一种物联网环境下的电力数据传输控制系统及方法与流程

1.本发明涉及物联网技术领域，具体为一种物联网环境下的电力数据传输控制系统及方法。


背景技术：

2.现代社会信息化高度发达，电力通信网络保证家庭电力系统的安全稳定运行，在信息化和互联网技术不断的发展下，电力系统越发便捷，电力系统一直走在信息发展的前端；同时信息化技术和互联网技术不断发展的情况下，电力系统遭受外部风险攻击的程度随之提升；传统的电力数据系统主要有智能电表、集中器和信息管理控制系统组成，以信息管理控制系统为核心，以集中器为次级核心，智能电表为与用户直接相关联的采集终端，由于系统存在严重的等级核心，且数据之间不存在共享，当某一个节点存在问题，此时很容易出现数据丢失或者数据重复，造成电力数据系统单点崩溃，影响整个电力数据系统的正常运行；另一方面，目前基于物联网的智能家居的生态复杂，百花齐放，想要实现全屋不同智能家具的个性化定制是很难的，单一的品牌不能满足全部的需求，但是不同生态的智能家居很难实现融合，如何兼容数据是一个难题，另一方面，不同的智能终端设备的控制系统很多，功能繁多，即使是同一生态对应不同的设备也会有不同的控制系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种物联网环境下的电力数据传输控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
5.一种物联网环境下的电力数据传输控制方法，所述电力数据传输控制方法具体步骤包括：
6.步骤一：根据智能终端设备建立次级控制系统；
7.步骤二：所述次级控制系统采集控制智能终端设备的设备数据和指令；
8.步骤三：所述次级控制系统结构化存储设备数据，并对设备数据进行清洗
9.步骤四：所述次级控制系统实现次级控制系统之间的通信；
10.步骤五：所述次级控制系统采集智能终端设备的指令，分析指令目标，基于次级控制系统之间的通信完成指令。
11.在智能终端设备上建立次级控制系统，可以根据需要人工设置智能终端设备分级满足不同场景的使用，次级控制系统之间相互通信完成数据备份避免设备故障或突然断电导致数据丢失，影响电力数据传输控制系统的正常运行；次级控制系统之间对等通信，形成通信闭环，避免系统输入导致的数据篡改，次级控制系统可以单独形成一个闭环，比如，以房间为序建立的次级控制系统，每个房间的智能设备可以仅仅接收本房间的次级控制系统控制，当次级控制系统不接受通信，每个房间都可以形成数据孤岛，有效的保护每个房间的设备数据避免信息泄露。
12.所述步骤一建立次级控制系统的方式包括：建立智能终端设备的清单，所述清单包括智能终端设备、智能终端设备的房间、智能终端设备的随机码和智能终端设备的分级，以房间为序，同一房间建立一个次级控制系统。
13.建立次级控制系统的方式可以直接使用以房间为序，或者通过设置设备分级建立符合自己需求的智能终端设备的场景应用。
14.所述步骤一建立次级控制系统的方式还包括：以智能终端设备分级为序，同一分级建立一个次级控制系统；
15.所述智能终端设备的分级具体方法为：
16.1)可产生高温的智能终端设备为一级；具体包括厨房智能家电、高温熨挂机、吹风机和卷发棒等可能产生高温，可能造成火灾隐患的智能终端设备。
17.2)安全监控智能终端设备为二级；具体包括智能门锁、智能摄像头等安全监控只能终端设备。
18.3)智能娱乐智能终端设备为三级；例如：智能音箱智能麦克风等娱乐设备。
19.4)非一级非二级非三级智能终端设备为四级。
20.所述次级控制系统包括终端设备数据采集模块、终端设备数据清洗模块、次级控制系统通信模块和指令控制模块；
21.次级控制系统是实现全屋智能终端设备生态融合的基石，通过次级控制系统集中智能终端设备的设备数据和指令，通过电力数据展现不同设备的用电，从而反映不同设备的状态和检测数据异常，次级控制系统之间相互通信，实现全屋智能终端设备和次级控制系统的数据备份，避免数据丢失影响系统的运行；
22.更重要的是，通过次级控制系统之间的通信可以完成不同房间不同分级的智能设备之间的相互控制，以房间为序建立的次级控制系统，洗浴间的镜子不需要考虑生态和实际房间的距离与卧室的空调建立稳定的通信，就可以实现洗浴间的镜子控制卧室的空调，现有的技术中，当洗浴间的镜子使用蓝牙与外界通信，那么需要卧室的空调同样具有蓝牙模块，并且卧室的空调和洗浴间的镜子在蓝牙连接的有效范围内。
