基于融合型终端的交采计量APP及传输方法技术

本发明专利技术公开了基于融合型终端的交采计量APP及传输方法，融合型终端整体框架包括操作系统层和应用软件层，操作系统层包括内核、驱动框架、系统组件，应用软件层分为基础APP和业务APP，系统组件和基础APP、业务APP通过消息总线进行交互，交采计量APP包括MQTT消息单元、UDP服务单元、485透传单元、交采操作单元，MQTT消息单元与数据中心实现信息交互，MQTT消息单元通过随机森林算法对MQTT异常报文特征进行检测并响应，MQTT消息单元引入ILZ4压缩算法集成到数据信息存储和传输中。本发明专利技术保障交采计量APP与融合型终端之间数据传输安全性，同时降低数据的存储和传输成本。降低数据的存储和传输成本。降低数据的存储和传输成本。

【技术实现步骤摘要】
基于融合型终端的交采计量APP及传输方法


[0001]本专利技术涉及配电网自动化
，尤其涉及基于融合型终端的交采计量APP及传输方 法。

技术介绍

[0002]目前，国内外学者对远程大规模数据的实时监测问题进行大量研究，其中信 息流的压缩、传输效率以及信息安全是重要的指标。实时无损压缩算法能够对数 据进行快速压缩，常用的LZ4算法由于其良好的性能广泛基于固态硬盘读写和数 据包压缩/解压等领域，其缺点在于输出延迟不可预测。传统的信息流识别技术 如DPI深度包检测技术通过搜索字节特征进行防护，但对于符合协议规范并满足 访问控制规则的网络攻击不能进行有效的防护。
[0003]
技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了基于融合型终端的交采计量APP及传输 方法，提出的融合型终端软件的整体框架采用容器化设计，降低配电台区的维护成本，在 MQTT消息模块的接收部分实现对异常报文进行截取，在其消息传输部分实现大规模的监测 信息流的实时压缩和传输，从而使交采计量APP与融合型终端在数据传输过程中保证信息流 传输的安全性，同时快速降低大规模数据的存储和传输成本，满足营销和配电业务需求，为 智能电网的建设提供一种安全高效的数据传输策略。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]基于融合型终端的交采计量APP，包括MQTT消息单元、UDP服务单元、485透传单元、 交采操作单元，所述MQTT消息单元通过MQTTBroker与数据中心实现信息交互，所述UDP 服务单元通过UDP与融合型终端软件进行信息交互，所述485透传单元和交采操作单元与交 采底板通讯连接，所述MQTT消息单元通过随机森林算法对MQTT异常报文特征进行检测 并响应，所述MQTT消息单元引入ILZ4压缩算法集成到数据信息存储和传输中。
[0007]上述的基于融合型终端的交采计量APP，所述485透传单元和交采操作单元与交采底板 通讯方式为SPI方式通讯，接口传输协议遵循DL/T 698.45规约。
[0008]上述的基于融合型终端的交采计量APP，使用所述交采计量APP的融合型终端整体框架 包括操作系统层和应用软件层，所述操作系统层包括内核、驱动框架、系统组件，所述应用 软件层采取容器化、模块化设计方法，把每个功能都模块化设计成单独APP，根据业务功能 的不同划分为基础APP和业务APP，所述操作系统层的系统组件和基础APP、业务APP通 过消息总线进行交互。
[0009]上述的基于融合型终端的交采计量APP，所述业务类APP根据数据流的走向，可以划分 为三类：采集业务类APP、主站业务类APP和分析业务类APP，各APP通过数据中心实现 数据共享。
[0010]上述的基于融合型终端的交采计量APP，所述随机森林算法是一种包含多个决策树的分 类算法，能够平衡分布不均匀样本的误差，其损失函数如下式所示：
[0011][0012]其中{h(x,θ
i
),i＝1,
…
,K}表示bootstrap样本构建的决策树，θ
i
表示不同决策树参数，通过 不同决策树对报文的特征x进行投票，得票最高的即为报文标签Y，对异常报文进行截取以保 障MQTT通信安全。
[0013]基于上述的基于融合型终端的交采计量APP的传输方法，对于MQTT消息单元引入ILZ4 压缩算法进行数据信息存储和传输具体包括源数据输入、哈希值计算、匹配序列、回溯匹配、 参数计算和输出压缩数据流。
[0014]上述的基于融合型终端的交采计量APP的传输方法，具体包括如下步骤：
[0015]S1、从源数据中取出Block的原始数据；
[0016]S2、遍历每一个字节，从每个字节位置取4个字节作为输入计算哈希值，如果哈希表中 匹配值与当前位置的4个字节相同，则将其视为匹配序列，继续执行下一步；如果不匹配， 则将哈希值和当前位置存入哈希表，并作为输入继续遍历接下来的4个字节，继续执行当前 步骤；
