一种用于能源管理系统的数据管理方法、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种用于能源管理系统的数据管理方法、设备及存储介质，该方法包括：S1、确定单个节点的能量调度目标函数，初始化区块创建者；S2、采用内点法优化求解能量调度目标函数，得到单个节点中每个设备的最优能耗值；S3、计算单个节点单位时间段的能耗变化百分比PPC；S4、基于区块链技术共享各个节点单位时间段内的能耗变化百分比PPC，并进行阈值判断；S5、基于自适应加权平均共识机制，利用非线性优化函数优化各节点达成共识所需要的权重，对所选验证器进行验证；S6、构建进化博弈激励模型，基于货币奖励规则，计算各节点单位时间的货币奖励值；S7、进行信息整合，创建新的区块。与现有技术相比，本发明专利技术兼具电力消费者隐私保护与节能节约的需求。护与节能节约的需求。护与节能节约的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于能源管理系统的数据管理方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及数据处理
，尤其是涉及一种用于能源管理系统的数据管理方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]节约能源和隐私保护是能源管理过程中亟待解决的关键问题。传统能源管理系统通常设置一个中心节点，负责将其余节点信息进行汇总，进而采用负载均衡策略进行调控。由于传统能源管理系统具有中心化特点，从而使系统易受到恶意攻击，导致系统可靠性降低。同时，由于缺少对节点隐私信息的保护，导致使用者对信息获取的途径不信任，进而降低了使用热情。因此，实现可靠的去中心化管理以及加强节点信息的隐私保护是提高能源管理效率及可靠性的有效手段。区块链的去中心化管理依靠共识机制来实现。高效的共识机制使区块链上彼此不认识与不信任的节点实现通信协作，以及数据安全共享的目的。
[0003]目前，现有的区块链共识机制存在以下缺陷：
[0004]1)工作量证明机制(Proof of Work，PoW)：依赖大规模的复杂数学运算，因此达成共识过程复杂且效率低，容易造成资源浪费、交易确认时间长且可延展性差等问题。该机制的本质是算力，也可能导致记账权垄断问题，从而逐渐趋向中心化。
[0005]2)权益证明机制(Proof of Stake，PoS)：由于实现规则复杂，且具有较多不可控因素，容易出现安全漏洞和易受到攻击。如果一方持有半数以上的代币，即可实现对网络的完全控制，这意味着网络安全性可能受到损害。此外，该节点还有权阻止其他用户开采区块，违背区块链去中心化的本质特征。
[0006]3)股份授权证明机制(Delegated Proof of Stake，DPoS)：能够缩小参与验证和记账结点的数量，达到秒级的共识验证，并且在正常网络条件下区块链分叉的可能性极小，即使发生也可以在几分钟内得到解决。然而，该机制实现过程复杂，并且采用代理人模式，使其朝“弱中心化”或“部分中心化”的趋势发展。
[0007]4)实用拜占庭容错共识机制(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)：只能容忍系统总节点数1/3的恶意节点，因此，系统规模越大且节点数越多，系统承受的容错压力就越大，越容易出现安全问题，甚至可能导致延展性差、易受到女巫攻击的问题。
[0008]针对上述现有技术缺陷，亟需设计一种兼顾节能与保护隐私的用于能源管理系统的数据处理方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种兼顾节能与保护隐私的用于能源管理系统的数据管理方法、设备及存储介质。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于能源管理系统的数据管理方法，该方法包括以下步骤：
[0012]步骤S1、构建基于区块链的能量管理系统，对分布式节点建立能量消耗模型，确定单个节点的能量调度目标函数，并初始化区块创建者；
[0013]步骤S2、采用引入非线性优化函数的内点法对能量调度目标函数优化求解，得到单个节点中每个设备的最优能耗值；
[0014]步骤S3、基于最优能耗值，计算单个节点的最优调度能源消耗，进而求得单个节点单位时间段的能耗变化百分比PPC；
[0015]步骤S4、基于区块链技术将能量管理系统内各个节点单位时间段内的能耗变化百分比PPC进行共享，并进行阈值判断，若PPC大于设定阈值，则选取默认区块创建者，即下一个区块创建者为能量管理系统的聚合器aggregator，否则选取PPC值最小的节点作为区块创建者；
