泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法分析

崔孟陽，王會琳，薛保星，高曉麗

（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的井噴式增長對邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，數(shù)據(jù)處理過程應(yīng)當(dāng)按照電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用效果，選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法，來為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供保障。但在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理過程中，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的安全性有待提高等問題。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的重要性

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是指圍繞電力系統(tǒng)的各個(gè)工作部分或者環(huán)節(jié)，同時(shí)充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)工作部分的移動互聯(lián)、人機(jī)交互等功能，并且此系統(tǒng)具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征，屬于智慧服務(wù)系統(tǒng)這一范疇，主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)。其中，感知層主要在電網(wǎng)電力系統(tǒng)前期建設(shè)上統(tǒng)一通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并擴(kuò)展信息接收的范圍，注重對電力系統(tǒng)的信息采集。特別是電力采集類的電表、互感器、集中器、環(huán)境狀態(tài)的傳感器以及實(shí)物ID等設(shè)備，都是感知層建設(shè)的核心部分，承擔(dān)著信息采集的重任[1]。網(wǎng)絡(luò)層是指建立電力系統(tǒng)各部分設(shè)備的連接網(wǎng)，將電力無線專網(wǎng)全面鋪開，增加網(wǎng)中的數(shù)據(jù)終端連接數(shù)量，同時(shí)將較為分散的區(qū)域進(jìn)行聯(lián)結(jié)。網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用也使得服務(wù)器等通信產(chǎn)品的需求急劇增長，并且也推動了電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器的擴(kuò)容，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。平臺層的建設(shè)內(nèi)容主要包括一體化云平臺、物聯(lián)管理中心、全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心、企業(yè)中臺等。通過對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的建設(shè)，可以有效實(shí)現(xiàn)海量電力數(shù)據(jù)終端的物聯(lián)管理，實(shí)現(xiàn)各類采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用，并充分挖掘所采集數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，提升平臺的支撐能力，對聯(lián)接在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的電力設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理，從而提升數(shù)據(jù)處理效率，有效促進(jìn)平臺的開放與共享。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)的問題

2.1 邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理過程的反應(yīng)時(shí)間不符合要求

在泛在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用過程中，由于其承載數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)感知以及數(shù)據(jù)處理等工作的重任，因此需要對其反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行合理設(shè)定。但在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理過程中，由于邊緣節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理的反應(yīng)時(shí)間不符合要求，使得數(shù)據(jù)處理方法無法在大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)揮應(yīng)有的作用，限制了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)

任何數(shù)據(jù)的處理都離不開明確的處理標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)橹挥芯哂忻鞔_的處理標(biāo)準(zhǔn)，那處理人員才能夠根據(jù)要求對電力物聯(lián)網(wǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，避免處理問題的出現(xiàn)。但是就當(dāng)前電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理來看，數(shù)據(jù)處理方法缺乏明確的處理標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可能使得部分電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理人員在數(shù)據(jù)處理中出現(xiàn)數(shù)據(jù)處理失誤問題。

2.3 數(shù)據(jù)處理過程的安全性有待提高

除了反應(yīng)時(shí)間不符合要求以及數(shù)據(jù)處理方法缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)之外，安全性有待提高也是數(shù)據(jù)處理過程中容易出現(xiàn)的問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對新能源——負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測和功率預(yù)測系統(tǒng)以及電力調(diào)度系統(tǒng)有著重要的意義。但在其實(shí)際應(yīng)用過程中，由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)涉及到的信息較多，使得其安全性難以得到保證，影響泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用效率。

3 如何更好地應(yīng)用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法

3.1 合理設(shè)置邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理過程的反應(yīng)時(shí)間

要想更好地應(yīng)用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法，首先需要做的是合理設(shè)置數(shù)據(jù)處理過程的反應(yīng)時(shí)間。數(shù)據(jù)處理經(jīng)常采用的方法是利用bloom濾波器作為邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)自適應(yīng)分類機(jī)制。由于UEP-IoT數(shù)據(jù)包括IoT數(shù)據(jù)與非IoT數(shù)據(jù)兩種類型，因此需要邊緣節(jié)點(diǎn)對此類數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識分類，但此種方法會降低正向誤檢概率。若采用云計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，會導(dǎo)致通信的時(shí)間延遲過大，反應(yīng)時(shí)間不符合數(shù)據(jù)處理的要求，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)范圍拓展至泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一范圍時(shí)，單一的數(shù)據(jù)統(tǒng)一準(zhǔn)則將不再適用，所以需要合理設(shè)置數(shù)據(jù)處理過程的反應(yīng)時(shí)間。