23.所述终端设备数据采集模块采集智能终端设备的设备数据并传输至终端设备数据清洗模块，所述设备数据包括设备状态、设备检测数据和电力数据；如果智能终端设备耗电方式为电池，则所述电力数据输出智能终端设备的电池剩余电量；如果智能终端设备耗电方式为交流电，则所述电力数据输出终端设备的用电量；所述终端设备数据采集模块采集智能终端设备的指令输入指令控制模块；
24.所述终端设备数据清洗模块结构化存储设备数据，并对设备数据进行清洗；将设备数据信息转化为可以分析的数据，同时归一化并清洗数据，进一步的提高存储数据质量
25.所述次级控制系统通信模块实现次级控制系统之间的通信；
26.所述指令控制模块分析指令目标地址，通过次级控制系统完成指令。
27.所述终端设备数据清洗模块结构化存储设备数据具体内容为：
28.所述设备状态结构化存储，所述设备状态整数型存储；
29.所述电力数据具体计算公式为：
[0030][0031]
其中，δec表示电池剩余电量差值，pr表示电池的价格，
∝
表示转换系数，tc表示电池总电量，ec
t
表示智能终端设备的用电量，ec
′
表示电力数据归一化数值；
[0032]
所述转换系数为当地的平均一度电的电价。
[0033]
归一化不同智能终端设备用电数据，实现不同用电方式的智能终端设备统一度量。
[0034]
所述终端设备数据清洗模块数据清洗的具体内容包括：
[0035]
step 1.1：所述终端设备数据清洗模块设置时间窗口t和波动阈值ε；
[0036]
step 1.2：所述终端设备数据清洗模块输出智能终端设备的一个时间窗口的电力数据；
[0037]
step 1.3：计算智能终端设备单位时间电力数据波动，具体的计算公式为：
[0038][0039]
其中，ec
′
t
表示t时刻电力数据归一化数值，df表示单位时间电力数据波动；
[0040]
step 1.4：当单位时间智能终端设备电力数据超出波动范围[(-ε),ε]，进一步判断单位时间电力数据波动是否异常；
[0041]
step 1.5：计算t时间窗口t时刻电力数据波动，具体的计算公式为：
[0042][0043]
其中，ec
′
t
表示t时间窗口输出的电力数据归一化数值，df
t
表示t时间窗口t时刻电力数据波动；
[0044]
step 1.6：当智能终端设备t时间窗口t时刻电力数据波动超出波动范围[(-ε),ε]，输出智能终端设备t时刻电力数据波动异常，将智能终端设备t时刻电力数据置为零；
[0045]
step 1.7：当智能终端设备电力数据为零，置对应时刻的设备检测数据为零。
[0046]
当设备用电异常时，此时的设备的运行不稳定存在问题的，那么设备的运行和检测数据常常是不准确的，通过检测设备异常用电情况，有效的清洗设备的运行检测数据，有效的提高智能设备的运行可靠性和次级控制系统存储的数据的质量，避免存储浪费；同时，所述次级控制系统只关注于他所控制的电气数据，运算的过程中，多个数据并行运算，不会因为设备终端本身的算力，抛弃不提要的特征信息，提升计算能力。
[0047]
所述次级控制系统通信模块实现次级控制系统之间的通信的具体内容包括：所述次级控制系统通信模块基于点对点传输实现通信，所述次级控制系统生成唯一id，所述次级控制系统通信模块记录通信信息和备份记录，所述通信信息包括上一级次级控制系统id和下一级次级控制系统id，所述备份记录包括所有次级控制系统内的智能终端设备的设备数据和智能终端设备的指令，所述次级控制系统根据id与上一级次级控制系统、下一级次级控制系统连接，所述次级控制系统第一个次级控制系统与最后一个次级控制系统首尾连接形成完整的闭环通信网络。
[0048]
所述次级控制系统之间通过点对点数据传输实现通信，次级控制系统之间是对等关系，次级控制系统在没有接入通信时，可以形成数据孤岛，避免数据被入侵或者泄露；当次级控制系统接入通信，次级控制系统形成完成的通信闭环，实现数据备份和全屋智能终端设备的连接和控制。
[0049]
