【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及设备需求监测，具体为一种基于边缘计算的设备需求监测系统及方法。
技术介绍
1、边缘计算是一种将计算、存储和网络资源靠近数据源或最终用户的分布式计算模型，在边缘计算中，计算任务和数据处理可以在离数据产生地点更近的位置上进行，而不是依赖于传统的云计算中；边缘计算的优势在于减少数据传输的延迟和网络拥塞，提高数据处理和应用的效率，它可以支持实时应用，如物联网设备、智能城市等；在充电桩需求监测中，边缘设备可以对充电桩的使用数据进行实时采集和处理，包括充电桩的状态、功率需求、充电时长等信息，这样可以实时了解充电桩的使用情况和负荷需求，并根据需求调整充电桩的运行状态和资源分配；电网的电力资源是有限的，用户在使用电力的过程中也有一定的责任来维持电网的稳定性，如何根据电网负荷情况和需求调整充电桩功率成为一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于边缘计算的设备需求监测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、在本专利技术的一个方面，提供一种基于边缘计算的设备需求监测系统，包括：数据采集模块、边缘计算节点、边缘存储节点、边缘计算中心和充电桩，所述数据采集模块的输出端与所述边缘计算节点和所述边缘存储节点的输入端相互连接，用于采集充电桩的实时数据和电网负荷数据；所述边缘计算节点的输出端与所述充电桩和所述边缘计算中心的输入端相互连接，对充电桩的实时数据进行处理和分析，监控充电桩的充电状态，基于优先级排序调整正在被使用的充电桩的功率，基于调整后的充
3、具体地，所述边缘计算节点还包括身份识别单元、结算单元、通信单元和分析单元，所述身份识别单元用于对用户身份进行识别，确定用户的计费方式，为调整充电桩的充电功率提供支撑；所述结算单元根据用户身份和充电记录进行结算和收费；所述通信单元通过通信协议与电车进行通信，确定电车的剩余电量和续航里程；所述分析单元，根据电车的剩余电量、续航里程、电网负荷情况和车主的身份，控制充电桩的充电功率。
4、具体地，所述边缘计算平台包括任务分配单元、隐私保护单元和安全单元；所述任务分配单元根据充电需求和所述边缘计算节点的负载情况，为边缘计算节点分配充电任务；所述隐私保护单元对充电桩的隐私进行保护，对充电桩的数据和数据传输通道进行加密，同时限制数据访问权限，只允许通过身份识别的用户或者设备访问自身在使用充电桩时产生的数据；所述安全单元定期对边缘设备进行漏洞检测，通过安全更新保证边缘设备的安全性。
5、具体地，所述数据采集模块还包括定位单元和功率测量单元，所述定位单元用于确定充电桩区域与其他充电桩区域之间的距离，所述功率测量单元包括智能电表和功率仪表，所述智能电表用于测量充电桩区域内所有充电桩的功率，所述功率仪表用于测量单个充电桩的功率。
6、在本专利技术的另一个方面，提供一种基于边缘计算的设备需求监测方法，具体包括以下步骤：
7、s5-1，构建边缘计算框架；
8、s5-2，对用户进行身份识别，用户通过识别后确定计费标准；
9、s5-3，获取电网负荷数据和充电数据，所述充电数据包括电车数据和充电桩数据，所述电车数据包括电车与其他充电桩区域之间的距离、电车的剩余电量和续航里程数据，所述电车与其他充电桩区域之间的距离为充电桩与其他充电桩区域之间的距离，所述充电桩数据指充电桩的使用率；
10、s5-4，根据身份识别结果，若边缘存储节点中存在用户的历史充电数据时，则获取用户的历史充电数据后进入s5-5；若不存在，则直接进入s5-5；
11、s5-5，基于电车数据和用户的历史充电数据确定用户的充电需求，当不存在用户的历史充电数据时，根据电车数据确定用户充电需求；
12、s5-6，基于电网负荷数据、用户充电需求和充电桩使用率，调整充电桩的充电功率为电车进行充电；
13、s5-7，完成充电后，根据用户身份和充电记录进行结算和收费，并存储本次充电记录。
14、具体地，构建边缘计算框架包括以下步骤：
15、s6-1，选择边缘设备，包括边缘计算节点、边缘存储节点、边缘计算中心和测量仪器；
16、s6-2，将边缘设备部署到充电桩区域；
17、s6-3，建立边缘设备与云平台之间的网络连接，边缘设备之间的网络连接，实现云端和边缘设备之间的数据交互和协作；
18、s6-4，选择边缘设备的操作系统和软件架构，软件架构包括容器化技术组件、容器编排工具、边缘计算平台和数据处理工具；
19、s6-5，将充电桩的应用程序容器化，通过容器编排工具部署到边缘设备中；
20、s6-6，通过监控工具和管理工具远程管理和更新边缘设备。
21、在步骤s5-5中，所述确定用户的充电需求包括以下分析步骤：
22、s7-1，判断用户的历史充电记录数量是否小于2，若小于，则进入s7-3，若不小于，则获取用户的历史充电记录数据，包括开始充电时电车剩余电量、结束充电时电车剩余电量和充电时间，进入s7-2；
23、s7-2，按照时间先后顺序对用户的历史充电记录数据进行排序，计算出用户相邻两次充电的电量差，所述电量差为前一次用户完成充电时的剩余电量与后一次用户开始充电时的剩余电量的差值，计算出所有电量差的平均值a和充电时间的平均值t；
24、若用户的历史充电记录数量少于2，则无法提供参考；当用户在同一充电桩区域多次进行充电时，可根据用户相邻两次充电时电车的电量差，大致确定用户单次需要补充的电量，根据用户在充电桩区域内的历史平均充电时间，可以判断用户来的充电桩区域时是否非常急需快速补充电量；
25、s7-3，获取本次充电时电车当前的剩余电量x、续航里程y和与其他充电桩区域之间的距离z，计算出用户的充电需求cj，j的取值范围是[1,m]之间的正整数，m是正在充电的电车的数量，；式中e为修正值，当用户的历史充电记录数量小于2时，e为0，当用户的历史充电记录数量不小于2时，e=(a-x)/t，结束。