例如，在利用計(jì)數(shù)bloom濾波器進(jìn)行邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要在邊緣數(shù)據(jù)辨識分類時(shí)增加數(shù)據(jù)插入與刪除環(huán)節(jié)。這樣可以有效改善原有bloom濾波器的靜態(tài)存儲與查詢結(jié)合特性，將其特征比特位拓展成為一個(gè)計(jì)數(shù)器，并根據(jù)邊緣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行計(jì)數(shù)操作，提高正向誤檢概率。特別是對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)數(shù)據(jù)變化情況來說，其存儲與查詢特性將會根據(jù)數(shù)據(jù)變化的情況進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，通過檢測信息的標(biāo)記位來識別該信息是否處在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，來提升檢索速度并節(jié)省存儲空間，以節(jié)省數(shù)據(jù)處理與反應(yīng)的時(shí)間，并減少通信的時(shí)間延遲[2]。

3.2 為數(shù)據(jù)處理方法制定明確的標(biāo)準(zhǔn)

另一個(gè)需要采取的措施是為數(shù)據(jù)處理方法制定明確的標(biāo)準(zhǔn)。邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法主要包括文件尾EOF插件機(jī)制以及邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)副本管理方法。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)文件不僅包括IoT與非IoT數(shù)據(jù)類型，還包括文件的長度以及在文件上的標(biāo)志位。文件尾EOF插件主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)文件的結(jié)尾，通過識別文件上的標(biāo)志位來控制文件的結(jié)束，此種方式主要針對文件在硬件上的存儲不夠連續(xù)。而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，文件尾EOF插件機(jī)制的工作過程為首先對經(jīng)過bloom濾波器處理后的文件數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，其次該機(jī)制會根據(jù)IoT與非IoT兩種數(shù)據(jù)類型設(shè)置不同的奇偶校驗(yàn)位，通過檢驗(yàn)奇偶校驗(yàn)碼中“1”的個(gè)數(shù)來確定數(shù)據(jù)是否正確。由于數(shù)據(jù)文件在傳輸過程中有被惡意篡改的可能性，因此需要根據(jù)文件特點(diǎn)設(shè)定不同的標(biāo)志位，確保文件的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。通過為數(shù)據(jù)處理方法制定明確的標(biāo)準(zhǔn)，可以為數(shù)據(jù)處理方法的應(yīng)用提供依據(jù)與保障。

在對邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)副本管理方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，首先需要對存儲在系統(tǒng)中的文件進(jìn)行唯一的資源標(biāo)識，通過SHA-1算法對該文件在存儲系統(tǒng)中的位置進(jìn)行計(jì)算。其次，結(jié)合該文件所在存儲系統(tǒng)的位置，在主計(jì)算節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的環(huán)上尋找存儲簇，同時(shí)將文件按照相同的尺寸進(jìn)行分割、編號，使其成為數(shù)據(jù)塊，通過向主計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)出存儲請求，得到相關(guān)節(jié)點(diǎn)的存儲信息，將數(shù)據(jù)塊存儲至相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中。最后，經(jīng)過節(jié)點(diǎn)的存儲之后，數(shù)據(jù)的各項(xiàng)信息，如資源標(biāo)識、名稱以及存儲位置會存儲至節(jié)點(diǎn)中，并創(chuàng)建兩份副本，重復(fù)上述過程，返回存儲結(jié)果。只有為數(shù)據(jù)計(jì)算方法的每一個(gè)環(huán)節(jié)制定明確的標(biāo)準(zhǔn)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)才可以真正地發(fā)揮作用。

3.3 提高數(shù)據(jù)處理過程的安全性

除了合理設(shè)置反應(yīng)時(shí)間以及為數(shù)據(jù)處理方法制定明確的標(biāo)準(zhǔn)之外，提高數(shù)據(jù)處理過程的準(zhǔn)確性也是促進(jìn)其應(yīng)用的重要措施。通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法的正確應(yīng)用，可以有效提高電力系統(tǒng)的安全性。數(shù)據(jù)處理主要是針對泛在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心負(fù)擔(dān)過大而進(jìn)行的數(shù)據(jù)運(yùn)算，其可以將數(shù)據(jù)計(jì)算分析功能拓展至網(wǎng)絡(luò)邊緣部分，減小中心區(qū)域的數(shù)據(jù)分析計(jì)算壓力，同時(shí)邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理還具有延時(shí)較低的特點(diǎn)，可以對邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析與運(yùn)算。

感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法需要設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)類型感知機(jī)制，以提高邊緣節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)邊緣的自適應(yīng)辨識。通過邊緣節(jié)點(diǎn)對UEP-IoT數(shù)據(jù)的感知自適應(yīng)辨識，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)傳輸壓力。此外，根據(jù)UEP-IoT數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)處理方法對其進(jìn)行自適應(yīng)存儲管理，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理要求[3]。

4 結(jié) 論

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)感知自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理方法可以為電力系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)以及通信狀況。隨著安全性與準(zhǔn)確性的提高，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將在電力調(diào)度以及人機(jī)交互等方面持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，為電力系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮作用。