CN212519050U - 一种基于区块链的配电站房智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于区块链的配电站房智能管理系统，包括多个分区，每一分区包括多个数据采集模块以及至少一第二边缘网关，每一分区构成一站内区块链系统，第二边缘网关用于实现数据的本地化处理以及智能合约交易；远程管理平台；以及多个第一边缘网关，每一分区的第二边缘网关与至少一第一边缘网关通信连接，至少一第一边缘网关与远程管理平台通信连接，每一第一边缘网关与至少另一第一边缘网关通信连接，从而各第一边缘网关与远程管理平台组成一通信网络，各个分区、远程管理平台与各第一边缘网关构成一站间区块链系统。本申请可实现配电站房的全方位监测和本地智能化，此外，采用区块链技术，保证配电站房监测数据的安全防护和可靠存储。

Description

一种基于区块链的配电站房智能管理系统

技术领域

本申请涉及一种基于区块链的配电站房智能管理系统。

背景技术

随着物联网、互联网等新一代信息技术与智能电网的有效融合，促使传统电网逐步向智能电网双向互动服务模式转型，电力管理部门能够借助智能终端及时掌握与了解电力设施运行情况以及设备故障、环境信息等内容，从而对电力运维进行合理安排。与传统电网相比新型电网的异构智能终端多样化、网络安全防护边界泛在化、业务安全接入需求多样化，这也直接增加了电力终端信息泄露、非法接入以及失控等一系列安全风险，加大了异构智能终端的安全防护难度，致使异构终端的漏洞挖掘、完整性保护、机密性保护以及攻击防御难度显著增加，同时对不同种类的智能终端以及移动终端的接入方式与安全防护提出了更加严格的要求。在对智能电网进行安全检查时发现，很多电力信息系统终端由于弱口令的安全脆弱性、远程服务防护不足等，使得终端安全防护存在一定的不足之处。

当前大量电力监测传感设备已经广泛应用于电力配电监测领域，这些配电站房监控系统的建设方案，一般都是采用将海量传感器获取的感知数据通过汇聚节点，上传至接入节点，并最终通过网络层的接入控制器和控制网关进入云平台的服务器。针对现有的配电房管理系统，传感数据在本地处理能力不强，一般都在远程管理平台实现数据综合处理功能，对数据处理的实时性、有效性水平不高，同时对通信带宽要求较高，不适用于海量站房监测数据的实时处理，以及设备状态综合评估和设备联动等功能要求高的应用领域推广使用。

此外，目前大多数配电房之内管控系统大都采用软件加密方法，但是，现有的硬件、软件加密算法，其本质上还是基于以远程管理平台或云平台服务器为中心的加密架构，其安全性主要依赖于密码学强度，在攻击者计算能力与日俱增的今天，如量子计算机的出现，使得这些方案的安全性也逐渐减弱；同时，硬件加密设备会增加系统成本，并增加系统安装部署和运维复杂性；软件加密算法，则对电力传感终端设备的计算能力、存储能力和能耗等都提出了更高要求，不适用于海量电力传感终端的应用推广。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种基于区块链的配电站房智能管理系统，实现配电站房信息的全方位监测和数据本地化处理，并保证配电站房监测数据的安全防护和可靠存储。

为达到以上目的，本申请提供一种基于区块链的配电站房智能管理系统，包括：

多个分区，每一所述分区包括多个数据采集模块以及至少一第二边缘网关，每一所述分区构成一站内区块链系统，所述第二边缘网关为站内区块链交易的主设备，各所述数据采集模块为站内区块链交易的从设备，所述第二边缘网关用于实现数据的本地化处理以及智能合约交易；

远程管理平台；

以及多个第一边缘网关，每一所述分区的所述第二边缘网关与至少一所述第一边缘网关通信连接，至少一所述第一边缘网关与所述远程管理平台通信连接，每一所述第一边缘网关与至少另一所述第一边缘网关通信连接，从而各所述第一边缘网关与所述远程管理平台组成一通信网络，各个所述分区、所述远程管理平台与各所述第一边缘网关构成一站间区块链系统，所述远程管理平台为站间区块链交易的主设备，各所述第一边缘网关为站间区块链交易的从设备，由所述远程管理平台构建信任域，各所述第一边缘网关申请关联到信任域。

