一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法技术

本发明专利技术涉及一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，首先获取待处理的电力通信网的终端设备分布情况数据；然后计算边缘节点的权值和领域半径，进而确定控制中心的个数和初始分布位置；接着将各边缘节点归类给离其最近的初始控制中心，形成初始类族；然后不断地更新控制中心的部署位置，将最终产生的各控制中心与待处理的电力通信网的终端设备节点对应设置，能够使得终端接入密集片区取得更好的信号质量，缓解终端接入密集片区的容量负载。本发明专利技术能够使终端系统实现低成本、低时延、高效率、全覆盖的目标。

【技术实现步骤摘要】
一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法
本专利技术涉及电力系统通信
，特别是一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法。
技术介绍
在国家电网提出泛在电力物联网的发展中，边缘计算起着非常重要的作用，随着电网的迅速发展，分布式发电、储能、用户微网等复杂、难实时监控管理的情况会越来越严重，利用边缘计算就可以实现优化新能源管理，实时源荷预测和协调控制。泛在电力物联网的目标是实现电力系统各环节万物互联、人机交互，形成具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。国家电网公司就泛在电力物联网提出了“芯-端-边-网-云”的总体架构，其中的边就指的是通过部署边缘计算装置、分布式数据中心等，提升电网的整体计算能力。虽然现有方法能够实现终端接入信号的几乎全覆盖，但不能实现控制中心向终端接入的密集区偏移，致使存在控制中心的强信号区接入节点稀缺，而在控制中心的弱信号区接入密度大的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，使终端系统能实现低成本、低时延、高效率、全覆盖的目标。本专利技术采用以下方案实现：一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，具体包括以下步骤：步骤S1：获取待处理的电力通信网的终端设备分布情况数据；步骤S2：计算边缘节点的权值和领域半径，进而确定控制中心的个数和初始分布位置；步骤S3：将各边缘节点归类给离其最近的初始控制中心，形成初始类族；步骤S4：在初始类族内计算类族中心，并以其作为新的控制中心的部署位置，再进行一次归类，得到新的类族；在新的类族类内计算各边缘设备节点的领域半径和权值，用密度加权法求取新的控制中心，再归类，重复迭代，直至控制中心不再发生变化或者满足迭代次数为止，得到最终确定的控制中心；步骤S5：将产生的各控制中心与待处理的电力通信网的终端设备节点对应设置，能够使得终端接入密集片区取得更好的信号质量，缓解终端接入密集片区的容量负载。进一步地，步骤S1具体为：获取电力终端接入的N个边缘节点的二维坐标矩阵X＝(xij)N*2，其中X的行数为N，表示终端接入边缘节点的数量，X的列数为2，表示节点坐标的维度，第一列表示横坐标x，第2列表示纵坐标y；根据节点的二维坐标矩阵X，计算节点间的欧式距离，生成终端之间的距离矩阵D＝(dij)N*N，其中N为边缘节点总数，dij表示边缘节点i和边缘节点j之间的距离。进一步地，步骤S2中，所述计算边缘节点的权值和领域半径具体包括以下步骤：步骤S21：依据贪心策略不断地自适应计算边缘节点pi的半径，根据距离矩阵，对每个边缘节点取K个近邻点，将边缘节点pi与K个近邻点的距离的和的均值作为该边缘节点pi的邻域半径，从而得出N个边缘节点的邻域半径矩阵ε＝(εpi)N×1，其中εpi表示边缘节点pi的邻域半径；εpi的计算公式为：式中，p(k-i)j表示与点pi距离最小的前K个点之一，d(*)表示点间的欧几里德距离；步骤S22：计算边缘节点的权值Wpi，并得到N个边缘节点对象的权值矩阵W＝(Wpi)N*1，其中，边缘节点pi的权重Wpi的计算公式为：式中，m表示边缘节点pi的领域半径内数据节点pj的数量，d(pi，pj)表示边缘节点pi与边缘节点pj之间的欧式距离，R表示坐标矩阵X向量空间的大小，计算公式为：式中，下标max与min代表数据集相应维度特征的最大值和最小值。进一步地，步骤S2中，所述确定控制中心的个数和初始分布位置具体包括以下步骤：步骤S23：根据权值矩阵W＝(Wpi)N*1，将权值最大的边缘节点作为第一个控制中心，并使其领域内的边缘节点不参加接下来的控制中心的选取；此时控制中心的坐标矩阵C＝(Xj)1×2；步骤S24：计算剩余的每个边缘节点的中心点指标，选取中心点指标最大的节点作为预选的控制中心，并进行预分类，生成类族；其中，中心点指标Cp的计算采用下式：式中，Wp为边缘节点p的权值，为边缘节点p与距离自身最近的中心点i间的距离；步骤S25：判断预分类后的边缘节点BWP平均指标值与预分类前的边缘节点BWP平均指标值的变化情况，若BWP平均指标值增加或者不变，则进入步骤S26，否则进入步骤S27；步骤S26：将步骤S24中预选的控制中心作为控制中心，并使其领域内的边缘节点不参加接下来的控制中心的选取；判断是否存在可分配的边缘节点，若是，则返回步骤S24，否则进入步骤S27；步骤S27：结束控制中心的选取，得到一个以上的初始控制中心，及其初始分布位置。较佳的，BWP平均指标值的计算公式为：式中，N为边缘节点的总数，b(j,i)、w(j,i)定义如下：存在n个边缘节点的坐标集S，假设n个边缘节点被划分到k个类中，定义第j类的节点i的类间距离b(j,i)为该节点到其他每个类中节点的距离的平均值中的最小值，定义第j类的节点i的类内距离w(j,i)为该节点i到j类中其他节点距离的平均值，公式如下：式中，c和j表示类标，nc表示类c的节点个数，表示第c类的第p个节点；表示第j类的第i个节点，║*║2表示欧氏距离。进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：步骤S41：在初始类族内计算类族的中心，并以其作为新的控制中心的部署位置；步骤S42：将边缘节点分配给离其最近的控制中心，得到更新后的类族；步骤S43：计算更新后的类族内每个边缘节点的领域半径，对每个边缘节点，计算其领域半径内边缘节点的个数Wn，并令Wn作为该边缘节点在当前类内的权值；其中，类族内每个边缘节点的领域半径为类族内局部的领域半径，非全局范围内的领域半径；类族内局部的领域半径定义是：在类内，将边缘节点pi与K个近邻点的距离的和的均值作为该边缘节点pi的邻域半径；步骤S44：根据赋权后的边缘节点，采用密度加权法计算类内的新控制中心；其中，密度加权法计算类内控制中心位置的公式如下：其中，Xk表示第K个类族内的控制中心的横坐标，xi表示类k内第i个边缘节点的横坐标，wni表示类k内第i个边缘节点的权值，m表示类k内边缘节点的数量。wnk表示类k内i个边缘节点的权值的总和。同理可得K个类族内的控制中心的纵坐标。步骤S45：若满足预设的迭代次数或者得到的新控制中心没有发生变化则停止控制中心的更新，否则返回步骤S42。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术结合密度与距离两个因素，运用聚类的思想对电力终端接入进行控制中心的部署。并基于此构建电力终端接入的模型，使终端系统能实现低成本、低时延、高效率、全覆盖的目标。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程示意图。图2为本专利技术实施例的步骤S2与步骤S3的流程示意图。图3为本专利技术实施例的步骤S4的流程示意图。图4为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：获取待处理的电力通信网的终端设备分布情况数据；/n步骤S2：计算边缘节点的权值和领域半径，进而确定控制中心的个数和初始分布位置；/n步骤S3：将各边缘节点归类给离其最近的初始控制中心，形成初始类族；/n步骤S4：在初始类族内计算类族中心，并以其作为新的控制中心的部署位置，再进行一次归类，得到新的类族；在新的类族类内计算各边缘设备节点的领域半径和权值，用密度加权法求取新的控制中心，再归类，重复迭代，直至控制中心不再发生变化或者满足迭代次数为止，得到最终确定的控制中心；/n步骤S5：将产生的各控制中心与待处理的电力通信网的终端设备节点对应设置，能够使得终端接入密集片区取得更好的信号质量，缓解终端接入密集片区的容量负载。/n

