一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析系统及任务处理方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析系统及任务处理方法，系统包括配置有MEC服务器的基站以及基站覆盖范围内的本地电力设备和相邻电力设备；本地电力设备及各相邻电力设备分别检测所连接的电力线路，生成任务文件传输至基站；基站将本地电力设备的任务文件传输至MEC服务器；对于相邻电力设备的任务文件，基站根据任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的时间，确定任务分配策略，再根据任务文件的传输时间确定文件传输策略，从而将已分配的任务文件依次传输至本地电力设备或MEC服务器；本地电力设备及MEC服务器根据接收到的任务文件以及本地电力设备的任务文件，对电力线路进行状态分析。本发明专利技术能够在面向多设备多线路进行电力线路状态检测分析时，提升分析效率，降低分析计算资源的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析系统及任务处理方法
本专利技术涉及无线通信及电力系统分析
，特别是一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析系统及任务处理方法。
技术介绍
随着大数据、物联网、AI、5G的快速发展，移动边缘计算(MobileEdgeComputing,MEC)技术得到了业界的广泛关注，并且已经在物联网、智慧城市等方面有了应用。MEC技术通过在接入网侧部署计算能力，使得在接入网侧也可以使用云计算技术实现通信、计算的统一与融合。当今电力网络的自动化水平及设备的智能化程度越来越高，需要处理的信息量越来越大，对数据传输、计算的实时性、可靠性有了更高的要求。鉴于边缘计算的泛在感知、自适应、智能融合、互动化的特点，考虑将MEC引入智能化电网，构建基于MEC的电力系统，实现电网的智能化管理。在继电保护业务中，与当前系统内的设备间采用光纤进行信息交互相比，使用引入MEC的无线通信方式，构建新型的信息交互系统，并采用新的线路快速分析方法，能够实现更短的系统时延。而且相比较于光纤通信，当系统中的电力设备数量增加时，成本也会大大降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析系统及任务处理方法，能够在面向多设备多线路进行电力线路状态检测分析时，提升分析效率，降低分析计算资源的成本。本专利技术采用的技术方案如下。一方面，本专利技术提供一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析任务处理方法，由配置有MEC服务器的基站执行，基站覆盖范围内包括通过电力线路连接的本地电力设备和多个相邻电力设备；方法包括：接收本地电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；接收各相邻电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；将来自本地电力设备的任务文件传输至MEC服务器；对于来自相邻电力设备的任务文件，分别计算各任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的计算时间，根据计算时间确定任务分配策略，并按照任务分配策略将任务文件分配给本地电力设备或MEC服务器；对于已分配的任务文件，基站分别计算任务文件的传输时间，根据传输时间分别确定向本地电力设备和向MEC服务器传输相应已分配任务文件的传输策略，并按照文件传输策略，将已分配的任务文件依次传输至本地电力设备或MEC服务器，使得本地电力设备及MEC服务器能够根据接收到的相邻电力设备的任务文件以及本地电力设备的任务文件，对电力线路进行状态分析。可选的，所述对于来自相邻电力设备的任务文件，分别计算各任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的计算时间，包括：计算各相邻电力设备的任务文件由本地电力设备计算处理所需的计算时间，其中，对应第i台相邻电力设备任务文件的本地电力设备计算时间为：计算各相邻电力设备的任务文件由MEC处理器计算处理所需的计算时间，其中，对应第i台相邻电力设备任务文件的MEC服务器计算时间为：式中，C表示计算1bit任务文件消耗的CPU周期数，Vo和Vi分别表示本地电力设备和第i台相邻电力设备的任务文件大小，fl和fe分别表示本地电力设备和MEC服务器的计算频率，εi表示对第i条输电线路进行检测时的时间系数，不同的输电线路需要的检测方式不同，因此对任务文件的计算方式和计算时间也不同。可选的，所述根据计算时间确定任务分配策略，并按照任务分配策略将任务文件分配给本地电力设备或MEC服务器，包括：S11，按照本地电力设备计算时间由大到小对所有相邻电力设备的任务文件进行排序，排序结果记为F1，F2，...，FN，其中，N为系统中的相邻电力设备数目；S12，初始化任务分配策略为其中，和分别表示分配至MEC服务器和本地电力设备的初始任务文件集合；根据初始化任务分配策略计算初始MEC计算时间与初始本地计算时间如下：其中和分别表示文件Fn的MEC计算时间和本地计算时间；S13，迭代更新任务分配策略：在第k次迭代中，比较与若则将任务文件Fk+1分配至MEC服务器，更新后的任务分配策略为：其中和分别表示第k次迭代后分配至MEC服务器和本地电力设备的任务文件集合；同步更新MEC计算时间和本地计算时间为当时，记录此时的迭代次数K，获得对应的任务分配策略与计算迭代终止；S14，对于与计算与对于与计算与根据：选择第K次或第K-1次迭代后任务分配策略作为最终任务分配策略；S15，根据最终任务分配策略中分配至MEC服务器和本地电力设备的任务文件集合，将任务文件分别分配给MEC服务器和本地电力设备。