一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统技术方案

一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，从数据驱动的角度出发，结合容器技术和APP开发技术，打通云中心与智能业务终端的数据壁垒，将智能业务终端从下至上分为数据接入层、数据集成层、边缘数据共享层、数据集市层、数据应用层和云端数据存储层，在边缘侧整合配电台区各类信息资源，降低云计算中心带宽的压力，减缓智能业务终端的计算资源需求，提高数据处理能力,使得诊断业务能快速响应,实现数据汇集和共享，便于实现云端和边缘侧的信息协同、计算资源协同、业务协同，实现终端业务的动态调整，适应性更强，提升数据价值创造能力，提高电网生产管理精益化水平。提高电网生产管理精益化水平。提高电网生产管理精益化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统


[0001]本专利技术属于配电自动化
，具体涉及一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统。

技术介绍

[0002]泛在电力物联网将人工智能和移动互联等现代化信息通讯手段应用于电力系统运行的每一环节，从而构建一个物与物间，人与物间，人与人之间相互联通的智能化网络。配电物联网是泛在电力物联网的重要组成部分，目前主要采用“云管边端”的建设模式。边缘侧负责数据采集和就地处理，满足实时业务的延时要求。部署在边缘侧的智能业务终端作为边缘节点，具备交采能力，满足配电台区的各种信息接入需求，同时部署基于轻量化的Linux容器技术，根据各种业务场景灵活配置各类APP软件。云中心负责数据深度挖掘和高级业务的处理，对多个智能融合终端进行协同管理实现云边数据协同、业务协同、计算资源协同。
[0003]随着深入应用“云大物移智”等先进的配电物联网技术，从本质上可以助推配电网建设、运维、管理水平的提升，实现跨越式发展。配电物联网是传统工业技术与物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络形态，通过配电网设备间的全面互联、互通、互操作，具有能量流、信息流与业务流交互耦合的特征，能够实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化、智能化管理需求。但是，当前我国配电物联网建设正处于起步阶段，存在以下关键技术挑战：
①
传感器的覆盖不充分，电网仍存在监测盲区；
②
数据模型和通信标准没有统一，信息孤岛难以消除；
③
数据分析智能化程度低，供用电数据价值尚未被有效挖掘；
④
尚未建立有效的协作模型，多主体间协作机制尚未成熟等。
[0004]随着配电台区下的综合能源设备不断增加，智能业务终端积累了配用电环节产生的海量数据。由于这些数据具有处理逻辑复杂、结构多样、存储周期长等特点，造成云中心和边缘节点数据集成和共享的难度增加，降低了云边协同和监测运维的效率。数据共享成了电网实现资源集中管控、提升数据应用价值以及完善信息化建设进程中首要考虑的问题。当前电网企业虽然已经建成面向不同应用需求的业务数据中心，但在配电物联网云边协同治理台区典型业务的场景中，还未建立统一的信息模型机制，实现数据层面的集中管控、高度共享、协同治理，因此，需要在配电物联网中构建一套完善的数据共享体系。

