联盟链视角下泛在电力物联网数据管理机理研究

发表时间:2020/7/1   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:王志辉 杨耸立 魏泽田
[导读] 摘要:泛在电力物联网的建设主要是将信息化和人工智能等新技术、新理念应用于企业发展进程中,以提高电力企业的技术水平,同时这也是服务于国家战略需要,符合推动互联网、大数据、人工智能和制造业深度融合的战略要求,其对推动我国的科技进步、产业升级和提高人民生活水平具有重要意义。
        (国网辽宁省电力公司大连供电公司  辽宁大连  116001)
        摘要:泛在电力物联网的建设主要是将信息化和人工智能等新技术、新理念应用于企业发展进程中,以提高电力企业的技术水平,同时这也是服务于国家战略需要,符合推动互联网、大数据、人工智能和制造业深度融合的战略要求,其对推动我国的科技进步、产业升级和提高人民生活水平具有重要意义。
        关键词:联盟链视角下;泛在电力物联网;数据管理机理
        引言
        随着我国信息技术的进步,物联网技术也得到了长足的发展,物联网的优势也逐渐应用到我国电力行业中,二者有效的结合能够促进物联网系统的升级,而大数据技术的应用能够让物联网技术得到进一步的优化,加快创新脚步,不断提高电力系统的安全性及高效性,提高电力系统的智能化程度。
        1联盟链的数据信息管理特征
        联盟区块链是指在不依赖第三方的情况下,通过特殊算法将验证后将数据信息上传至分布式节点,形成区块以及链式结构的信息处理技术。联盟链性能较强且对共识机制、节点认证以及网络配置的要求较高,其准入机制确保有限存储空间得以重新配置并充分利用,通常选取部分节点进行维护,在对权限控制的同时降低了数据信息的维护成本。相较于公有链和私有链,联盟链可设置数据读写权限以提供更好的隐私保护,只对部分节点进行认证缩短了认证时间并提高其灵活性。
        2联盟链泛在电力物联网的数据管理关键技术
        2.1优化传感器功能,改进物联网设计
        在应用泛在电力物联网时,必须要考虑到电力系统的复杂性,合理分配传感设备,确保设备数量充足,这样才能对信息进行全面的感知。要优化传感设备,降低成本和消耗,使其能够发挥出更加有效的作用。为减少基础设施的建设与布线,就要完善凸显通信功能,使物联网设备与电力系统有机结合。要尽量减少传感器的尺寸,选择体型小巧的设备进行部署,或者将其直接设置于电力设备内部。随着技术的不断发展,对于传感器设计也正在迈向新的阶段。由于传感器需要明确需求,再对信息进行感知,因此,物联网的建设与应用也需要围绕需求进行,结合电力系统的实际情况进行设计,确保环境满足新型传感器的需求。传感器需要耗费许多能量,应对复杂的环境,这就需要应用高效电源管理技术提高传感器的性能,使其可以充分适应接踵而至的变化。为确保电源得到合理管理,可以使用低精度传感器模块阵列和后续的数据融合来生成高精度信息,或者利用数字电路对传感器的节点进行设计,便于降低功率,减少能耗。为延长物联网设备的使用寿命,实现能源可持续利用,可以设置继承能量收集系统,这样就可以丰富物联网的功能,使相关设备能够全面、随时感知信息,提供更加便捷的服务。
        2.2数据梳理
        (1)存储数据实现了数据的读写、备份,元数据和数据块的保护。(2)实时数据是电力自动化系统在实际运行过程所产生的各种数据,是电力自动化系统数据分析中的重要数据组成部分,具有数据量大、所需存储空间要求高的特点。这类数据通过相关部门的及时处理,可为调度部门提供决策参考。我国电力系统对自动化实时数据的处理起步较早,对实时数据的管理和处理的准确性都有一定的优势。(3)管理数据能直观反映电力系统中各设备的运行状态,通过对管理数据的整理分析,能为电力企业不同部门的管理提供参考和依据。通过构建管理数据同步平台,可实现管理数据在特定范围内的资源共享和同步。电力数据网络在调度自动化系统中也起到了非常重要的作用,所以对其安全性的要求非常高。接外网时,相应的隔离与加密需要做严格的处理,病毒防范工作也需要做进一步的优化完善。


