册信息的部分加密处理结果，构成待注册环网柜的注册凭证，并将注册凭证转发给待注册环网柜；
待注册环网柜向环柜自组物联网模型发送注册信息，环柜自组物联网模型对注册信息进行验证，若验证无误则对注册信息进行加密处理，所述环柜自组物联网模型对注册信息进行处理的流程为：
S11：环柜自组物联网模型接收待注册环网柜发出的注册信息，其中注册信息包括待注册环网柜的注册时间以及自身编号ID；
S12：环柜自组物联网模型验证编号ID是否被注册过，以及编号ID所对应的环网柜是否为可进行配电处理，若编号ID未被注册过且当前待注册环网柜可进行配电处理，则验证通过，并存储待注册环网柜的注册信息；
S13：环柜自组物联网模型对注册信息进行加密处理，得到待注册环网柜的伪编号ID以及密钥：
；
；
其中：
ID表示注册信息中的编号ID，表示待注册环网柜注册时的时间戳，/>表示环柜自组物联网模型的加密主密钥，/>表示环柜自组物联网模型中的随机计算密钥，表示单向哈希函数；
表示待注册环网柜的伪编号ID，/>表示待注册环网柜的密钥；
S14：生成待注册环网柜的注册凭证，其中/>表示环柜自组物联网模型的编号ID；
S2：环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网，包括：
环柜自组物联网模型向待注册环网柜发送注册凭证，表示待注册环网柜已经注册成功，并为注册成功的环网柜分配IP地址，所述注册成功的环网柜基于注册凭证以及IP地址构成自组物联网，所述自组物联网的结构为图网络结构，其中E表示自组物联网中的物联网节点，物联网节点包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点为注册成功环网柜的IP地址，中间节点为可进行通信转发的路由节点，V表示不同物联网节点相连构成的通信链路集合；
S3：自组物联网中的环网柜节点周期性发送探测消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重；
所述邻居节点为与环网柜节点相距一跳的物联网节点，包括环网柜节点以及中间节点，环网柜节点可向邻居节点发送消息，其中周围邻居节点的感知流程为：
S31：自组物联网中的环网柜节点周期性向邻居节点发送探测消息；
S32：邻居节点接收到探测消息，将发送消息的环网柜节点标记为非对称节点，并将发送消息的环网柜存储到本地；邻居节点将接收到的探测消息转发到下一跳的邻居节点；
所述探测消息在转发过程中保存消息转发跳数以及转发节点，并将所保存消息存储到接收到探测消息的物联网节点中；
S33：若环网柜节点接收到邻居节点转发或发送的探测消息，且邻居节点所保存的非对称节点中存在该环网柜节点，则将邻居节点标记为对称节点并进行存储，并更新邻居节点的标记形式，将发送消息的环网柜节点标记为非对称节点，若邻居节点中并未存储该环网柜节点，则将邻居节点标记为非对称节点；
S34：重复S31-S33步骤，自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，得到与邻居节点之间的链路，形成自组物联网网络拓扑；
所述基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中相邻节点所构成链路的链路权重，包括：
将相邻中间节点所构成链路的链路权重均设置为1，其中所述相邻中间节点表示存在链路的两个中间节点；
基于环网柜的可信值实时更新自组物联网中环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重，对于自组物联网中任意环网柜节点与邻居节点之间链路的链路权重实时计算公式为：
；
其中：
表示环网柜节点/>与邻居节点/>之间链路的链路权重；
表示自组物联网中任意第i个环网柜节点，/>表示环网柜节点/>的第j个邻居节点，其中邻居节点的形式包括中间节点以及环网柜节点，/>表示中间节点，/>表示环网柜节点；
表示环网柜节点所发送消息的比特数；
表示环网柜节点/>与邻居节点/>之间链路的带宽；
表示环网柜节点/>的当前配电量与绝缘状态的乘积，其中绝缘状态越高，表示配电安全程度越高，/>表示环网柜节点/>的可信值，当/>为环网柜节点时，/>表示环网柜节点/>的可信值；
表示在单位时间内，邻居节点/>发送的消息数；
S4：自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表，所述路由表中包含该环网柜节点到自组物联网中其他节点的路由信息；
路由表的更新维护流程为：
