面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法及装置与流程

本发明涉及电力物联网，尤其涉及一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法及装置。

背景技术：

1、随着物联网技术的发展，设备物联网在智能电网、智能家居以及工业自动化领域都有了广泛的应用。基于软件定义技术的电力物联网在逻辑上包含三层网络架构，即物联网设备层、边缘节点层和sdn(software defined network，软件定义网络)控制器层，具有灵活管理、接入能力广泛的特点。

2、然而，由于物联网设备的数量及物联网设备的业务需求数量均呈指数级增长，导致电力物联网在处理来自不同物联设备的业务需求时不够灵活高效，耗费了大量的时间和储蓄资源。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法及装置，以解决现有技术在处理来自不同物联设备的业务需求时，不够高效灵活的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，该电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，该方法应用于该sdn控制器，该包括：

3、获取电力物联系统的拓扑结构、具有业务需求的物联网设备集合以及拓扑结构中每条链路对应的剩余带宽资源，并构造状态矩阵；

4、将具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵输入预设的深度强化模型，得到深度强化模型输出的动作矩阵，其中，动作矩阵中每个具有业务需求的物联网设备对应一个边缘计算设备和一条路由；

5、根据动作矩阵为每个具有业务需求的物联网设备选择相应的边缘计算设备和路由。

6、在一种可能的实现方式中，构造状态矩阵包括：

7、根据电力物联系统的拓扑结构和拓扑结构中每条链路对应的剩余带宽资源，构造状态矩阵；

8、状态矩阵为：

9、

10、其中，s表示状态矩阵，nj1和nj2分别表示第j条链路两端的节点，bj表示第j条链路的剩余带宽资源，|e|表示拓扑结构中所有链路的总数量。

11、在一种可能的实现方式中，动作矩阵为：

12、

13、其中，a表示动作矩阵，u表示具有业务需求的物联网设备集合，i表示边缘计算设备集合，表示第g个物联网设备和第h个边缘计算设备能否通过第k条路由线路链接，m表示拓扑结构中路由线路的数量。

14、在一种可能的实现方式中，将具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵输入预设的深度强化模型，得到深度强化模型输出的动作矩阵，包括：

15、基于具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵，为每个具有业务需求的物联网设备选择一个边缘计算设备和相应的路由，得到动作矩阵；

16、计算执行动作矩阵后的状态矩阵；

17、计算执行动作矩阵后对应的奖励值，并根据奖励值判断预设的深度强化模型是否收敛；

18、当预设的深度强化模型未收敛时，将状态矩阵、动作矩阵、奖励值和执行动作矩阵后的状态矩阵构造为四元组，并将四元组存入深度强化模型的经验回放池中，并基于经验回放池重新得到新的动作矩阵，并跳转到“基于具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵，为每个具有业务需求的物联网设备选择一个边缘计算设备和相应的路由，得到动作矩阵”的步骤；

19、当预设的深度强化模型收敛时，输出动作矩阵。

20、在一种可能的实现方式中，奖励值通过下式计算：

21、

22、其中，r表示奖励值，pdi表示从物联网设备nd链接到边缘计算设备ni的路由集合，表示从物联网设备nd通过第k条路由链接到边缘计算设备ni，fuv表示链路euv对应的链路故障率。

23、在一种可能的实现方式中，计算执行动作矩阵后的状态矩阵，包括：

24、根据状态矩阵和动作矩阵，计算执行动作矩阵后每条链路对应的剩余带宽资源；

25、根据执行动作矩阵后每条链路对应的剩余带宽资源，得到执行动作矩阵后的状态矩阵；

26、该方法还包括：

27、获取拓扑结构中每条链路对应的链路故障率，以及拓扑结构中的路由集合。

28、第二方面，本发明实施例提供了一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择装置，电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，装置包括：

29、获取模块，用于获取电力物联系统的拓扑结构、具有业务需求的物联网设备集合以及拓扑结构中每条链路对应的剩余带宽资源，并构造状态矩阵；

30、计算模块，用于将具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵输入预设的深度强化模型，得到深度强化模型输出的动作矩阵，其中，动作矩阵中每个具有业务需求的物联网设备对应一个边缘计算设备和一条路由；

31、选择模块，用于根据动作矩阵为每个具有业务需求的物联网设备选择相应的边缘计算设备和路由。

32、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法的步骤。

33、第四方面，本发明实施例提供了一种电力物联系统，该电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，该sdn控制器中包括如上的第三方面所述的电子设备。

34、第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法的步骤。

35、本发明实施例提供一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法及装置，通过获取所述电力物联系统的拓扑结构、具有业务需求的物联网设备集合以及拓扑结构中每条链路对应的剩余带宽资源，来构造状态矩阵，接着将具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵输入预设的深度强化模型，为每个具有业务需求的物联网设备选择一个边缘计算设备和一条路由，得到含有路由选择结果和边缘计算设备选择结果的动作矩阵，最后根据动作矩阵选择目标边缘计算设备和目标路由，将具有业务需求的物联网设备通过目标路由链接到目标边缘计算设备。本发明实施例能够结合电力物联系统的拓扑结构和剩余带宽资源，考虑电力物联网的实际状态，为每个具有业务需求的物联网设备选择合适的路由和边缘计算设备，高效灵活，节省了电力物联系统的业务处理时间。

技术特征：

1.一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，所述方法应用于所述sdn控制器，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述构造状态矩阵包括：

3.根据权利要求1所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述动作矩阵为：

4.根据权利要求1所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述将所述具有业务需求的物联网设备集合和所述状态矩阵输入预设的深度强化模型，得到所述深度强化模型输出的动作矩阵，包括：

5.根据权利要求4所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述奖励值通过下式计算：

6.根据权利要求4所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法，其特征在于，所述计算执行所述动作矩阵后的状态矩阵，包括：

7.一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择装置，其特征在于，所述电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，所述装置包括：

8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法的步骤。

9.一种电力物联系统，其特征在于，所述电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和sdn控制器，其特征在于，所述sdn控制器包括如上的权利要求9所述的电子设备。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述的面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种面向电力物联系统的路由和边缘计算设备选择方法及装置。该电力物联系统包括多个物联网设备、多个边缘计算设备和SDN控制器，该方法包括：获取电力物联系统的拓扑结构、具有业务需求的物联网设备集合以及拓扑结构中每条链路对应的剩余带宽资源，并构造状态矩阵，将具有业务需求的物联网设备集合和状态矩阵输入预设的深度强化模型，得到深度强化模型输出的动作矩阵，其中，动作矩阵中每个具有业务需求的物联网设备对应一个边缘计算设备和一条路由。本发明能够结合电力物联系统的拓扑结构和剩余带宽资源，为每个具有业务需求的物联网设备选择合适的路由和边缘计算设备，高效灵活，节省了电力物联系统的业务处理时间。

技术研发人员：吴军英,张鹏飞,路欣,王思宁,刘玮,刘宏,祝文君,王佳楠,薛冰,刘佳宜,杨清海
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15