技术实现思路

[0005]为提高电力物联网云中心和智能业务终端的数据处理效率，实现对物联网架构下配电台区异常工况的及时精细化诊断，本专利技术公开了一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，基于“云管边端”的配电物联网系统架构，使用轻量级的数据传输协议，建立智能业务终端内外数据交换规范，构建基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，并结合低压台区异常工况的业务场景，完成基于数据共享体系的配电台区异常工况诊断案例。
[0006]本专利技术遵循云中心和智能业务终端“集中管控、分类存储、统一应用”的原则，将智能业务终端从下至上分为数据接入层、数据集成层、边缘数据共享层、数据集市层、数据应用层和云端数据存储层，打通云中心与智能业务终端的数据壁垒，在边缘侧整合配电台区各类信息资源，降低云计算中心带宽的压力，减缓智能业务终端的计算资源需求，提高数据处理能力,使得诊断业务能快速响应，实现数据汇集和共享，提升数据价值创造能力，提高电网生产管理精益化水平。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。本专利技术提供了一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，包括：数据接入层、数据集成层、边缘数据共享层、数据集市层、数据应用层和云端数据存储层，其特征在于：
[0008]所述数据接入层包括实时数据接入模块、离线数据接入模块、设备参数接入模块，数据接入层与智能业务终端相连，采集配变、分支箱、户表、充电桩、分布式能源电网设备运行数据和设备参数，将采集的电网设备运行数据和设备参数分为实时数据、离线数据、设备参数，然后分别接入实时数据接入模块、离线数据接入模块和设备参数接入模块。
[0009]优选地，采用MQTT协议来完成各层级间数据的发送、接收操作，
[0010]所述MQTT协议包括三个角色：消息发布者、消息订阅者和MQTT服务器，前一层级的功能模块作为消息发布者通过MQTT服务器向数据中心发送格式统一的数据模型，同时，后一层级的功能模块作为消息订阅者配置好订阅接口信息，MQTT服务器匹配到订阅服务信息后，将数据中心共享的数据模型转发给消息订阅者，完成数据的共享过程，实现数据交互流程。
[0011]所述数据集成层包括数据溯源模块、多源汇集数据清洗模块、统计计算模块；整个数据集成层通过MQTT协议将多源汇集数据清洗模块进行后，以JSON发送到边缘数据共享层托管。
[0012]所述边缘数据共享层包括数据中心模块，数据中心模块用于实现数据短期存储，在数据中心模块中，将数据集成层上传的量测类对象、统计量类对象、参变量类对象、控制类对象以统一格式的数据模型表征，采用MQTT协议，将数据模型以接口的形式区分，按类别发布并储存在数据中心，实现数据共享交换。
[0013]所述数据集市层向边缘共享层发送所需的数据接口，接收边缘共享层发送的该接口下的数据，将接收到的实时数据和特征数据组合，上传到数据应用层。
[0014]所述数据应用层的功能模块根据业务需要，获取数据集市层对应的数据模型，对业务面向的场景进行决策分析，基于台区智能业务终端本地化计算和处置优势，实现边缘测就地的异常工况状态监测和快速响应治理。
[0015]所述云端数据存储层负责数据深度挖掘和高级业务的处理，智能业务终端将基于业务功能模块组装的数据集上传云端数据存储层存储，结合智能业务终端的业务实时数据，通过机器学习和深度学习算法进行异常工况的分类和预测。
[0016]所述实时数据包括传感器监测的实时环境数据：温度、湿度，以及智能电网设备采集到的实时电气数据：电压、电流、电能质量、有功功率、无功功率；
[0017]所述离线数据包括智能业务终端外部人为定时导入的未接入终端前的历史电气、环境数据和智能业务终端内部文件系统储存的接入终端后历史电气、环境数据日志；
[0018]所述设备参数包括电网设备参数信息和传感器参数信息。
[0019]所述数据溯源模块借鉴序列化存储的思想，将数据接入层收集到的各设备的实时数据、离线数据重排序，附上该设备本身的性能参数，再根据时间戳的大小储存在各自的表中；
[0020]所述多源汇集数据清洗模块基于数据溯源模块重排序后的时间序列数据进行数据清洗，应用数据挖掘中数据缺失值填补和异常值处理的相关方法，将数据进一步补充完整，提高数据准确性；
[0021]所述统计计算模块是根据专家常识，在数据溯源模块和多源汇集数据清洗模块模块整理完善好的数据表中人为地从时域和频域抽取出业务特征：异常持续时间和异常发生频率，通过统计学习的算法计算得到相关业务特征。
[0022]所述数据中心模块包括数据格式统一单元、数据短期存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，包括：数据接入层、数据集成层、边缘数据共享层、数据集市层、数据应用层和云端数据存储层，其特征在于：所述数据接入层包括实时数据接入模块、离线数据接入模块、设备参数接入模块，数据接入层与智能业务终端相连，采集配变、分支箱、户表、充电桩、分布式能源电网设备运行数据和设备参数，将采集的电网设备运行数据和设备参数分为实时数据、离线数据、设备参数，然后分别接入实时数据接入模块、离线数据接入模块和设备参数接入模块。2.根据权利要求1所述的一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，其特征在于：采用MQTT协议来完成各层级间数据的发送、接收操作，所述MQTT协议包括三个角色：消息发布者、消息订阅者和MQTT服务器，前一层级的功能模块作为消息发布者通过MQTT服务器向数据中心发送格式统一的数据模型，同时，后一层级的功能模块作为消息订阅者配置好订阅接口信息，MQTT服务器匹配到订阅服务信息后，将数据中心共享的数据模型转发给消息订阅者，完成数据的共享过程，实现数据交互流程。3.根据权利要求2所述的一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，其特征在于：所述数据集成层包括数据溯源模块、多源汇集数据清洗模块、统计计算模块；整个数据集成层通过MQTT协议将多源汇集数据清洗模块进行后，以JSON发送到边缘数据共享层托管。4.根据权利要求3所述的一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，其特征还在于：所述边缘数据共享层包括数据中心模块，数据中心模块用于实现数据短期存储，在数据中心模块中，将数据集成层上传的量测类对象、统计量类对象、参变量类对象、控制类对象以统一格式的数据模型表征，采用MQTT协议，将数据模型以接口的形式区分，按类别发布并储存在数据中心，实现数据共享交换。5.根据权利要求4所述的一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，其特征还在于：所述数据集市层向边缘共享层发送所需的数据接口，接收边缘共享层发送的该接口下的数据，将接收到的实时数据和特征数据组合，上传到数据应用层。6.根据权利要求5所述的一种基于台区智能业务终端边缘计算的数据共享系统，其特征还在于：所述数据应用层的功能模块根据业务需要，获取数据集市层对应的数据模型，对业务面向的场景进...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，郭祥富，毛万登，范敏，贺翔，田杨阳，郭志民，孟鑫余，赵健，袁少光，耿俊成，张小斐，马斌，魏小钊，冯楚瑞，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司重庆大学，
类型：发明
国别省市：