所述指令控制模块分析指令目标地址通过次级控制系统完成指令具体内容包括：所述指令控制模块接收智能终端设备指令，存储指令，并分析指令目标，通过次级控制系统通信模块与指令目标所在的次级控制系统建立通信，向与指令目标所在的次级控制系统发送指令，当指令目标根据指令发生状态变化，指令目标所在的次级控制系统向发送指令的次级控制系统发出指令完成信号，所述指令目标所在的次级控制系统与发送指令的次级控制系统记录指令完成过程。
[0050]
所述指令控制模块先存储指令再进行指令完成，避免指令完成过程中可能出现的通信数据丢失，所述指令目标所在的次级控制系统与发送指令的次级控制系统记录指令完成过程，相互形成指令完成证明，可以有效的避免数据篡改和问题的追踪和溯源。
[0051]
一种物联网环境下的电力数据传输控制系统，所述电力数据控制系统包括智能终端设备、次级控制系统和场景控制模块；
[0052]
所述智能终端设备上传设备数据和指令，并接受指令返回完成指令后的设备数据；
[0053]
所述次级控制系统控制智能终端设备，收集智能终端设备数据，并完成数据备份，所述次级控制系统包括终端设备数据采集模块、终端设备数据清洗模块、次级控制系统通信模块和指令控制模块；
[0054]
所述终端设备数据采集模块采集智能终端的设备数据，所述设备的设备状态、电力数据和设备检测数据，所述设备检测数据为智能终端设备所有运行的数据；
[0055]
所述终端设备数据清洗模块结构存储智能终端设备的设备数据和设备指令完成过程，所述终端设备数据清洗模块基于智能终端设备的电力数据判断设备检测数据是否存在异常，清洗异常数据；
[0056]
所述次级控制系统通信模块基于点对点传输实现通信，所述次级控制系统形成通信环链，所述次级控制系统之间通过次级控制系统通信模块备份数据，传输指令并返回指令完成情况；
[0057]
所述指令控制模块接收指令，分析指令目标，实现不同智能终端设备之间相互控制。
[0058]
所述场景控制模块根据建立次级控制系统的方式，建立用户使用场景，固定智能终端设备指令，通过基于次级控制系统输出智能终端设备的用电情况，形成用电图表。
[0059]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：在智能终端设备上建立次级控制系统，可以根据需要人工设置智能终端设备分级满足不同场景的使用，次级控制系统之间相互通信完成数据备份避免设备故障或突然断电导致数据丢失，影响电力数据传输控制系统的正常运行；次级控制系统之间对等通信，形成通信闭环，避免系统输入导致的数据篡改，同时次级控制系统可以单独形成一个数据孤岛，当次级控制系统不接受通信，每个房间都可以形成数据孤岛，有效的保护每个房间的设备数据避免信息泄露；
[0060]
本发明在所有智能终端设备中找到共性，统一用电数据，通过用电异常清洗智能
终端设备的运行和监测数据，提高智能终端设备的可靠性，降低存储和计算成本；
[0061]
本发明有效提过数据的安全性和可靠性，降低网络入侵的风险，提供信息使用的安全性，有效的保障物联网电力控制传输系统的安全性，提高物联网电力控制传输系统的经济效益。
附图说明
[0062]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0063]
图1是本发明一种物联网环境下的电力数据传输控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0064]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065]
请参阅图1，本发明提供技术方案：实施例一：
[0066]
一种物联网环境下的电力数据传输控制方法，电力数据传输控制方法具体步骤包括：
[0067]
步骤一：根据智能终端设备建立次级控制系统；
[0068]
步骤二：次级控制系统采集控制智能终端设备的设备数据和指令；
[0069]
步骤三：次级控制系统结构化存储设备数据，并对设备数据进行清洗
[0070]
步骤四：次级控制系统实现次级控制系统之间的通信；
[0071]
步骤五：次级控制系统采集智能终端设备的指令，分析指令目标，基于次级控制系统之间的通信完成指令。
[0072]