[0016]步骤S5、基于自适应加权平均共识机制，利用非线性优化函数优化各节点达成共识所需要的权重，得到相应的自适应加权矩阵，并对所选验证器进行验证，若验证通过，则执行步骤S6，否则返回步骤S4重新选择区块创建者；
[0017]步骤S6、构建进化博弈激励模型，基于货币奖励规则，计算各节点单位时间的货币奖励值；
[0018]步骤S7、进行信息整合，创建新的区块。
[0019]优选地，所述步骤S1中的基于区块链的能量管理系统包括设定数量的分布式节点，每个节点包括设定数量的设备。
[0020]优选地，所述单位时间为一个小时；
[0021]所述能源管理系统在24小时内共产生1个创始区块及23个有效区块。
[0022]优选地，所述步骤S1中单个节点的能量调度目标函数，数学表达式为：
[0023][0024]式中，λ
k
为第k小时的单位电价，为设备a在第k小时的能源消耗量，A为单个节点的设备集合，为第k小时单个节点产生的分布式能源。
[0025]优选地，所述步骤S3中单个节点单位时间段的能耗变化百分比PPC，数学表达式为：
[0026][0027]式中，分别为单个节点在第k+1、k小时的最优调度能源消耗。
[0028]优选地，所述步骤S4中基于区块链技术将能量管理系统内各个节点每小时的能耗变化百分比PPC进行共享，具体为：引入Cosmos框架对能量管理系统内各个节点每小时的能耗变化百分比PPC进行共享。
[0029]优选地，所述步骤S4中的设定阈值为0。
[0030]优选地，所述步骤S7中的信息包括区块头、哈希值、前一区块的哈希值、随机数、时间戳、单位时间内各节点的能耗变化百分比PPC、选择的区块创建者，以及每个节点的货币奖励值。
[0031]根据本专利技术的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述的方法。
[0032]根据本专利技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现任一项所述的方法。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0034]1)在能源管理系统中引入基于自适应平均共识机制的区块链技术，不仅可以避免中心化管理方式导致的可靠性及稳定性低等问题，同时，自适应平均共识机制中采用的去中心化管理方式还能有效提高系统弹性，以及使用不包含任何隐私数据信息的PPC值来有效保护使用者的隐私。
[0035]2)根据各节点的能源调度能力差异，结合进化博弈理论，采用不同的激励策略设计进化博弈激励模型，以满足选择最佳奖励策略的条件。进而根据优化策略设计货币奖励规则求解不同状态下节点的货币奖励值，对激励各节点节约能源具有重要的现实意义。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例
[0039]如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于能源管理系统的数据管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、构建基于区块链的能量管理系统，对分布式节点建立能量消耗模型，确定单个节点的能量调度目标函数，并初始化区块创建者；步骤S2、采用引入非线性优化函数的内点法对能量调度目标函数优化求解，得到单个节点中每个设备的最优能耗值；步骤S3、基于最优能耗值，计算单个节点的最优调度能源消耗，进而求得单个节点单位时间段的能耗变化百分比PPC；步骤S4、基于区块链技术将能量管理系统内各个节点单位时间段内的能耗变化百分比PPC进行共享，并进行阈值判断，若PPC大于设定阈值，则选取默认区块创建者，即下一个区块创建者为能量管理系统的聚合器aggregator，否则选取PPC值最小的节点作为区块创建者；步骤S5、基于自适应加权平均共识机制，利用非线性优化函数优化各节点达成共识所需要的权重，得到相应的自适应加权矩阵，并对所选验证器进行验证，若验证通过，则执行步骤S6，否则返回步骤S4重新选择区块创建者；步骤S6、构建进化博弈激励模型，基于货币奖励规则，计算各节点单位时间的货币奖励值；步骤S7、进行信息整合，创建新的区块。2.根据权利要求1所述的一种用于能源管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述步骤S1中的基于区块链的能量管理系统包括设定数量的分布式节点，每个节点包括设定数量的设备。3.根据权利要求1所述的一种用于能源管理系统的数据管理方法，其特征在于，所述单位时间为一个小时；所述能源管理系统在24小时内共产生1个创始区块及23个有效区块。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓晗，肖薇，李忘言，计春雷，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：