一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法组成比例

本发明专利技术提出一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，解决了前后端数据传输时，通信资源分配不合理，计算资源利用不均匀的问题，以变电站前端监控节点的总体能效最大为目标函数，以关联变量分配约束、关联上行链路的带宽分配变量约束、每个后端工作站分配给前端监控节点的计算资源变量约束、传输时延约束为约束条件，建立原始资源分配优化模型，利用凸优化原理将其转换为凸优化资源分配模型，并进行本地更新和全局更新，形成交替方向乘子法能解决的问题形式，减少计算复杂度，使变电站监控中前后端协同通信的能效得到优化，满足变电站监控对传输延迟的要求，为实时监控提供保障，使无线网络中的通信与计算资源得到合理的利用。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法
本专利技术涉及变电站无线通信传输的
，更具体地，涉及一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法。
技术介绍
近年来，随着社会经济的发展，用户用电规模不断扩大，电能需求量增加，变电站在电能传输过程中扮演着重要的角色，由于变电场所的环境及网线复杂度高的特点，在变电站的监控层面，也对电网自身提出了更高要求。目前针对变电站监控，大部分解决方案是将采集的相关监控视频或图片信息上传至服务器进行分析，但视频图像传输量大且有效信息少，会占用和浪费大量网络带宽资源，另外出于对带宽成本的考虑，此类方案会降低数据回传的频次，因此无法真正做到实时监控与预警。2020年8月25日，公开号为CN111582016A的中国专利中公开了一种基于云边协同深度学习的智能免维护电网监控方法及系统，该专利考虑大量监控视频图像直接上传到服务器具有网络带宽压力大，产生网络时延的缺陷，利用边缘计算点(后端工作站)在数据源头(前端监控节点)就近对图像数据进行处理，解决交互延迟的问题，同时减少带宽成本，但就近对图像数据的处理识别基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，其特征在于，至少包括：/nS1.初始化前端监控节点、后端工作站的数量及位置分布，确定前端监控节点至后端工作站的上行链路的基本传输速率；/nS2.以变电站前端监控节点的总体能效E最大为目标函数，以前端监控节点与后端工作站的关联变量分配约束、前端监控节点与后端工作站的关联上行链路的带宽分配变量约束、每个后端工作站分配给前端监控节点的计算资源变量约束、前端监控节点至后端工作站的传输时延约束为约束条件，建立原始资源分配优化模型；/nS3.将原始资源分配优化模型基于凸优化原理转换为凸优化资源分配模型；/nS4.利用交替方向乘子法，引入拉格朗日乘子变量，进...

【技术特征摘要】
1.一种变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，其特征在于，至少包括：
S1.初始化前端监控节点、后端工作站的数量及位置分布，确定前端监控节点至后端工作站的上行链路的基本传输速率；
S2.以变电站前端监控节点的总体能效E最大为目标函数，以前端监控节点与后端工作站的关联变量分配约束、前端监控节点与后端工作站的关联上行链路的带宽分配变量约束、每个后端工作站分配给前端监控节点的计算资源变量约束、前端监控节点至后端工作站的传输时延约束为约束条件，建立原始资源分配优化模型；
S3.将原始资源分配优化模型基于凸优化原理转换为凸优化资源分配模型；
S4.利用交替方向乘子法，引入拉格朗日乘子变量，进行凸优化资源分配模型中关联变量、带宽分配变量及计算资源变量的迭代计算，对关联变量、带宽分配变量及计算资源变量进行本地更新和全局更新；
S5.根据步骤S4中对关联变量、带宽分配变量及计算资源变量的更新，进行拉格朗日乘子的对偶更新；
S6.判断迭代计算是否收敛，若是，输出前端监控节点与后端工作站的关联分配情况、前端监控节点与后端工作站的关联上行链路的带宽分配情况以及每个后端工作站分配给前端监控节点的计算资源情况；否则，返回步骤S4。


2.根据权利要求1所述的变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，其特征在于，基本传输速率计算公式为：



其中，Rjk表示基本传输速率；yjk表示前端监控节点至后端工作站的上行链路中分配给与后端工作站k关联的前端监控节点j的频率带宽指标，BC表示通信带宽，pjk表示从前端监控节点j到后端工作站k的传输功率，hjk表示从节点j到后端工作站k的信道增益，加性高斯白噪声记作Nk～CN(0,σ2)，其中σ2为噪声方差。


3.根据权利要求2所述的变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，其特征在于，步骤S2所述的原始资源分配优化模型的目标函数为：



其中，ΩU和ΩB分别表示前端监控节点集合、后端工作站集合；xjk表示前端监控节点j与后端工作站k的关联变量；表示每个前端节点工作时平均消耗的能量。


4.根据权利要求3所述的变电站监控中前后端协同通信的资源分配方法，其特征在于，约束条件为：
A.前端监控节点与后端工作站的关联分配约束：



B.前端监控节点与后端工作站的关联上行链路的带宽分配变量约束:



其中，yjk前端监控节点j与后端工作站k的关联上行链路的带宽分配量；
C.每个后端工作站分配给前端监控节点的计算资源变量约束：



其中，zjk表示后端工作站k分配给前端监控节点j的计算资源；
D.前端监控节点至后端工作站的传输时延约束为约束条件：



其中，表示前端监控节点至后端工作站的传输时延，T表示时延定值。
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【专利技术属性】
技术研发人员：田霖，林睿，陆国生，陈保豪，朱一峰，刘淼，茹正辉，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司，
类型：发明
国别省市：广东;44