在智能终端设备上建立次级控制系统，可以根据需要人工设置智能终端设备分级满足不同场景的使用，次级控制系统之间相互通信完成数据备份避免设备故障或突然断电导致数据丢失，影响电力数据传输控制系统的正常运行；次级控制系统之间对等通信，形成通信闭环，避免系统输入导致的数据篡改，次级控制系统可以单独形成一个闭环，比如，以房间为序建立的次级控制系统，每个房间的智能设备可以仅仅接收本房间的次级控制系统控制，当次级控制系统不接受通信，每个房间都可以形成数据孤岛，有效的保护每个房间的设备数据避免信息泄露。
[0073]
步骤一建立次级控制系统的方式包括：建立智能终端设备的清单，清单包括智能终端设备、智能终端设备的房间、智能终端设备的随机码和智能终端设备的分级，以房间为序，同一房间建立一个次级控制系统。
[0074]
建立次级控制系统的方式可以直接使用以房间为序，或者通过设置设备分级建立符合自己需求的智能终端设备的场景应用。
[0075]
步骤一建立次级控制系统的方式还包括：以智能终端设备分级为序，同一分级建立一个次级控制系统；
[0076]
智能终端设备的分级具体方法为：
[0077]
1)可产生高温的智能终端设备为一级；具体包括厨房智能家电、高温熨挂机、吹风机和卷发棒等可能产生高温，可能造成火灾隐患的智能终端设备。
[0078]
2)安全监控智能终端设备为二级；具体包括智能门锁、智能摄像头等安全监控只能终端设备。
[0079]
3)智能娱乐智能终端设备为三级；例如：智能音箱智能麦克风等娱乐设备。
[0080]
4)非一级非二级非三级智能终端设备为四级。
[0081]
次级控制系统包括终端设备数据采集模块、终端设备数据清洗模块、次级控制系统通信模块和指令控制模块；
[0082]
次级控制系统是实现全屋智能终端设备生态融合的基石，通过次级控制系统集中智能终端设备的设备数据和指令，通过电力数据展现不同设备的用电，从而反映不同设备的状态和检测数据异常，次级控制系统之间相互通信，实现全屋智能终端设备和次级控制系统的数据备份，避免数据丢失影响系统的运行；
[0083]
更重要的是，通过次级控制系统之间的通信可以完成不同房间不同分级的智能设备之间的相互控制，以房间为序建立的次级控制系统，洗浴间的镜子不需要考虑生态和实际房间的距离与卧室的空调建立稳定的通信，就可以实现洗浴间的镜子控制卧室的空调，现有的技术中，当洗浴间的镜子使用蓝牙与外界通信，那么需要卧室的空调同样具有蓝牙模块，并且卧室的空调和洗浴间的镜子在蓝牙连接的有效范围内。
[0084]
终端设备数据采集模块采集智能终端设备的设备数据并传输至终端设备数据清洗模块，设备数据包括设备状态、设备检测数据和电力数据；如果智能终端设备耗电方式为电池，则电力数据输出智能终端设备的电池剩余电量；如果智能终端设备耗电方式为交流电，则电力数据输出终端设备的用电量；终端设备数据采集模块采集智能终端设备的指令输入指令控制模块；
[0085]
终端设备数据清洗模块结构化存储设备数据，并对设备数据进行清洗；将设备数据信息转化为可以分析的数据，同时归一化并清洗数据，进一步的提高存储数据质量
[0086]
次级控制系统通信模块实现次级控制系统之间的通信；
[0087]
指令控制模块分析指令目标地址，通过次级控制系统完成指令。
[0088]
终端设备数据清洗模块结构化存储设备数据具体内容为：
[0089]
设备状态结构化存储，设备状态整数型存储；
[0090]
电力数据具体计算公式为：
[0091][0092]
其中，δec表示电池剩余电量差值，pr表示电池的价格，
∝
表示转换系数，tc表示电池总电量，ec
t
表示智能终端设备的用电量，ec
′
表示电力数据归一化数值；
[0093]
转换系数为当地的平均一度电的电价。
[0094]
归一化不同智能终端设备用电数据，实现不同用电方式的智能终端设备统一度量。
[0095]
终端设备数据清洗模块数据清洗的具体内容包括：
[0096]
step 1.1：终端设备数据清洗模块设置时间窗口t和波动阈值ε；
[0097]
step 1.2：终端设备数据清洗模块输出智能终端设备的一个时间窗口的电力数据；
[0098]
step 1.3：计算智能终端设备单位时间电力数据波动，具体的计算公式为：
[0099][0100]
其中，ec
′
t
表示t时刻电力数据归一化数值，df表示单位时间电力数据波动；
[0101]
step 1.4：当单位时间智能终端设备电力数据超出波动范围[(-ε),ε]，进一步判断单位时间电力数据波动是否异常；