S41：所述自组物联网中的每个物联网节点均保存其余物联网节点所发送消息到达自身节点所需的跳数，并保存邻居节点的标记形式，对于自组物联网中的任意环网柜节点，将路由表中的内容清空；
S42：在路由表中生成邻居节点的表项，表项中包含到达邻居节点的链路权重以及跳数，所述路由表中目的地和下一跳节点均为邻居节点；
S43：遍历路由表，找到最小链路权重的邻居节点，若该节点能到达其他节点，则在路由表中将该节点设置为当前节点建立新的表项，将下一跳节点设置为邻居节点，并且更新当前节点与邻居节点之间的链路权重；
S44：重复步骤S43，得到任意环网柜节点到达其他节点的路由信息，所述路由信息包括路由路径以及链路权重；
S5：环网柜节点根据路由表选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将包含自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点；
所述环网柜节点按照最佳路由路径将包含自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，包括：
环网柜节点实时计算自身的配电负载，若存在配电压力，则向邻近的环网柜节点发送配电请求，邻近的环网柜节点作为当前环网柜节点的目标环网柜节点，在路由表中查找目标环网柜节点，根据所查找到的目标环网柜节点沿路由表的表项向上遍历，直到到达当前环网柜节点，计算所遍历得到的若干路由路径的链路权重之和，并将链路权重之和除以路由路径的总跳数，得到不同路由路径的计算结果，将计算得到的最大值所对应的路由路径作为最优路由路径，并将包含自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，所述自身状态信息为配电负载以及可信值；
S6：目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传；
所述环网柜节点的超时重传时间确定流程为：
S61：计算从当前环网柜节点发送消息到目标环网柜节点的平均数据往返时延：
；
其中：
表示最优路由路径中第k跳节点从发送消息，到最优回复路径中第k跳节点接收回复消息的平均时延，K为最优路由路径的总跳数；
表示最优路由路径中第k跳节点缓存环网柜节点所发送消息的概率；
S62：计算得到环网柜节点的超时重传时间：
；
其中：
表示K跳节点的平均时延标准差；
若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
2.如权利要求1所述的一种环柜自组物联网优化控制方法，其特征在于，所述S6步骤中目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，包括：
目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，所述消息验证流程为：
目标环网柜节点提取注册凭证信息中的伪编号ID以及配电请求中的请求发送时间戳，若当前时间戳与请求发送时间戳的差值大于最大传输延迟，则通过时间戳有效性验证，并验证是否存储伪编号ID，若目标环网柜节点存储了伪编号ID，则验证无误；
目标环网柜节点基于路由表确定最优回复路由路径，根据最优回复路由路径发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略。
3.一种环柜自组物联网优化控制装置，用于实现如权利要求1-2 任一项所述的一种环柜自组物联网优化控制方法，其特征在于，所述装置包括：
自组物联网构建装置，用于构建环柜自组物联网模型，环网柜向所构建的环柜自组物联网模型发送注册信息进行注册，环柜自组物联网模型向注册成功的环网柜发送注册凭证，注册成功的环网柜集合构成自组物联网；
网络拓扑确定模块，用于自组物联网中的环网柜节点周期性发送TC消息感知周围邻居节点，并基于环网柜的可信值实时更新相邻节点所构成链路的链路权重，自组物联网中的环网柜节点基于链路权重更新所维护的路由表；
控制优化装置，用于根据路由表为环网柜节点选取最佳路由路径，按照最佳路由路径将包含自身状态信息、配电请求以及注册凭证信息的消息发送到目标环网柜节点，目标环网柜节点接收到消息并进行验证，若验证无误则发送回复消息，并基于解析消息得到的配电请求调整配电策略，基于物联网节点消息传输控制方法确定不同环网柜节点的超时重传时间，若环网柜节点在超时重传时间范围内未接收到目标环网柜节点发送的回复消息，则进行消息重传。
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