[發明專利]基于云邊協同控制的CPSS系統、調控方法和應用

在審

• 申請號: 202211201380.6
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115587732A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 徐辰冠;肖楚鵬;周超;江城;王忠東;王振宇;王奎;李悅;許靜;余夢;朱亮亮
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院有限公司;國網電力科學研究院武漢能效測評有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國家電網有限公司;國網江蘇省電力有限公司營銷服務中心
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q50/06;G16Y10/35;G16Y40/30;H04L67/10;H04L67/12;H04L67/125;H04Q9/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿

本發明涉及一種基于云邊協同控制的CPSS系統、調控方法和應用，所述系統包括物理層、信息層、社會層；物理層用于采集用戶的用電信息及發電物理設備的發電信息，并將信息上傳至信息層，并執行調度指令，將執行結果反饋至信息層；信息層用于接受用電信息和發電信息，同時運用云邊協同技術對用電信息和發電信息進行處理和計算，根據計算結果進行決策模擬，生成調度指令和引導指令，并分別送至物理層和用戶層，并根據信息層和用戶層反饋的執行結果優化模擬決策；社會層包括運營商和用戶，運營商用于執行引導指令對用戶的用電行為進行調整，并將執行結果反饋至信息層。通過云邊協同技術，減輕云端計算壓力，能夠快速解決用戶與運營商之間的供應關系。

技術領域

本發明涉及控制系統與CPSS領域，具體涉及一種基于云邊協同控制的CPSS系統、調控方法和應用。

背景技術

社會信息物理融合系統(cyber-physical-social systems)是由物理系統(Physical System)、包括人的社會系統(Social System)、連接二者的信息系統(CyberSystem)所共同構成的一類復雜系統。當前，信息物理融合系統(CPS)主要是以工程復雜性為主要研究對象，已經成為了全球研究的熱點之一，并且在交通、國防、能源、醫療和大型建筑設施等復雜系統應用領域，取得了很好的研究成果和應用效益。CPSS是在CPS概念的基礎上，將復雜系統的人和社會因素加人到其管理和控制的范圍。CPSS將研究范圍擴展到社會系統，它通過智能化的人機交互方式實現人員組織和物理系統的有機結合，有望實現各類復雜系統的完整管理和控制。

近年來，以高可靠、易擴展、資源共享等為特點的云計算技術，在越來越多的領域得以應用。國家電網公司電力調控中心規劃建設了物理分布、邏輯統一的調控云平臺，目標是實現調控云平臺資源靈活調配、服務高效集成、應用便捷開發、數據智能利用。然而，在調控云建設過程中，接入的數據種類和數據量呈爆發式增長，為云中心數據處理帶來了巨大的壓力。針對云中心面臨的困境，邊緣計算作為一種新型計算范式被提出，并逐漸成為適應物互聯應用需求的新興計算模式。云邊協同計算模型中的邊緣設備具有計算和分析的能力，通過在網絡的邊緣執行計算，在實現整體計算能力擴展的同時，又能夠有效地降低網絡帶寬和云中心計算、存儲資源的占用。因此，越來越多的科研工作者開始研究云邊協同技術在電網領域的應用。

2012年之前，中國科學院自動化研究所團隊研究出ACP方法、平行控制與管理的理論框架、攻克了部分核心技術，并在城市交通、石化生產領域進行了成功的應用示范。2013年至今，在國家自然科學基金重點項目和重大研究計劃、軍方科技項目、省部科技項目和企業項目等的資助下，國防科大等單位不斷參與進來，重點研究和發展了適用于復雜系統建模、實驗與決策的ACP方法，分別以數據、知識和決策為側重點，研究CPSS等復雜系統中基于大數據的人工系統構建方法，基于計算實驗的情景-應對知識庫構建方法，以及基于虛實系統平行互動的控制與管理方法。在理論研究方面，完善了平行控制的理念、概念、基本方法及應用，強調了虛實互動的平行擴展方式與同時計算的并行劃分方式的不同之處，提出平行控制是ACP方法在控制領域中的具體應用，是一種數據驅動的計算控制方法，其核心是利用人工系統進行建模和表示、通過計算實驗進行分析和評估、最后借助平行執行實現對復雜系統的控制和管理。

目前，CPSS系統在能量管理的過程中面臨巨大的云計算壓力，難以解決復雜制造環境下的用戶需求實時多變、協同效率低的問題。

發明內容

本發明提供了一種基于云邊協同控制的CPSS系統及調控方法，在CPSS系統的基礎上引入云管邊端架構體系，通過云邊協同技術，緩解了云端集中計算的壓力，能夠更加快速處理數據，做出決策；以實現用戶與運營商進行信息交互，來完成運營商對于用戶用電行為的引導激勵，并能解決動態、復雜制造環境下的用戶需求實時多變、協同效率低的問題。

本發明解決上述技術問題的方案如下：一種基于云邊協同控制體系的CPSS系統，所述CPSS系統的架構體系包括物理層、信息層、社會層；