面向电力控制与采集业务的5G通信边缘计算装置及系统的制作方法

面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置及系统
技术领域
1.本发明涉及配网传感信息的传输技术领域，具体地涉及一种面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置及系统。


背景技术：

2.配电网是电力系统中供电使用的关键环节，承担着供电到户的关键任务，而其生产的安全性、可靠性、稳定性对社会生产影响巨大，配电网中的诸多二次设备，如继电保护、柱上开关、馈线开关、配电终端等设备能够对电网线路故障进行及时感知，同时丰富的物联网手段业务配电网生产控制提供了可靠有效的支撑手段，如视频监控、图像监控、温度监测、微气象监测、湿度监测、水侵监测等设备能够对配电线路周边进行全方位监测，然而配电网线路面临分布广、线路复杂等典型特征，传统光纤通信信道建设成本高、协调难度大，严重制约了智能化设备在配电网中的应用。
3.现有配电网管理将上述业务内容分为控制类业务与管理类业务两大类，且两类业务以分区、分域的形式进行分别管控，无法实现业务的混合采集与传输，且现有方案中多采用不同的传输介质完成不同业务的分类采集，以保证业务的隔离采集、传输、汇聚，造成了通信设备重复投入、人员运维难度增加、设备故障风险提升等问题。
4.配电网生产控制类业务与管理类业务在通信质量需求上差异较大，尤其是对于控制类业务要求传输可靠性在99.99％以上，通信时延水平在毫秒级，而管理类业务作为辅助业务场景，对时延、丢包等特性要求不敏感，能够完成业务数据采集即能够满足业务需求，因此既满足生产控制业务传输通信质量需求，同时满足管理类业务通信需求的技术方案在当前阶段存在空白和应用需求。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置及系统，该计算装置及系统能够提高配网设备的传感信息的传输效率。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置包括：
7.第一通信模块和第二通信模块，用于接收外部的配电网状态采集类业务信息，并将处理后所述业务信息发出；
8.第一业务数据加解密模块和第二业务数据加解密模块，分别与所述第一通信模块、第二通信模块连接，用于加密和解密所述业务信息；
9.无线信号探针模块，与所述第一通信模块和所述第二通信模块连接，用于获取所述第一通信模块和所述第二通信模块的当前信息传输有效带宽；
10.第一业务数据边缘计算模块和第二业务数据计算模块，分别与所述第一通信模块、第二通信模块连接，用于处理所述业务信息；
11.业务端口切换模块，与所述无线信号探针模块、所述第一通信模块、第二通信模
块、第一业务数据加解密模块、第二业务数据加解密模块、第一业务数据边缘计算模块和第二业务数据计算模块连接，用于动态分配当前业务信息的计算量。
12.可选地，所述第一业务数据加解密模块和第二业务数据加解密模块用于：
13.对接收到的所述业务信息执行解密操作；
14.对解密操作后的所述业务信息赋予时间序列以得到业务信息关于时间长度上的业务信息时序序列。
15.可选地，所述业务端口切换模块用于：
16.对所述第一业务数据加解密模块和所述第二业务数据加解密模块传输的业务信息时序序列执行时序对齐操作，以得到完整的业务信息时序序列。
17.可选地，所述业务端口切换模块用于：
18.获取所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块的当前计算频率；
19.根据公式(1)和公式(2)计算所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块的分配因子，
[0020][0021][0022]
其中，γ1、γ2分别为所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块的分配因子，cpu1和cpu2分别为所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块的当前计算频率。
[0023]
可选地，所述业务端口切换模块用于：
[0024]
将完整的业务信息时序序列划分为多个子序列；
[0025]
按照时间先后的顺序依次读取所述子序列；
[0026]
根据所述分配因子选择所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块，以处理所述子序列。
[0027]
可选地，所述业务端口切换模块用于：
[0028]
根据公式(3)和公式(4)计算所述第一通信模块和第二通信模块的综合带宽权重，
[0029][0030][0031]
其中，ξ1、ξ2分别为所述第一通信模块和所述第二通信模块的综合带宽权重，δ
x
为与所述第一通信模块和所述第二通信模块优先度相关的修正因子，trans
01
、trans
11
分别为所述第一通信模块和所述第二通信模块的当前有效带宽，ε
01
、ε
11
分别为所述第一通信模块和所述第二通信模块的当前有效带宽的权重因子，trans
02
、trans
12
分别为所述第一通信模块和所述第二通信模块的理论带宽，ε
02
、ε
12
为所述第一通信模块和所述第二通信模块的理论带宽的权重因子。
[0032]
可选地，所述业务端口切换模块用于：
[0033]
按照时间先后的顺序读取处理后的业务信息时序序列的子序列；
[0034]
按照所述综合带宽权重分配所述子序列，以控制所述第一通信模块和所述第二通信模块向外发送处理后的所述业务信息时序序列。
[0035]
可选地，所述计算装置还包括业务数据采集模块，所述业务数据采集模块与所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块连接，且用于外接至多个配网设备上的传感器，以接收所述传感器的采集数据。
[0036]
可选地，所述第一业务数据边缘计算模块和所述第二业务数据边缘计算模块用于根据所述采集数据和接收到的业务信息时序序列的子序列执行数据整合操作。
[0037]
另一方面，本发明还提供一种面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算系统，所述计算系统包括设置于现场的多个配网设备上的传感器和如上述任一所述的计算装置。
[0038]
通过上述技术方案，本发明提供的面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置及系统通过设置第一通信模块和第二通信模块，并采用业务端口切换模块对业务信息的业务信息时序序列进行动态分配。相较于现有技术中单纯的端口切换模式，能够最大程度上利用两个通信模块的当前网络。并且，该计算装置及系统由于针对业务信息时序序列，在第一业务数据加解密模块和第二业务数据加解密模块之间动态分配处理任务，使得该计算装置及系统具有更高的数据处理效率。
[0039]
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0040]
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
[0041]
图1是根据本发明的一个实施方式的面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置的结构框图；
[0042]
图2是根据本发明的一个实施方式的面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置的结构框图。