[0017]S3、当匹配序列成功后，将锚点到当前的位置的距离作为文本长度，在输出缓存中构造 一个单字节的令牌，并且尝试将文本长度存入令牌的高4位，如果文本长度超过500个字节， 则匹配长度设置为4个字节，并转到S5；
[0018]S4、回溯匹配位置和当前位置，最长的匹配序列即为匹配长度；
[0019]S5、存储文本长度大于0的值，并从锚点开始将当前文本序列复制到缓冲区，直至保存 所有文本长度，设置令牌的高4位为15；
[0020]S6、将当前位置与匹配位置做差，得到偏移量，将其保存到文本序列之后的2个字节中， 将匹配长度存储在令牌的低4位和偏移量后的字节中，如果匹配长度大于0，则将其存储在 偏移量之后，直至保存所有匹配长度，设置令牌的低4位为15，锚点更新为原始数据的文本 序列位置；
[0021]S7、源数据的当前位置匹配到文本序列的末尾，更新锚点到匹配序列后，重复S2，直至 压缩完成所有源数据。
[0022]本专利技术的有益技术效果：交采计量APP中MQTT数据传输策略通过引入随机森林算法 对信号流异常检测并进行防护响应，保障通信安全；通过引入ILZ4压缩算法实现大规模监测 信息流的实时压缩和传输，在数据吞吐量和压缩比等指标上具有更好的性能；提出的融合型 终端的整体框架主要负责对营销配电的硬件资源以及共享数据进行管理，采用容器化设计降 低配电台区的维护开销。本专利技术能够提高交采计量数据传输可靠性，降低维护成本，从而满 足营销和配电业务需求，对智能电网的建设具有重要意义。
附图说明
[0023]图1是本专利技术整体框架；
[0024]图2是本专利技术APP架构；
[0025]图3是本专利技术交采计量APP框架；
[0026]图4是本专利技术交采模块操作流程。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定 本专利技术。
[0028]本专利技术涉及的融合型终端整体框架包括操作系统层和应用软件层，操作系统层包括内核、 驱动框架、系统组件等，应用软件层采取容器化、模块化设计方法，把每个功能都模块化设 计成单独APP，根据业务功能的不同划分为基础APP和业务APP，基础APP主要包括数据 中心、本地通信管理、无线拨号管理、扩展模块管理、串口管理、蓝牙管理、交采计量、遥信 脉冲采样、安全代理、安全管理，负责对营销配电的公用硬件资源以及共享数据进行管理， 且各APP访问自身对应的硬件资源，避免资源调用冲突或重复调用；业务APP根据数据流 的走向，可以划分为三类：采集业务类APP、主站业务类APP和分析业务类APP，各APP通 过数据中心实现数据共享，如图1所示，操作系统层的系统组件和基础APP、业务APP通过 消息总线进行交互。
[0029]附图2具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于融合型终端的交采计量APP，其特征在于，包括MQTT消息单元、UDP服务单元、485透传单元、交采操作单元，所述MQTT消息单元通过MQTTBroker与数据中心实现信息交互，所述UDP服务单元通过UDP与融合型终端软件进行信息交互，所述485透传单元和交采操作单元与交采底板通讯连接，所述MQTT消息单元通过随机森林算法对MQTT异常报文特征进行检测并响应，所述MQTT消息单元引入ILZ4压缩算法集成到数据信息存储和传输中。2.根据权利要求1所述的基于融合型终端的交采计量APP，其特征在于，所述485透传单元和交采操作单元与交采底板通讯方式为SPI方式通讯，接口传输协议遵循DL/T 698.45规约。3.根据权利要求1所述的基于融合型终端的交采计量APP，其特征在于：使用所述交采计量APP的融合型终端整体框架包括操作系统层和应用软件层，所述操作系统层包括内核、驱动框架、系统组件，所述应用软件层采取容器化、模块化设计方法，把每个功能都模块化设计成单独APP，根据业务功能的不同划分为基础APP和业务APP，所述操作系统层的系统组件和基础APP、业务APP通过消息总线进行交互。4.根据权利要求3所述的基于融合型终端的交采计量APP，其特征在于：所述业务类APP根据数据流的走向，可以划分为三类：采集业务类APP、主站业务类APP和分析业务类APP，各APP通过数据中心实现数据共享。5.根据权利要求1所述的基于融合型终端的交采计量APP，其特征在于，所述随机森林算法是一种包含多个决策树的分类算法，能够平衡分布不均匀样本的误差，其损失函数如下式所示：其中{h(x,θ
i
),i＝1,
…
,K}表示bootstrap样本构建的决策树，θ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝恩国，卢继哲，张海龙，侯帅，阿辽沙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：