可选的，对于已分配的任务文件，分别计算任务文件的传输时间，包括：S21，确定相邻电力设备的任务文件传输到基站的传输速率，表示如下：确定相邻电力设备的任务文件从基站传输到本地电力设备的传输速率，表示如下：式中，上标B代表基站，上标S代表本地电力设备，上标U代表相邻电力设备；B为本地电力设备和各相邻电力设备与基站间假设相同的上下行信道带宽；N0为噪声功率谱密度；Pi表示第i个相邻电力设备Ui的发送功率，Pb表示基站的发送功率；表示Ui与基站之间的信道参数，hbs表示基站与本地电力设备间的信道参数，服从瑞利分布；S22，计算相邻电力设备的任务文件传输到基站的传输时间，表示为：计算相邻电力设备的任务文件从基站传输至本地电力设备的传输时间，表示为：可选的，所述根据传输时间分别确定向本地电力设备和向MEC服务器传输相应已分配任务文件的传输策略中，根据传输时间确定向MEC服务器传输Φe中任务文件的传输策略包括：S31，初始化传输策略为其中，M为Φe中备选任务的数量，表示集合中第b个进行传输的任务,表示第b次迭代完成后，集合Φe中还未确定传输顺序的任务；S32，进行传输策略的迭代更新：在第b-1次迭代中，定义任务选择系数η的表达式为：利用选择出将其所对应的作为更新传输策略为重复迭代至第M-1次，得到传输策略S33，以MEC服务器的总时延最优为目标，进行传输策略的优化，确定最终的传输策略。可选的，步骤S33包括：S331，基于S32得到的令其中，表示中任务文件放置在MEC服务器上进行计算处理的所需时间，表示中任务文件从对应的相邻电力设备传输至MEC服务器的时间；S332，利用以下公式进行迭代：迭代完成后得到MEC服务器的总时延表示为：则得到；S333，将Φe中的M个备选任务依次作为进行迭代，得到传输策略集合基于根据选择公式：确定最小的及其对应的即得到最优时延和与其相对应的传输策略。当集合Φe中的任务个数为M时，集合Φl中的任务个数为N-M。除任务个数不同外，通过Φl与Φe生成传输策略的原理相同。根据到MEC服务器的传输策略确定步骤，可以得出本地电力设备的最优时延和与其相对应的传输策略。可选的，方法还包括：将来自本地电力设备的任务文件广播给各相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析任务处理方法，由配置有MEC服务器的基站执行，基站覆盖范围内包括通过电力线路连接的本地电力设备和多个相邻电力设备；其特征是，方法包括：/n接收本地电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；/n接收各相邻电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；/n将来自本地电力设备的任务文件传输至MEC服务器；/n对于来自相邻电力设备的任务文件，分别计算各任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的计算时间，根据计算时间确定任务分配策略，并按照任务分配策略将任务文件分配给本地电力设备或MEC服务器；/n对于已分配的任务文件，分别计算任务文件的传输时间，根据传输时间分别确定向本地电力设备和向MEC服务器传输相应已分配任务文件的传输策略，并按照文件传输策略，将已分配的任务文件依次传输至本地电力设备或MEC服务器，使得本地电力设备及MEC服务器能够根据接收到的相邻电力设备的任务文件以及本地电力设备的任务文件，对电力线路进行状态分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于移动边缘计算的电力线路状态分析任务处理方法，由配置有MEC服务器的基站执行，基站覆盖范围内包括通过电力线路连接的本地电力设备和多个相邻电力设备；其特征是，方法包括：
接收本地电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；
接收各相邻电力设备根据检测到的各电力线路运行状态信息，所生成的任务文件；
将来自本地电力设备的任务文件传输至MEC服务器；
对于来自相邻电力设备的任务文件，分别计算各任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的计算时间，根据计算时间确定任务分配策略，并按照任务分配策略将任务文件分配给本地电力设备或MEC服务器；
对于已分配的任务文件，分别计算任务文件的传输时间，根据传输时间分别确定向本地电力设备和向MEC服务器传输相应已分配任务文件的传输策略，并按照文件传输策略，将已分配的任务文件依次传输至本地电力设备或MEC服务器，使得本地电力设备及MEC服务器能够根据接收到的相邻电力设备的任务文件以及本地电力设备的任务文件，对电力线路进行状态分析。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述对于来自相邻电力设备的任务文件，分别计算各任务文件由本地电力设备和MEC服务器计算的计算时间，包括：
计算各相邻电力设备的任务文件由本地电力设备计算处理所需的计算时间，其中，对应第i台相邻电力设备任务文件的本地电力设备计算时间为：