【技术特征摘要】
1.一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取待处理的电力通信网的终端设备分布情况数据；
步骤S2：计算边缘节点的权值和领域半径，进而确定控制中心的个数和初始分布位置；
步骤S3：将各边缘节点归类给离其最近的初始控制中心，形成初始类族；
步骤S4：在初始类族内计算类族中心，并以其作为新的控制中心的部署位置，再进行一次归类，得到新的类族；在新的类族类内计算各边缘设备节点的领域半径和权值，用密度加权法求取新的控制中心，再归类，重复迭代，直至控制中心不再发生变化或者满足迭代次数为止，得到最终确定的控制中心；
步骤S5：将产生的各控制中心与待处理的电力通信网的终端设备节点对应设置，能够使得终端接入密集片区取得更好的信号质量，缓解终端接入密集片区的容量负载。


2.根据权利要求1所述的一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，其特征在于，步骤S1具体为：获取电力终端接入的N个边缘节点的二维坐标矩阵X＝(xij)N*2，其中X的行数为N，表示终端接入边缘节点的数量，X的列数为2，表示节点坐标的维度，第一列表示横坐标x，第2列表示纵坐标y；根据节点的二维坐标矩阵X，计算节点间的欧式距离，生成终端之间的距离矩阵D＝(dij)N*N，其中N为边缘节点总数，dij表示边缘节点i和边缘节点j之间的距离。


3.根据权利要求1所述的一种在电力通信网面向终端接入的边缘控制中心部署方法，其特征在于，步骤S2中，所述计算边缘节点的权值和领域半径具体包括以下步骤：
步骤S21：依据贪心策略不断地自适应计算边缘节点pi的半径，根据距离矩阵，对每个边缘节点取K个近邻点，将边缘节点pi与K个近邻点的距离的和的均值作为该边缘节点pi的邻域半径，从而得出N个边缘节点的邻域半径矩阵ε＝(εpi)N×1，其中εpi表示边缘节点pi的邻域半径；εpi的计算公式为：



式中，p(k-i)j表示与点pi距离最小的前K个点之一，d(*)表示点间的欧几里德距离；
步骤S22：计算边缘节点的权值，其中，边缘节点pi的权重Wpi的计算公式为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏炳森，唐元春，林文钦，林红阳，陈端云，陈卓琳，游敏毅，陈力，周钊正，张芬芬，张章煌，郑欢，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35