        2.3网络传输层的数据管理机理
        网络传输层封存了CB-UPIoT的数据传播协议,内置电力区块的共识机制和处理流程使特定路由节点参与到区块记账及校验过程中。CB-UPIoT采用P2P形式进行连接,其网络布局呈扁平化拓扑结构,由预先设定的节点承担数据路由功能来完成部分去中心化功能。电力区块生成后在全网节点中进行广播,当区块中的数据通过总数超过50%以上节点的共识认证后,才能够不可逆地记录存储在电力物联网中;若新区块的电力信息没有被半数以上的节点所认证,主链就会出现短暂分叉的现象。当分叉发生时,新产生区块不能被原始区块协议所认证,于是便衍生出两条互不相交的联盟链,后续区块进行链接时会比较两条分叉区块的竞争算力,并链接到竞争算力较强的区块上以延长链条长度,最终整个网络会将最长的链条作为区块主链,进而确保电力数据的真实唯一性。在电力区块全网传输的过程中,共识机制(Consensusmechanism)是实现分布式节点高效平稳的完成信息认证、避免恶意节点发起51%算力攻击(51%Attack)的关键技术。联盟链泛在电力物联网系统常用的共识算法有工作证明(Proof of work,POW)、股权证明(Proof of stake,POS)、权益授权证明(Delegated proof of stake,DPOS)、Raft协议、拜占庭容错(Byzantine fault tolerance,BFT)、实用拜占庭容错(Practi⁃cal byzantine fault tolerance,PBFT)以及Ripple协议,CB-UPI⁃oT将这些共识算法组合应用以提高电力数据认证效率。
        2.4分布式微服务架构
        基于微服务的分布式技术。微服务架构的优点是服务作为工作单元可以非常便利的管理、可以非常快速的动态扩展,服务之间解除耦合,减少依赖,极大的提供了稳定性,为运维管理动态发布提供了良好的架构支持。微服务功能单一,服务接口友好,为业务系统升级和扩展提供了良好的技术基础。微服务粒度小,轻便灵活,实现快速灵活部署,提高运维效率和系统性能。单一的微服务功能尽可能实现单一独立的功能,业务边界清晰,避免业务耦合。服务间的交互通过轻量级的APi接口实现。采用容器化技术进行微服务的封装、部署、管控。为不同类型的微服务提供差异化的管理策略,并对服务进行服务设计、编排、授权、配置,以实现复杂多样的应用场景能够快速交付、独立部署、实现高可用、弹性扩展。同时,对微服务设计了整套应用程序部署流程,包括服务注册和发布、服务接入管控、服务调度、服务恢复和服务监控等。
        2.5关于设备状态监测及平台化设备管理
        物联网技术在监控设备运行状态方面有着很大的租用,最为关键的就是在线监测运用配电网,利用无线局域网或者以太网无源光网络技术来获取最新动态,然后通过远程监测配电网设备能够将其中的问题进行有效的解决,其中有管理电子票证、人员身份识别等,可以对各个环节的安全进行有效监控。引发设备运行风险的因素很多,其中人为因素也是非常关键的,对设备进行监管的重要性不言而喻,通过监管能够尽可能的降低电力系统运行风险,实现平台化设备管理非常重要,泛在物联网时代在电力系统中应用物联网技术能够保证各种设备处于最佳状态,建立科学的评价体系能够实现对电力系统的全面监管。
        结语
        综上所述,泛在电力物联网拥有广泛的发展前景,既可以降低电网的运行成本,优化系统的功能,还可以实现对清洁能源的利用。总之,要了解泛在电力物联网的特点,加大研发力度,使其造福电力行业,造福人民。
        参考文献:
        [1]杨德昌,赵肖余,徐梓潇,等.区块链在能源互联网中应用现状分析和前景展望[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3664-3671.
        [2]曾鸣,程俊,王雨晴,等.区块链框架下能源互联网多模块协同自治模式初探[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3672-3681.
 
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