计算各相邻电力设备的任务文件由MEC处理器计算处理所需的计算时间，其中，对应第i台相邻电力设备任务文件的MEC服务器计算时间为：



式中，C表示计算1bit任务文件消耗的CPU周期数，Vo和Vi分别表示本地电力设备和第i台相邻电力设备的任务文件大小，fl和fe分别表示本地电力设备和MEC服务器的计算频率，εi表示对第i条输电线路进行检测时的时间系数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述根据计算时间确定任务分配策略，并按照任务分配策略将任务文件分配给本地电力设备或MEC服务器，包括：
S11，按照本地电力设备计算时间由大到小对所有相邻电力设备的任务文件进行排序，排序结果记为F1，F2，...，FN，其中，N为系统中的相邻电力设备数目；
S12，初始化任务分配策略为其中，和分别表示分配至MEC服务器和本地电力设备的初始任务文件集合；
根据初始化任务分配策略计算初始MEC计算时间与初始本地计算时间如下：






其中和分别表示文件Fn的MEC计算时间和本地计算时间；
S13，迭代更新任务分配策略：在第k次迭代中，比较与若则将任务文件Fk+1分配至MEC服务器，更新后的任务分配策略为：其中和分别表示第k次迭代后分配至MEC服务器和本地电力设备的任务文件集合；同步更新MEC计算时间和本地计算时间为
当时，记录此时的迭代次数K，获得对应的任务分配策略与计算迭代终止；
S14，对于与计算与对于与计算与根据：选择第K次或第K-1次迭代后任务分配策略作为最终任务分配策略；
S15，根据最终任务分配策略中分配至MEC服务器和本地电力设备的任务文件集合，将任务文件分别分配给MEC服务器和本地电力设备。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，对于已分配的任务文件，分别计算任务文件的传输时间，包括：
S21，确定相邻电力设备的任务文件传输到基站的传输速率，表示如下：



确定相邻电力设备的任务文件从基站传输到本地电力设备的传输速率，表示如下：



式中，上标B代表基站，上标S代表本地电力设备，上标U代表相邻电力设备；B为本地电力设备和各相邻电力设备与基站间假设相同的上下行信道带宽；N0为噪声功率谱密度；Pi表示第i个相邻电力设备Ui的发送功率，Pb表示基站的发送功率；表示Ui与基站之间的信道参数，hbs表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹玉龙，巩龙豪，吴通华，郭海燕，姚刚，洪丰，郑小江，王威威，孙志攀，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，南京邮电大学，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32