[发明专利]基于云-边缘协同的全双工智能电力数据分发方法

说明书

本发明公开了一种基于云‑边缘协同的全双工智能电力数据分发方法，包括：通过虚拟化技术，建立全双工智能电力数据分发的资源利用率模型；通过划分分发时间损失，建立全双工电力数据分发的时间消耗模型；通过施加约束条件，将上述两个模型建立为多目标优化函数；通过基于参考点的多目标快速非支配排序遗传算法，优化上述目标函数，求解最佳分发策略。本发明考虑了智能电力设备、云数据中心和各边缘计算单元之间的全双工通信，可根据电力设备的分布自动给出最优的电力数据分发策略，实现电力数据在不同设备中有效、高效的动态迁移分发，有效地提高了服务质量。

技术领域

本发明属于智能电力数据处理领域，具体涉及一种基于云-边缘协同的全双工智能电力数据分发方法。

背景技术

随着云计算、边缘计算以及物联网技术的爆炸式发展，为传统电网向现代化智能电网的转变进程做出了重要贡献。分散在各处的智能电表时刻都在收集来自工业、民生、教育、政务不同行业与普通家庭等不同用电用户极其丰富的电力数据。上述数据是精准电力资源量化的重要基础。然而，在技术发展的过程中，海量智能电力数据仍然采用常规的半双工卸载方式，即在同一时刻，只能单线程地将所有数据传输至电力中央云数据中心中，因此极易受到不稳定的网络资源的干扰。同时，受半双工通信的限制，电力中央云数据中心也无法实现根据实时数据变化主动地与智能电力设备通信，难以实现电网系统的宏观调控。纵观近年计算机科学的发展，人工智能正在去中心化，在分布式云-边缘协同的环境中构建深度学习应用，充分利用云数据中心和各边缘计算单元的不同计算能力以及各端之间的全双工通信能力来动态处理数据，提升应用的实时性与适应性，是未来研究的关键发展方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于云-边缘协同的全双工智能电力数据分发方法，能够实现智能电力数据在在云数据中心和各边缘计算单元的高资源利用率、高效率的动态分发。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于云-边缘协同的全双工智能电力数据分发方法，所述方法包括：

步骤1：通过虚拟化技术，以边缘计算单元的平均资源利用率为优化目标，建立全双工电力数据分发的资源利用率模型；

步骤2：通过将数据分发的时间消耗划分为不同类型的数据传输时延，建立全双工电力数据分发的时间消耗模型；

步骤3：通过施加约束条件，将上述资源利用率模型和时间消耗模型定义为一个多目标优化问题的目标函数；

步骤4：通过基于参考点的多目标快速非支配排序遗传算法，优化上述目标函数，得出最佳分发策略。

所述步骤1包括：

步骤1.1：设云-边缘协同的智能电力数据采集与分发系统中存在的边缘计算单元个数为W，则所有的边缘计算单元被表示为E＝{e₁,e₂,…,e_W}；每个边缘计算单元中包含一个用于接入数据的访问节点和多个用于数据处理的边缘服务器，设单个边缘计算单元中包含的边缘服务器个数为M；通过虚拟化技术将第m个边缘服务器划分为α_m个虚拟机，则单个边缘计算单元的计算能力被其中的总虚拟机数量量化：

其中，是一个二值算子，当边缘服务器s_m存在于c_w中时，的值为1，反之则为0；

步骤1.2：在计算出边缘计算单元的计算能力后，计算出第w个边缘计算单元的资源利用率：

其中，N表示智能电力设备的数量，χ_n表示处理第n个电力设备生成的数据D_n所需要的虚拟机数量，是一个二值算子，当数据D_n被部署到第m个边缘服务器上时，其值为1，反之为0；