智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法技术

本发明专利技术公开了一种智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法。本发明专利技术提出在智能电表端利用随机化应答技术对用户产生的敏感数据进行扰动，同时利用压缩感知技术对数据进行压缩传输，最后利用重构恢复算法实现隐私数据汇聚，相比于一般集中式的数据汇聚隐私保护方法，本发明专利技术在保证数据效用性的同时，提高了隐私保护程度。本发明专利技术在实现过程中，本地端的计算都是简单的数学运算，无需加密解密等复杂运算，极大降低了智能电表的耗能。

Data Aggregation Method with Privacy Protection and Load Balancing in Smart Grid

The invention discloses a data aggregation method with privacy protection and load balancing in a smart grid. The invention proposes that the sensitive data generated by users are disturbed by the random response technology at the smart meter end, and the data are compressed and transmitted by the compressed sensing technology. Finally, the privacy data is aggregated by the reconstruction recovery algorithm. Compared with the general centralized data aggregation privacy protection method, the invention improves the privacy protection while guaranteeing the data utility. Degree. In the process of realizing the invention, the calculation of the local end is simple mathematic operation, without encrypting, decrypting and other complex operations, and greatly reduces the energy consumption of the intelligent meter.

【技术实现步骤摘要】
智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法
本专利技术属于隐私保护领域，具体涉及一种智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法。
技术介绍
现代社会，人们的用电需求以及对能源的创新需求不断提升，同时科学技术也在迅猛地发展，利用先进电子通信技术满足社会需求的智能电网应运而生。随着国家对下一代电网的重视，大量的人力与财力被投入到智能电网的研究与发展中。通过智能电表获得用户的用电数据，可以进行用电负载的实时监测，从而供电公司可以更好地调度电能，为了达到实时监测需要不断地收集用户的用电量数据，而这些数据如果泄露就会暴露个人用户的用电规律和生活习惯，比如根据用户的电表数据可以分析出用户的生活作息，甚至是用户的工作属性等。随着研究的不断深入，智能电网中丰富的各类数据信息暴露出了许多安全和隐私问题，在保证智能电网能够正常运行的同时保护用户的隐私安全显得尤为重要。针对智能电网中数据聚合问题，随着本地隐私保护的概念被提出，可以从用户端进行隐私保护处理提供更可靠的隐私保护。然而数据汇聚过程除了需要保护数据的隐私，同时还面临另外一个挑战：邻域网中大量用户数据需通过逐跳传输的方式最终汇聚到服本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法，其特征在于，首先对每个用户产生的敏感数据利用随机化应答技术进行扰动，同时利用压缩感知技术对数据进行压缩传输，最后利用重构恢复算法进行隐私数据汇聚，具体包括以下步骤：1)用户智能电表端处理：用户的智能电表正常工作过程，包括智能电表用户用电数据测量，用电数据离散化处理，用电数据随机化扰动，加权数据生成和用电传输数据生成，具体包括以下步骤，1‑1)用电数据测量：根据需求测量第i个用户智能电表的真实用电数据Ei，测量得到的数据并不直接传输；1‑2)用电数据离散化处理：参考现在的“阶梯式电价”的方式，将用户用电数据Ei离散化设置为Di，此时的数据也...

【技术特征摘要】
1.智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法，其特征在于，首先对每个用户产生的敏感数据利用随机化应答技术进行扰动，同时利用压缩感知技术对数据进行压缩传输，最后利用重构恢复算法进行隐私数据汇聚，具体包括以下步骤：1)用户智能电表端处理：用户的智能电表正常工作过程，包括智能电表用户用电数据测量，用电数据离散化处理，用电数据随机化扰动，加权数据生成和用电传输数据生成，具体包括以下步骤，1-1)用电数据测量：根据需求测量第i个用户智能电表的真实用电数据Ei，测量得到的数据并不直接传输；1-2)用电数据离散化处理：参考现在的“阶梯式电价”的方式，将用户用电数据Ei离散化设置为Di，此时的数据也不直接传输；1-3)用电数据随机化扰动：根据隐私预算ε计算出随机化映射向量其中K表示离散数据种类，用户数据Di根据随机化映射概率随机映射得到扰动数据1-4)加权数据生成：根据服务器广播的种子生成一组服从对称伯努利分布的M个随机数，并构成向量通过计算生成加权数据1-5)用电传输数据生成：当前用户的加权数据为来自上一用户的数据为通过计算生成当前的压缩传输数据2)服务器端处理：电力公司服务器收到用户的压缩汇聚数据后，进行自适应字典训练和计算汇聚数据集，具体包括以下步骤，2-1)自适应字典训练：根据服务器的历史数据信息，利用K-SVD算法获得自适应的稀疏表示字典此步骤能够离线完成；2-2)计算汇聚数据集：电力公司服务器收到用户的压缩汇聚数据后，根据重构恢复算法得到最终的各用户汇聚数据集2.根据权利要求1所述的智能电网中同时具有隐私保护和负载均衡的数据汇聚方法，其特征在于，步骤1-3)的具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨新宇，魏洁，任雪斌，姚向华，王腾，翟守沛，王舒阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61