进一步地，所述数据采集模块为电力传感终端设备或电力传感终端设备的汇聚节点。

进一步地，各所述数据采集模块各自独立地选自以下一种或多种：视频监控设备、智能锁具、门状态检测传感器、红外检测传感器、环境温湿度传感器、SF6气体浓度检测传感器、臭氧浓度检测传感器、烟雾浓度检测传感器、水浸监测传感器、水位监测传感器、环境噪声监测传感器、设备运行温度监测传感器、设备运行噪声监测传感器、局放监测传感器、防凝露监控传感器。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：本申请提供的基于区块链的配电站房智能管理系统采用物联网和边缘技术技术，实现配电站房的全方位监测和本地智能化；此外，采用区块链技术，保证配电站房监测数据的安全防护和可靠存储。

附图说明

图1为本实用新型的基于区块链的配电站房智能管理系统的一个实施例的示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的合约交易部署示意图；

图中：100、分区；110、数据采集模块；120、第二边缘网关；200、远程管理平台；300、第一边缘网关。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请提供的基于区块链的配电站房智能管理系统采用两层并行的区块链结构，不同分区内部采用站内区块链结构，不同分区之间采用站间区块链结构。

具体地，如图1所示，本申请的基于区块链的配电站房智能管理系统包括多个分区100、远程管理平台200以及多个第一边缘网关300，

每一分区100内包括多个数据采集模块110以及至少一第二边缘网关120，每一分区100构成一站内区块链系统，其中，第二边缘网关120为站内区块链交易的主设备，各数据采集模块110为站内区块链交易的从设备，由作为主设备的第二边缘网关120构建一个区块链信任域，该信任域内的从设备是在第二边缘网关120通信区域内的数据采集模块110。

第二边缘网关120用于实现数据的本地化处理以及智能合约交易。每一分区100的第二边缘网关120与至少一第一边缘网关300通信连接，从而第二边缘网关120可将数据或交易结果发送至至少一第一边缘网关300。

至少一第一边缘网关300与远程管理平台200通信连接，每一第一边缘网关300与至少另一第一边缘网关300通信连接，从而各第一边缘网关300与远程管理平台200组成一通信网络。

多个分区100、远程管理平台200以及各第一边缘网关300构成一站间区块链系统，其中，远程管理平台200为站间区块链交易的主设备，各第一边缘网关300为站间区块链交易的从设备。由主设备构建信任域，第一边缘网关300作为从设备，申请关联到信任域，远程管理平台200上运行的应用服务可为监控中心与运维人员提供各类电力信息监测数据，如运维人员可通过移动APP使用管理平台提供的信息查询、运维检修和查询服务等。

值得一提的是，数据采集模块110可以是电力传感终端设备，也可以是电力传感终端设备的汇聚节点。

数据采集模块110可以是但不限于安防数据采集模块、环境数据采集模块或设备数据采集模块。

安防数据采集模块用于实现对配电房内安防设备状态的实时监测，同时监测非法人员入侵的情况，包括视频监控、门窗状态等。安防数据采集模块可以是但不限于视频监控设备、智能锁具、门状态检测传感器、红外检测传感器。

环境数据采集模块用于实现配电站房内设备运行环境的监控，如，温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾浓度、水位、水浸信息、站房内空间噪声等数据信息的采集。环境数据采集模块可以是但不限于环境温湿度传感器、SF6气体浓度检测传感器、臭氧浓度检测传感器、烟雾浓度检测传感器、水浸监测传感器、水位监测传感器、环境噪声监测传感器。

设备数据采集模块用于实现配电房内电力设备的信息采集，如配电变压器运行噪声、连接桩头温度、中压开关柜内电缆连接桩头温度、中压开关柜局放、中压开关柜柜内凝露状态等。设备数据采集模块可以是但不限于设备运行温度监测传感器、设备运行噪声监测传感器、局放监测传感器、防凝露监控传感器。

本申请的系统采用物联网技术，通过多种类型传感设备实现对站房安防、运行设备、环境信息、辅助控制设备等全面监测和控制，监测数据汇聚到第二边缘网关120，采用边缘计算技术，实现监测数据的本地处理，实现站房设备运行状态监测、故障预警、故障报警以及联动控制等功能，最终实现配电站房的自愈功能。

根据配电站房的运行特点，将联动决策模型作为区块链的智能合约交易模型，在站内区块链主从设备节点进行部署实施。具体的合约交易部署可参考图2。数据采集模块110采集的数据如果满足触发条件，则向第二边缘网关120发起数据交易，第二边缘网关120将数据发至合约交易，即根据联动策略和决策引擎，执行智能合约，并判断是否执行相应的联动措施。在执行完合约后，将执行结果发送到感兴趣的边缘网关或平台中。

