基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法及系统与流程

    技术2024-11-20  22


    本发明涉及物联网,具体是涉及基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法及系统。


    背景技术:

    1、物联网平台智能配电网关是指一种集成了物联网技术和智能配电功能的设备或系统,旨在实现对电力系统的监控、管理和控制。它作为连接配电网络与物联网平台的桥梁,能够采集、传输和处理来自电力设备和传感器的数据,从而实现智能化的电力管理和优化。

    2、由于现有物联网平台智能配电网关对于异构终端设备的管理采用直接管理或组网管理,但直接管理在连接出现异常时会导致数据丢失,而组网管理对于资源性能需求开销较大,因此需要一种能够自行抉择直接管理或建立组网管理的方案。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,提供基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法及系统,本技术方案解决了上述的由于现有物联网平台智能配电网关对于异构终端设备的管理采用直接管理或组网管理,但直接管理在连接出现异常时会导致数据丢失,而组网管理对于资源性能需求开销较大,因此需要一种能够自行抉择直接管理或建立组网管理的方案的问题。

    2、为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:

    3、基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,包括:

    4、获取物联网平台智能配电网关下异构终端设备的运行数据;

    5、基于异构终端设备的运行数据,实时分析每一个终端设备的连接状态,评估每一个终端设备的连接质量指标;所述异构终端是指多个不同的终端设备;

    6、判断智能配电网关下每一个终端设备的连接质量指标是否低于理想连接阈值,若是,判定为正常连接终端设备,若否,判定为异常连接终端设备;

    7、若判定为异常连接终端设备,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议传输覆盖范围内的终端设备,记为可选转接目标终端设备;

    8、计算每一个可选转接目标终端设备的匹配度,筛选出匹配度满足异常连接终端设备的可选转接目标终端设备,记为待选转接目标终端设备;

    9、基于异常连接终端设备的通讯协议传输范围内覆盖的每一个待选转接目标终端设备,建立智能配电网关转接终端设备管理模型,生成转接目标终端设备最优决策方案。

    10、优选的,基于异构终端设备的运行数据,实时分析每一个终端设备的连接状态,评估每一个终端设备的连接质量指标具体包括:

    11、基于异构终端设备的运行数据,对每一个终端设备的运行数据进行预处理;

    12、提取每一个终端设备的运行数据中的运行特征,获得终端设备的运行特征参数;

    13、基于终端设备的运行特征参数,为每一个运行特征参数赋予相同的权重,获得终端设备的运行特征权重;

    14、根据终端设备的运行特征参数与终端设备的运行特征权重,计算终端设备的连接质量指标;

    15、其中,终端设备的连接质量指标计算表达式为:

    16、

    17、式中,q为终端设备的连接质量指标,wi为终端设备的第i个运行特征权重,ui为终端设备的第i个运行特征参数。

    18、优选的,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议传输覆盖范围内的终端设备,记为可选转接目标终端设备具体包括:

    19、基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议的最大传输覆盖范围;

    20、根据每一个通讯协议的最大传输覆盖范围内的终端设备,发送初始化通信协议请求,返回通讯请求回应数据;

    21、基于通讯请求回应数据,分析请求回应数据中终端设备的传输损耗项参数;所述损耗项参数包括:固有的损耗、路径损耗、环境干扰损耗和障碍损耗;

    22、基于通讯请求回应数据,确定通讯协议传输覆盖范围内终端设备的传输距离;

    23、基于通讯协议的最大传输覆盖范围、终端设备的传输损耗项参数和终端设备的传输距离,通过传输损耗公式,计算终端设备的传输损耗率;

    24、按照终端设备的传输损耗率,筛选出符合传输条件的终端设备,记为可选转接目标终端设备;

    25、其中,传输损耗公式为:

    26、

    27、式中,g为终端设备的传输损耗率,φ为距离衰减因子,d'为终端设备的传输距离,d为通讯协议的最大传输覆盖范围值,y为终端设备的传输损耗项参数,log10为以10为底数的对数函数。

    28、优选的,计算每一个可选转接目标终端设备的匹配度,筛选出匹配度满足异常连接终端设备的可选转接目标终端设备,记为待选转接目标终端设备具体包括:

    29、设定传输损耗率的标准评分规则;

    30、将可选转接目标终端设备的传输损耗率转化为百分比格式映射到传输损耗率的标准评分规则中,获得可选转接目标终端设备的传输损耗率得分;

    31、基于异常连接终端设备的通讯协议列表,针对每一个可选转接目标终端设备进行初次通讯协议转接,返回通讯协议转接运行数据;

    32、基于通讯协议转接运行数据,对比可选转接目标终端设备支持的通讯协议是否满足异常连接终端设备的通讯协议需求,量化可选转接目标终端设备的兼容性得分;

    33、基于通讯协议转接运行数据,提取运行数据中的运行特征,计算运行特征的信息熵,确定运行特征对于可选转接目标终端设备的稳定性贡献值,量化可选转接目标终端设备的稳定性得分;所述运行特征包括:数据丢包、信号波动、信号延迟;