[0102]
step 1.5：计算t时间窗口t时刻电力数据波动，具体的计算公式为：
[0103][0104]
其中，ec
′
t
表示t时间窗口输出的电力数据归一化数值，df
t
表示t时间窗口t时刻电力数据波动；
[0105]
step 1.6：当智能终端设备t时间窗口t时刻电力数据波动超出波动范围[(-ε),ε]，输出智能终端设备t时刻电力数据波动异常，将智能终端设备t时刻电力数据置为零；
[0106]
step 1.7：当智能终端设备电力数据为零，置对应时刻的设备检测数据为零。
[0107]
当设备用电异常时，此时的设备的运行不稳定存在问题的，那么设备的运行和检测数据常常是不准确的，通过检测设备异常用电情况，有效的清洗设备的运行检测数据，有效的提高智能设备的运行可靠性和次级控制系统存储的数据的质量，避免存储浪费；同时，次级控制系统只关注于他所控制的电气数据，运算的过程中，多个数据并行运算，不会因为设备终端本身的算力，抛弃不提要的特征信息，提升计算能力。
[0108]
次级控制系统通信模块实现次级控制系统之间的通信的具体内容包括：次级控制系统通信模块基于点对点传输实现通信，次级控制系统生成唯一id，次级控制系统通信模块记录通信信息和备份记录，通信信息包括上一级次级控制系统id和下一级次级控制系统id，备份记录包括所有次级控制系统内的智能终端设备的设备数据和智能终端设备的指令，次级控制系统根据id与上一级次级控制系统、下一级次级控制系统连接，次级控制系统第一个次级控制系统与最后一个次级控制系统首尾连接形成完整的闭环通信网络。
[0109]
次级控制系统之间通过点对点数据传输实现通信，次级控制系统之间是对等关系，次级控制系统在没有接入通信时，可以形成数据孤岛，避免数据被入侵或者泄露；当次级控制系统接入通信，次级控制系统形成完成的通信闭环，实现数据备份和全屋智能终端设备的连接和控制。
[0110]
指令控制模块分析指令目标地址通过次级控制系统完成指令具体内容包括：指令控制模块接收智能终端设备指令，存储指令，并分析指令目标，通过次级控制系统通信模块与指令目标所在的次级控制系统建立通信，向与指令目标所在的次级控制系统发送指令，当指令目标根据指令发生状态变化，指令目标所在的次级控制系统向发送指令的次级控制系统发出指令完成信号，指令目标所在的次级控制系统与发送指令的次级控制系统记录指令完成过程。
[0111]
指令控制模块先存储指令再进行指令完成，避免指令完成过程中可能出现的通信
数据丢失，指令目标所在的次级控制系统与发送指令的次级控制系统记录指令完成过程，相互形成指令完成证明，可以有效的避免数据篡改和问题的追踪和溯源。
[0112]
一种物联网环境下的电力数据传输控制系统，电力数据控制系统包括智能终端设备、次级控制系统和场景控制模块；
[0113]
智能终端设备上传设备数据和指令，并接受指令返回完成指令后的设备数据；
[0114]
次级控制系统控制智能终端设备，收集智能终端设备数据，并完成数据备份，次级控制系统包括终端设备数据采集模块、终端设备数据清洗模块、次级控制系统通信模块和指令控制模块；
[0115]
终端设备数据采集模块采集智能终端的设备数据，设备的设备状态、电力数据和设备检测数据，设备检测数据为智能终端设备所有运行的数据；
[0116]
终端设备数据清洗模块结构存储智能终端设备的设备数据和设备指令完成过程，终端设备数据清洗模块基于智能终端设备的电力数据判断设备检测数据是否存在异常，清洗异常数据；
[0117]
次级控制系统通信模块基于点对点传输实现通信，次级控制系统形成通信环链，次级控制系统之间通过次级控制系统通信模块备份数据，传输指令并返回指令完成情况；
[0118]
指令控制模块接收指令，分析指令目标，实现不同智能终端设备之间相互控制。
[0119]
场景控制模块根据建立次级控制系统的方式，建立用户使用场景，固定智能终端设备指令，通过基于次级控制系统输出智能终端设备的用电情况，形成用电图表。
[0120]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备所固有的要素。
[0121]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。