联动决策可以包括触发条件集、触发动作集、决策引擎和联动策略集等。触发条件集主要包含了站房设备的运行状态以及安全告警；触发动作集主要包括在系统维护中可以采取的安全处置手段，包括空调制冷、风机排气、烟雾警报等。智能合约交易模型包括：当触发条件和一系列的触发动作组成一条联动策略，存放在联动策略库中，同时将联动策略库中的联动策略集输送到决策引擎中，通过决策判断，执行相应的联动措施。

具体联动决策功能包括：(1)安防联动：涉及门锁、红外、摄像头等设备，实现对配电站房内安防设备状态的实时监测，同时监测非法人员入侵的情况，在监控系统进行状态展示，并在发生非法入侵的情况下产生告警信息；(2)辅助系统联动：涉及温湿度、SF6、水浸、风机(空调)、水泵等设备，实现对配电站房内设备运行环境的监控，并根据设定的告警阈值产生告警信息，同时下发控制指令对配电站房运行环境进行智慧调节；(3)安全生产联动：涉及烟雾、风机、摄像头、人员安全帽、倒地、区域、小动物，摄像头联动等，当烟雾探测器探测到有烟雾情况，切除非消防动力电源同时应急照明自动开启，摄像机进行摄像，后台监控系统报警，通知相关人员进行处理。

本申请的基于区块链的配电站房智能管理系统采用区块链构架，将证实设备身份合法性的关键数据以区块链交易的形式储存在由多个分布式区块链节点共同维护的区块链账本中，以此构建一个具有去中心化特点的数据采集模块身份认证架构，实现在无需可信第三方介入的情况下，达到设备与设备、设备与平台之间的身份双向认证；通过区块链内主设备授权，实现从设备之间数据的安全访问；系统采用区块链的超级账本架构，实现站房监测信息的上链存储，以保证配电站房监测数据的安全防护和可靠存储；通过将站房联动决策模型作为区块链的智能合约交易模型，在站内区块链主从设备节点进行部署实施，实现了站房联动决策的可靠性和准确性，提升了站房设备运行故障自愈水平。

本申请针对现有技术中配电站房在信息安全方面的不足，提出一种电力信息接入认证和安全防护的解决方案，采用区块链认证和加密算法，通过数据采集模块、边缘网关、远程管理平台构建区块链，并利用区块链技术的去中心化、不可篡改、集体维护等特性，实现电力数据隐私保护的安全收集与储存；针对现有技术中配电站房监测信息和本地处理方面的不足，本申请采用物联网技术，通过多种数据采集模块和边缘计算网关，实现配电站房信息的全方位监测和数据本地化处理，同时采用远程管理平台技术，实现站房设备管理、大数据挖掘和运维智能管理等功能。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种基于区块链的配电站房智能管理系统，其特征在于，包括：

多个分区，每一所述分区包括多个数据采集模块以及至少一第二边缘网关，每一所述分区构成一站内区块链系统，所述第二边缘网关为站内区块链交易的主设备，各所述数据采集模块为站内区块链交易的从设备，所述第二边缘网关用于实现数据的本地化处理以及智能合约交易；

远程管理平台；

以及多个第一边缘网关，每一所述分区的所述第二边缘网关与至少一所述第一边缘网关通信连接，至少一所述第一边缘网关与所述远程管理平台通信连接，每一所述第一边缘网关与至少另一所述第一边缘网关通信连接，从而各所述第一边缘网关与所述远程管理平台组成一通信网络，各个所述分区、所述远程管理平台与各所述第一边缘网关构成一站间区块链系统，所述远程管理平台为站间区块链交易的主设备，各所述第一边缘网关为站间区块链交易的从设备，由所述远程管理平台构建信任域，各所述第一边缘网关申请关联到信任域。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的配电站房智能管理系统，其特征在于，所述数据采集模块为电力传感终端设备或电力传感终端设备的汇聚节点。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的配电站房智能管理系统，其特征在于，各所述数据采集模块各自独立地选自以下一种或多种：视频监控设备、智能锁具、门状态检测传感器、红外检测传感器、环境温湿度传感器、SF6气体浓度检测传感器、臭氧浓度检测传感器、烟雾浓度检测传感器、水浸监测传感器、水位监测传感器、环境噪声监测传感器、设备运行温度监测传感器、设备运行噪声监测传感器、局放监测传感器、防凝露监控传感器。

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