    34、根据可选转接目标终端设备的传输损耗率得分、可选转接目标终端设备的兼容性得分和可选转接目标终端设备的稳定性得分,通过平均加权算法,计算可选转接目标终端设备的匹配度得分;

    35、其中,平均加权算法表达式为:

    36、p=g×wg+h×wh+b×wb;

    37、式中,p为可选转接目标终端设备的匹配度得分,g为可选转接目标终端设备的传输损耗率得分,h为可选转接目标终端设备的兼容性得分,b为可选转接目标终端设备的稳定性得分,wg为匹配度得分权重,wh为兼容性得分权重,wb为稳定性得分权重。

    38、优选的,基于异常连接终端设备的通讯协议传输范围内覆盖的每一个待选转接目标终端设备,建立智能配电网关转接终端设备管理模型,生成转接目标终端设备最优决策方案具体包括:

    39、基于决策树,构建智能配电网关转接终端设备管理模型;

    40、基于智能配电网关转接终端设备管理模型,将待选转接目标终端设备的传输损耗率作为第一根节点,将待选转接目标终端设备的匹配度作为第二根节点,以影响待选转接目标终端设备的传输损耗率决策变量作为第一根节点的子叶节点,以影响待选转接目标终端设备的匹配度决策变量作为第二根节点的子叶节点,建立限制条件;

    41、基于每一个待选转接目标终端设备的通讯请求回应数据与通讯协议转接运行数据,代入智能配电网关转接终端设备管理模型,以限制条件下,将最小传输速率和最大的匹配度的待选转接目标终端设备作为输出,生成转接目标终端设备最优决策方案;

    42、其中,智能配电网关转接终端设备管理模型表达式为:

    43、

    44、式中,ck为第k个限制条件函数,s为限制条件集合,x为决策变量,bk为子叶节点的分割阈值,αj为第j个待选转接目标终端设备的传输速率系数,g(tj)为第j个待选转接目标终端设备对应时间节点下的传输速率,mtargets为待选转接目标终端设备的集合,βj为第j个待选转接目标终端设备的匹配度系数,p(tj)为第j个待选转接目标终端设备对应时间节点下的匹配度,m为待选转接目标终端设备的总数。

    45、进一步的,提出基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,用于实现如上所述基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,包括:

    46、数据采集模块,数据采集模块用于获取物联网平台智能配电网关下异构终端设备的运行数据;

    47、质量评估模块,质量评估模块与数据采集模块无线连接,质量评估模块用于基于异构终端设备的运行数据,实时分析每一个终端设备的连接状态,评估每一个终端设备的连接质量指标;所述异构终端是指多个不同的终端设备;

    48、异常判断模块,异常判断模块与质量评估模块电性连接,异常判断模块用于判断智能配电网关下每一个终端设备的连接质量指标是否低于理想连接阈值,若是,判定为正常连接终端设备,若否,判定为异常连接终端设备;

    49、初步筛选模块,初步筛选模块与异常判断模块电性连接,初步筛选模块用于基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议传输覆盖范围内的终端设备,记为可选转接目标终端设备;

    50、匹配筛选模块,匹配筛选模块与初步筛选模块电性连接,匹配筛选模块用于计算每一个可选转接目标终端设备的匹配度,筛选出匹配度满足异常连接终端设备的可选转接目标终端设备,记为待选转接目标终端设备;

    51、转接决策模块,转接决策模块与匹配筛选模块电性连接,转接决策模块用于基于异常连接终端设备的通讯协议传输范围内覆盖的每一个待选转接目标终端设备,建立智能配电网关转接终端设备管理模型,生成转接目标终端设备最优决策方案。

    52、可选的,质量评估模块内部包括:

    53、数据预处理单元,基于异构终端设备的运行数据,对每一个终端设备的运行数据进行预处理;

    54、特征标记单元,提取每一个终端设备的运行数据中的运行特征,获得终端设备的运行特征参数;

    55、加权单元,基于终端设备的运行特征参数,为每一个运行特征参数赋予相同的权重,获得终端设备的运行特征权重;

    56、第一计算单元,根据终端设备的运行特征参数与终端设备的运行特征权重,计算终端设备的连接质量指标。

    57、可选的,初步筛选模块内部包括:

    58、范围覆盖单元,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议的最大传输覆盖范围;

    59、初始化请求单元,根据每一个通讯协议的最大传输覆盖范围内的终端设备,发送初始化通信协议请求,返回通讯请求回应数据;

    60、损耗分析单元,基于通讯请求回应数据,分析请求回应数据中终端设备的传输损耗项参数;

    61、距离分析单元,基于通讯请求回应数据,确定通讯协议传输覆盖范围内终端设备的传输距离;

