[發(fā)明專利]一種輕量級(jí)集成區(qū)塊鏈的電力邊緣計(jì)算系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110805953.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN113486015A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;楊斌;江波;江麗;楊濤;曹艷;謝明;胡林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力有限公司黃石供電公司;北京博研中能科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F16/22
• 分類號(hào): G06F16/22;G06F16/27;G06F21/60;G06F21/64
• 代理公司: 黃石市三益專利商標(biāo)事務(wù)所 42109
• 代理人: 程愷

本發(fā)明是一種輕量級(jí)集成區(qū)塊鏈的電力邊緣計(jì)算系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、信用共識(shí)層及應(yīng)用層，數(shù)據(jù)采集層采用簇狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)包括若干層子節(jié)點(diǎn)和位于最上層的父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)均設(shè)有邊緣計(jì)算終端；信用共識(shí)層包括數(shù)據(jù)一致性評(píng)估模塊、數(shù)據(jù)可信度模塊及數(shù)據(jù)完整性評(píng)估模塊，信用共識(shí)層用于使部分去中心化的分布式節(jié)點(diǎn)能夠針對(duì)不同類型電網(wǎng)數(shù)據(jù)迅速達(dá)成共識(shí)，為應(yīng)用層的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供支持；應(yīng)用層封裝的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)的發(fā)送、接受的控制指令以及數(shù)據(jù)處理計(jì)算，提供向上和向下的服務(wù)；本發(fā)明解決了電力系統(tǒng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中數(shù)以億計(jì)的數(shù)據(jù)采集終端數(shù)據(jù)準(zhǔn)確匯聚的問題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的一致性、防篡改、完整性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種輕量級(jí)集成區(qū)塊鏈的電力邊緣計(jì)算系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)電力終端采集到的數(shù)據(jù)將傳輸?shù)街髡窘y(tǒng)一處理。但隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，接入的終端設(shè)備和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量不斷增多，數(shù)據(jù)的傳輸和處理將耗費(fèi)大量的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算資源，且無法滿足時(shí)延和安全性的需求。由此，全面擴(kuò)大邊緣計(jì)算在感知層的應(yīng)用，是國家電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必由之路。

在技術(shù)領(lǐng)域來看，國家電網(wǎng)提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)體系，實(shí)際分為“云、管、邊、端”四個(gè)層面。所謂的“云”是指物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)云，“管”則是指有線/無線通訊方式，“邊”是指邊緣計(jì)算，“端”則涵蓋了智能傳感、智能終端和智能設(shè)備。邊緣計(jì)算邊是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求，是構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

然而，電網(wǎng)系統(tǒng)在“發(fā)輸變配用”各個(gè)層面均有復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，現(xiàn)有的邊緣計(jì)算終端往往需針對(duì)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，采集本地?cái)?shù)據(jù)并且在本地進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，然后將統(tǒng)計(jì)、分析結(jié)果匯聚到核心云進(jìn)行統(tǒng)一呈現(xiàn)、統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)分析。目前，現(xiàn)有的研究在終端計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等方面開展了大量的研究和實(shí)踐工作，但是面對(duì)海量的物聯(lián)網(wǎng)終端，不同的設(shè)備廠家、運(yùn)維人員、技術(shù)專家和管理人員都會(huì)是數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者和應(yīng)用者，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交互和同步，都需要保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性來保障，甚至有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)必須可追溯，對(duì)數(shù)據(jù)同步權(quán)限、實(shí)時(shí)性等方面提出了不同的要求，這些要求都是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的邊緣計(jì)算終端僅僅用于數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和傳輸，但是對(duì)數(shù)據(jù)的可信度沒有考慮，尤其是數(shù)據(jù)在整個(gè)采集上傳的鏈條中如何保證數(shù)據(jù)不被人為改動(dòng)，對(duì)于構(gòu)建穩(wěn)定、可靠、可信的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了更好的滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可追溯、數(shù)據(jù)同步權(quán)限、實(shí)時(shí)性等方面的要求，提供一種輕量級(jí)集成區(qū)塊鏈的電力邊緣計(jì)算系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的具體方案是：一種輕量級(jí)集成區(qū)塊鏈的電力邊緣計(jì)算系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、信用共識(shí)層及應(yīng)用層，數(shù)據(jù)采集層采用簇狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)包括若干層子節(jié)點(diǎn)和位于最上層的父節(jié)點(diǎn)，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)均設(shè)有邊緣計(jì)算終端；信用共識(shí)層包括數(shù)據(jù)一致性評(píng)估模塊、數(shù)據(jù)可信度模塊及數(shù)據(jù)完整性評(píng)估模塊，信用共識(shí)層用于使部分去中心化的分布式節(jié)點(diǎn)能夠針對(duì)不同類型電網(wǎng)數(shù)據(jù)迅速達(dá)成共識(shí)，為應(yīng)用層的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供支持；應(yīng)用層封裝的應(yīng)用包括數(shù)據(jù)的發(fā)送、接受的控制指令以及數(shù)據(jù)處理計(jì)算，提供向上和向下的服務(wù)。

本發(fā)明包括邊緣計(jì)算終端包括MCU模塊和多協(xié)議數(shù)據(jù)采集模塊，多協(xié)議數(shù)據(jù)采集模塊與MCU模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，MCU模塊集成了數(shù)據(jù)緩存模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊和聯(lián)盟鏈模塊。

本發(fā)明所述聯(lián)盟鏈模塊包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體，區(qū)塊頭用于存放區(qū)塊的識(shí)別信息，包括區(qū)塊ID、時(shí)間戳、梅克爾根、Trokia哈希、簽名、地址、標(biāo)識(shí)符、區(qū)塊大小；區(qū)塊體用于存放數(shù)據(jù)包，包括設(shè)備信息、密鑰處理、數(shù)據(jù)辨識(shí)、發(fā)送模式、鎖定時(shí)間。

本發(fā)明所述多協(xié)議數(shù)據(jù)采集模塊可通過RJ45、USB、光纖、RS485、RS232、WIFI、LORA、藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。