一种梯级水电站安全防护系统及方法技术方案

本申请提供一种梯级水电站安全防护系统及方法，该系统包括：若干个水电站终端和边缘服务器；水电站终端用于采集水电站的工况监测数据，并将工况监测数据发送到边缘服务器；边缘服务器用于接收工况监测数据，根据工况监测数据，确定水电站的安全预警结果，当安全预警结果表征水电站存在安全风险时，生成相应的安全防护策略，并将安全防护策略发送至水电站终端；水电站终端按照安全防护策略，将计算任务迁移至对应的目标边缘服务器执行。上述方案提供的系统，通过利用边缘服务器进行水电站的安全防护，边缘服务器与水电站终端之间的通信距离较短，减小了数据传输的延时，从而保证了对梯级水电站安全防护的及时性。梯级水电站安全防护的及时性。梯级水电站安全防护的及时性。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级水电站安全防护系统及方法


[0001]本申请涉及分布式计算
，尤其涉及一种梯级水电站安全防护系统及方法。

技术介绍

[0002]梯级水电站是沿天然河流方向开发的呈梯级分布的水电站，由于天然河流流域的自然环境复杂多变，且梯级水电站多为无人值守，因此如何对梯级水电站进行安全防护成为了重点研究内容。
[0003]在现有技术中，通常由水电站终端将水电站监控数据发送到云端，云端根据得到的监控数据对该水电站进行相应的安全预警，并采集相应的安全防护措施。
[0004]但是，云端的数据传输带宽受限，水电站终端与云端之间的数据传输存在较大的延时，现有技术无法保证对梯级水电站安全防护的及时性。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种梯级水电站安全防护系统及方法，以解决现有技术无法保证对梯级水电站安全防护的及时性等缺陷。
[0006]本申请第一个方面提供一种梯级水电站安全防护系统，包括：若干个水电站终端和边缘服务器；
[0007]所述水电站终端用于采集水电站的工况监测数据，并将所述工况监测数据发送到所述边缘服务器；
[0008]所述边缘服务器用于接收所述工况监测数据，根据所述工况监测数据，确定所述水电站的安全预警结果，当所述安全预警结果表征所述水电站存在安全风险时，生成相应的安全防护策略，并将所述安全防护策略发送至所述水电站终端；
[0009]所述水电站终端按照所述安全防护策略，将计算任务迁移至对应的目标边缘服务器执行。
[0010]可选的，所述边缘服务器，具体用于：
[0011]对所述工况监测数据进行数据预处理，得目标工况监测数据；
[0012]提取所述目标工况监测数据的数据特征，得到对应的工况监测特征；
[0013]基于预设的风险预警模型，根据所述工况监测特征，确定所述水电站的安全预警结果；
[0014]其中，所述安全预警结果至少包括风险类型和风险发育程度。
[0015]可选的，各所述水电站终端与所述边缘服务器之间通过基站进行数据通信，所述安全防护策略包括当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间的目标通信路径，所述边缘服务器，具体用于：
[0016]当所述安全预警结果表征所述水电站存在安全风险时，基于预设的收益效用函数，根据所述基站为所有所述水电站终端分配的无线通信资源得到的网络收益、所述目标
边缘服务器为当前水电站终端提供通信服务得到的收益、目标边缘服务器为当前水电站终端提供计算服务得到的收益和数据通信成本，确定当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间采用不同通信路径时产生的收益效用值；
[0017]将最大收益效用值对应的通信路径，确定为所述目标通信路径。
[0018]可选的，所述边缘服务器，具体用于：
[0019]基于如下公式，确定当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间采用不同通信路径时产生的收益效用值：
[0020][0021]其中，W表示所述收益效用值，n表示水电站终端的总量，z
n
表示当前水电站终端，Z
n
表示水电站终端集合，w1表示所述基站为所有所述水电站终端分配的无线通信资源得到的网络收益，w2表示目标边缘服务器为当前水电站终端提供通信服务得到的收益，γ表示目标边缘服务器为当前水电站终端提供计算服务得到的收益，表示当前水电站终端对计算任务的分配路径对应的频谱变量，表示所述目标边缘服务器为水电站终端提供通信服务和通信资源的频谱变量，u表示预设的效用函数，T(j)表示当前水电站终端的时间成本，E(j)表示耗电成本，所述数据通信成本包括所述时间成本和耗电成本。
[0022]可选的，所述安全防护策略包括所述目标边缘服务器的标识信息，所述边缘服务器，具体用于：
[0023]根据各所述边缘服务器的成本、计算资源总量和通信资源总量，以及当前水电站终端所需要的周期数和分配的单信道数量，确定所述当前水电站终端采用不同边缘服务器执行计算任务时产生的价值密度比；
[0024]将最高价值密度比对应的边缘服务器，确定为所述目标边缘服务器；
[0025]将所述目标边缘服务器的标识信息添加到所述安全防护策略。
[0026]可选的，所述边缘服务器，具体用于：
[0027]基于如下公式，确定所述当前水电站终端采用不同边缘服务器执行计算任务时产生的价值密度比：
[0028][0029][0030][0031][0032]其中，P(j)表示所述价值密度比，P(j)
t
表示所述计算任务从当前水电站终端j迁移到边缘服务器执行的服务成本，P(j)
c