    62、第二计算单元,基于通讯协议的最大传输覆盖范围、终端设备的传输损耗项参数和终端设备的传输距离,通过传输损耗公式,计算终端设备的传输损耗率;

    63、筛选单元,按照终端设备的传输损耗率,筛选出符合传输条件的终端设备,记为可选转接目标终端设备。

    64、可选的,匹配筛选模块内部包括:

    65、标准规则单元,设定传输损耗率的标准评分规则;

    66、损耗得分量化单元,将可选转接目标终端设备的传输损耗率转化为百分比格式映射到传输损耗率的标准评分规则中,获得可选转接目标终端设备的传输损耗率得分;

    67、初次转接单元,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,针对每一个可选转接目标终端设备进行初次通讯协议转接,返回通讯协议转接运行数据;

    68、兼容性量化单元,基于通讯协议转接运行数据,对比可选转接目标终端设备支持的通讯协议是否满足异常连接终端设备的通讯协议需求,量化可选转接目标终端设备的兼容性得分;

    69、稳定性量化单元,基于通讯协议转接运行数据,提取运行数据中的运行特征,计算运行特征的信息熵,确定运行特征对于可选转接目标终端设备稳定性贡献值,量化可选转接目标终端设备的稳定性得分;

    70、第三计算单元,根据可选转接目标终端设备的传输损耗率得分、可选转接目标终端设备的兼容性得分和可选转接目标终端设备的稳定性得分,通过平均加权算法,计算可选转接目标终端设备的匹配度得分。

    71、可选的,转接决策模块内部包括:

    72、模型构建单元,基于决策树,构建智能配电网关转接终端设备管理模型;

    73、限制条件单元,基于智能配电网关转接终端设备管理模型,将待选转接目标终端设备的传输损耗率作为第一根节点,将待选转接目标终端设备的匹配度作为第二根节点,以影响待选转接目标终端设备的传输损耗率决策变量作为第一根节点的子叶节点,以影响待选转接目标终端设备的匹配度决策变量作为第二根节点的子叶节点,建立限制条件;

    74、最优决策单元,基于每一个待选转接目标终端设备的通讯请求回应数据与通讯协议转接运行数据,代入智能配电网关转接终端设备管理模型,以限制条件下,将最小传输速率和最大的匹配度的待选转接目标终端设备作为输出,生成转接目标终端设备最优决策方案。

    75、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

    76、本发明提出基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方案,通过实时监测和分析智能配电网关下异构终端设备的连接质量,识别异常连接终端设备,并基于异常连接终端设备的通讯协议覆盖范围内的待选转接目标终端设备,建立智能配电网关转接终端设备管理模型,实现转接目标终端设备最优决策方案,从而降低智能配电网关的网络拥堵风险,减少终端设备的性能资源开销。


    技术特征:

    1.基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,其特征在于,基于异构终端设备的运行数据,实时分析每一个终端设备的连接状态,评估每一个终端设备的连接质量指标具体包括:

    3.根据权利要求2所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,其特征在于,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议传输覆盖范围内的终端设备,记为可选转接目标终端设备具体包括:

    4.根据权利要求3所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,其特征在于,计算每一个可选转接目标终端设备的匹配度,筛选出匹配度满足异常连接终端设备的可选转接目标终端设备,记为待选转接目标终端设备具体包括:

    5.根据权利要求4所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,其特征在于,基于异常连接终端设备的通讯协议传输范围内覆盖的每一个待选转接目标终端设备,建立智能配电网关转接终端设备管理模型,生成转接目标终端设备最优决策方案具体包括:

    6.基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,其特征在于,用于实现如权利要求1-5任一项所述基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法,包括:

    7.根据权利要求6所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,其特征在于,质量评估模块内部包括:

    8.根据权利要求6所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,其特征在于,初步筛选模块内部包括:

    9.根据权利要求6所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,其特征在于,匹配筛选模块内部包括:

    10.根据权利要求6所述的基于物联网平台智能配电网关运行数据采集系统,其特征在于,转接决策模块内部包括:


    技术总结
    本发明公开了基于物联网平台智能配电网关运行数据采集方法及系统,涉及物联网技术领域,包括:基于异构终端设备的运行数据,评估每一个终端设备的连接质量指标;判断每一个终端设备的连接质量指标是否低于理想连接阈值,若是,判定为正常连接终端设备,若否,判定为异常连接终端设备,基于异常连接终端设备的通讯协议列表,确定每一个通讯协议传输覆盖范围内的可选转接目标终端设备;计算每一个可选转接目标终端设备的匹配度,筛选出匹配度满足异常连接终端设备的待选转接目标终端设备;建立智能配电网关转接终端设备管理模型,生成转接目标终端设备最优决策方案。本发明的优点在于:降低智能配电网关的网络拥堵风险,减少终端设备的性能资源开销。

    技术研发人员:邓轲,谭浩彬,林康杰,区永通,陈重辰,龙国良,刘钜荣
    受保护的技术使用者:南方电网数字电网科技(广东)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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