26、无论如何，剩余电量x和续航里程y都不会等于0，因此和不会取到无穷大，为了消除量纲的影响，、、和e都采用标准化之后的数据计算充电需求，的标准化步骤为：，式中为标准化之前的数据，为所有的最小值，为所有最大值，、和e以类似方式进行标准化；
27、用户充电时位于充电桩附近，因此用户与其余充电桩区域的距离可以利用充电桩与其他充电桩区域之间的距离替代；用户的电车剩余电量和续航里程越少，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、边缘计算节点、边缘存储节点、边缘计算中心和充电桩，所述数据采集模块的输出端与所述边缘计算节点和所述边缘存储节点的输入端相互连接，用于采集充电桩的实时数据和电网负荷数据；所述边缘计算节点的输出端与所述充电桩和所述边缘计算中心的输入端相互连接，对充电桩的实时数据进行处理和分析，监控充电桩的充电状态，基于优先级排序调整正在被使用的充电桩的功率，基于调整后的充电桩功率得到总差值，对总差值进行二次分配得到新的充电功率；所述边缘存储节点的输出端与所述边缘计算节点的输入端相互连接，用于存储充电桩的实时数据；所述边缘计算中心上部署边缘计算平台，所述边缘计算平台用于对所述边缘计算节点的资源进行管理，提供边缘计算节点的运行环境；所述充电桩与电网相连接，通过电网获取电能供给，提供充电接口，为用户电车进行充电，并根据所述边缘计算节点的输出调整充电功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，所述边缘计算节点还包括身份识别单元、结算单元、通信单元和分析单元，所述身份识别单元用于对用户身份进
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，所述边缘计算平台包括任务分配单元、隐私保护单元和安全单元；所述任务分配单元根据充电需求和所述边缘计算节点的负载情况，为边缘计算节点分配充电任务；所述隐私保护单元对充电桩的隐私进行保护，对充电桩的数据和数据传输通道进行加密，同时限制数据访问权限，只允许通过身份识别的用户或者设备访问自身在使用充电桩时产生的数据；所述安全单元定期对边缘设备进行漏洞检测，通过安全更新保证边缘设备的安全性。
4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括定位单元和功率测量单元，所述定位单元用于确定充电桩区域与其他充电桩区域之间的距离，所述功率测量单元包括智能电表和功率仪表，所述智能电表用于测量充电桩区域内所有充电桩的功率，所述功率仪表用于测量单个充电桩的功率。
5.一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，在步骤S5-1中，所述构建边缘计算框架包括以下步骤：
7.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，在步骤S5-5中，所述确定用户的充电需求包括以下分析步骤：
8.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，在步骤S5-6中，所述充电桩使用率通过以下方式进行确定：
9.根据权利要求8所述的一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，在步骤S5-6中，所述调整充电桩的充电功率为电车进行充电包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于边缘计算的设备需求监测方法，其特征在于，在步骤S9-4中，进行二次分配包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、边缘计算节点、边缘存储节点、边缘计算中心和充电桩，所述数据采集模块的输出端与所述边缘计算节点和所述边缘存储节点的输入端相互连接，用于采集充电桩的实时数据和电网负荷数据；所述边缘计算节点的输出端与所述充电桩和所述边缘计算中心的输入端相互连接，对充电桩的实时数据进行处理和分析，监控充电桩的充电状态，基于优先级排序调整正在被使用的充电桩的功率，基于调整后的充电桩功率得到总差值，对总差值进行二次分配得到新的充电功率；所述边缘存储节点的输出端与所述边缘计算节点的输入端相互连接，用于存储充电桩的实时数据；所述边缘计算中心上部署边缘计算平台，所述边缘计算平台用于对所述边缘计算节点的资源进行管理，提供边缘计算节点的运行环境；所述充电桩与电网相连接，通过电网获取电能供给，提供充电接口，为用户电车进行充电，并根据所述边缘计算节点的输出调整充电功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，所述边缘计算节点还包括身份识别单元、结算单元、通信单元和分析单元，所述身份识别单元用于对用户身份进行识别，确定用户的计费方式，为调整充电桩的充电功率提供支撑；所述结算单元根据用户身份和充电记录进行结算和收费；所述通信单元通过通信协议与电车进行通信，确定电车的剩余电量和续航里程；所述分析单元，根据电车的剩余电量、续航里程、电网负荷情况和车主的身份，控制充电桩的充电功率。
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的设备需求监测系统，其特征在于，所述边缘计算平台包括任务分配单元、隐私保护单元和安全单元；所述任务分配单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘恢，曹阳，何源，汪彦，黄斌，孙瑶，
申请(专利权)人：江苏智融能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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