表示所述计算任务从当前水电站终端j迁移到边缘
服务器执行的计算成本，所述成本包括所述服务成本和计算成本，b
j
表示所述当前水电站终端分配的单信道数量，f
j
表示所述当前水电站终端所需要的周期数，c1表示所述边缘服务器通信资源总量，c2表示所述边缘服务器的计算资源总量。
[0033]可选的，所述系统还包括云端，所述边缘服务器，还用于：
[0034]根据所述安全风险的溯源和诱因解析结果，确定所述安全风险的风险影响范围；
[0035]根据所述风险影响范围的大小，判断当前水电站终端和各所述边缘服务器是否具备对所述计算任务的计算能力；
[0036]若所述当前水电站终端和各所述边缘服务器均不具备对所述计算任务的计算能力，则将所述计算任务迁移至云端；
[0037]所述云端用于接收并执行所述计算任务，将任务执行结果反馈至所述当前水电站终端。
[0038]可选的，所述目标边缘服务器，具体用于：
[0039]按照预设的调度目标和约束条件，执行所述计算任务，得到任务执行结果；
[0040]对所述任务执行结果进行可行性与合理性的验证，当确定所述任务执行结果通过验证时，将所述任务执行结果反馈至当前水电站终端。
[0041]可选的，所述系统还包括：
[0042]聚合服务器，用于汇集所有所述边缘服务器的计算模型，并对所有所述计算模型进行优化训练，得到更新后的计算模型，将所述更新后的计算模型重新下发给各所述边缘服务器。
[0043]本申请第二个方面提供一种梯级水电站安全防护方法，包括：
[0044]获取水电站的工况监测数据；
[0045]根据所述工况监测数据，确定所述水电站的安全预警结果；
[0046]当所述安全预警结果表征所述水电站存在安全风险时，生成相应的安全防护策略，并将所述安全防护策略发送至对应的水电站终端，以使所述水电站终端按照所述安全防护策略，将计算任务迁移至对应的目标边缘服务器执行。
[0047]本申请技术方案，具有如下优点：
[0048]本申请提供一种梯级水电站安全防护系统及方法，该系统包括：若干个水电站终端和边缘服务器；水电站终端用于采集水电站的工况监测数据，并将工况监测数据发送到边缘服务器；边缘服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级水电站安全防护系统，其特征在于，包括：若干个水电站终端和边缘服务器；所述水电站终端用于采集水电站的工况监测数据，并将所述工况监测数据发送到所述边缘服务器；所述边缘服务器用于接收所述工况监测数据，根据所述工况监测数据，确定所述水电站的安全预警结果，当所述安全预警结果表征所述水电站存在安全风险时，生成相应的安全防护策略，并将所述安全防护策略发送至所述水电站终端；所述水电站终端按照所述安全防护策略，将计算任务迁移至对应的目标边缘服务器执行。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘服务器，具体用于：对所述工况监测数据进行数据预处理，得目标工况监测数据；提取所述目标工况监测数据的数据特征，得到对应的工况监测特征；基于预设的风险预警模型，根据所述工况监测特征，确定所述水电站的安全预警结果；其中，所述安全预警结果至少包括风险类型和风险发育程度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各所述水电站终端与所述边缘服务器之间通过基站进行数据通信，所述安全防护策略包括当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间的目标通信路径，所述边缘服务器，具体用于：当所述安全预警结果表征所述水电站存在安全风险时，基于预设的收益效用函数，根据所述基站为所有所述水电站终端分配的无线通信资源得到的网络收益、所述目标边缘服务器为当前水电站终端提供通信服务得到的收益、目标边缘服务器为当前水电站终端提供计算服务得到的收益和数据通信成本，确定当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间采用不同通信路径时产生的收益效用值；将最大收益效用值对应的通信路径，确定为所述目标通信路径。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述边缘服务器，具体用于：基于如下公式，确定当前水电站终端与所述目标边缘服务器之间采用不同通信路径时产生的收益效用值：其中，W表示所述收益效用值，n表示水电站终端的总量，z
n
表示当前水电站终端，Z
n
表示水电站终端集合，w1表示所述基站为所有所述水电站终端分配的无线通信资源得到的网络收益，w2表示目标边缘服务器为当前水电站终端提供通信服务得到的收益，γ表示目标边缘服务器为当前水电站终端提供计算服务得到的收益，表示当前水电站终端对计算任务的分配路径对应的频谱变量，表示所述目标边缘服务器为水电站终端提供通信服务和通信资源的频谱变量，u表示预设的效用函数，T(j)表示当前水电站终端的时间成本，E(j)表示耗电成本，所述数据通信成本包括所述时间成本和耗电成本。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全防护策略包括所述目标边缘服务器的标识信息，所述边缘服务器，具体用于：根据各...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴会超，尚毅梓，李晓飞，尚领，蒋定国，刘志武，段沛，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：