具体实施方式
[0043]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0044]
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置的结构框图。在该图1中，该计算装置可以包括第一通信模块01、第二通信模块11、第一业务数据加密模块02、第二业务数据加密模块12、无线信号探针模块03、第一业务数据边缘计算模块04、第二业务数据计算模块14以及业务端口切换模块05。
[0045]
在该图1中，第一通信模块01和第二通信模块11可以用于接收外部的配电网状态采集类业务信息，并将处理后业务信息发出至配网监测端的控制中心。第一业务数据加解密模块02和第二业务数据加解密模块12，分别与第一通信模块01、第二通信模块11连接，用于加密和解密用于与控制中心通信的业务信息。无线信号探针模块05可以与第一通信模块01和第二通信模块11连接，用于获取第一通信模块01和第二通信模块11的当前信息传输有
效带宽。第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据计算模块14可以分别与第一通信模块01、第二通信模块11连接，用于处理业务信息。业务端口切换模块05可以与无线信号探针模块03、第一通信模块01、第二通信模块11、第一业务数据加解密模块02、第二业务数据加解密模块12、第一业务数据边缘计算模块03和第二业务数据计算模块13连接，用于动态分配当前业务信息的计算量。
[0046]
在该如图1所示的计算装置中，为了将业务信息拆分成多个子序列，从而在工作时能够针对第一通信模块01、第二通信模块11、第一业务数据边缘计算模块04、第二业务数据边缘计算模块14的当前状态来进行动态分配处理任务，第一业务数据加解密模块02和第二业务数据加解密模块12可以对接收到的业务信息执行解密操作，并对解密操作后的业务信息赋予时间序列，以得到业务信息关于时间长度上的业务信息时序序列。
[0047]
业务端口切换模块05由于与第一业务数据加解密模块02和第二业务数据加解密模块12连接，在接收到两个业务信息时序序列后，可以首先对该第一业务数据加解密模块02和第二业务数据加解密模块12传输的业务信息时序序列执行时序对齐操作，以得到完整的业务信息时序序列。
[0048]
第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14均可以用于处理业务信息时序序列。但是实际在处理的过程中，由于第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14所采用的设备的差异，并且在计算的过程中，由于散热等因素，会导致第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的当前计算频率产生差异。此时，为了最大效率地利用该第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的计算资源，该业务端口切换模块05可以首先获取第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的当前计算频率；然后根据公式(1)和公式(2)计算第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的分配因子，
[0049][0050][0051]
其中，γ1、γ2分别为第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的分配因子，cpu1和cpu2分别为第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的当前计算频率。
[0052]
在计算出第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14的分配因子后，该业务端口切换模块05可以用于将完整的业务信息时序序列划分为多个子序列；然后按照时间先后的顺序依次读取子序列；最后根据分配因子选择第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14，以处理子序列。
[0053]
第一通信模块01和第二通信模块11一方面接收外部的业务信息，另一方面也需要向外部发送处理后的业务信息。但是，由于第一通信模块01和第二通信模块11本身所设置的位置、不同信号源的干扰，不同制式网络的波动特征等因素，在该计算装置实际工作时，第一通信模块01和第二通信模块11的上传速度会出现较为明显的差异。因此在该实施方式，该业务端口切换模块02可以用于根据公式(3)和公式(4)计算第一通信模块01和第二通信模块11的综合带宽权重，
[0054][0055][0056]
其中，ξ1、ξ2分别为第一通信模块01和第二通信模块11的综合带宽权重，δ
x
为与第一通信模块01和第二通信模块11优先度相关的修正因子，trans
01
、trans
11
分别为第一通信模块01和第二通信模块11的当前有效带宽，ε
01
、ε
11
分别为第一通信模块01和第二通信模块11的当前有效带宽的权重因子，trans
02
、trans
12
分别为第一通信模块01和第二通信模块11的理论带宽，ε
02
、ε
12
为第一通信模块01和第二通信模块11的理论带宽的权重因子。
[0057]
在计算出第一通信模块01和第二通信模块11的综合带宽权重后，业务端口切换模块05则可以先用于按照时间先后的顺序读取处理后的业务信息时序序列的子序列；再按照综合带宽权重分配子序列，以控制第一通信模块01和第二通信模块11向外发送处理后的业务信息时序序列。
[0058]
此外，为了确保该计算装置能够实时获取配网设备现场的环境条件，从而完成业务数据的整合计算(即数据整合操作)，如图2所示，该计算装置还可以包括业务数据采集模块06。该业务数据采集模块06可以与第一业务数据边缘计算模块04和第二业务数据边缘计算模块14连接，且用于外接至多个配网设备上的传感器，以接收传感器的采集数据。
[0059]
另一方面，本发明还提供一种面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算系统，所述计算系统包括设置于现场的多个配网设备上的传感器和如上述任一所述的计算装置。
[0060]
通过上述技术方案，本发明提供的面向电力控制与采集业务的5g通信边缘计算装置及系统通过设置第一通信模块和第二通信模块，并采用业务端口切换模块对业务信息的业务信息时序序列进行动态分配。相较于现有技术中单纯的端口切换模式，能够最大程度上利用两个通信模块的当前网络。并且，该计算装置及系统由于针对业务信息时序序列，在第一业务数据加解密模块和第二业务数据加解密模块之间动态分配处理任务，使得该计算装置及系统具有更高的数据处理效率。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0066]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0067]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0068]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0069]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。