[发明专利]一种基于端边协同的变电站巡检方法

说明书

一种基于端边协同的变电站巡检方法，涉及电力物联网技术领域，该方法建立了基于端边协同变电站巡检系统模型，提出了一种权衡系统平均信息年龄和无线设备能耗指标的任务卸载和资源管理方案，提高了变电站巡检任务数据处理时效性，本方法中，巡检任务数据处理包括本地计算和卸载计算，端边设备协同完成变电站巡检工作。与现有的设备采集完数据再由人工进行数据分析的方法相比，节省了人工投入，数据处理效率明显提升，且数据处理过程不过分依赖于巡检人员经验，更具科学性。与现有的将巡检任务数据回传至云中心处理的方法相比，节省了网络带宽资源，缓解了云中心计算压力，改善了因回传链路过长导致的数据处理时效性低的问题。

技术领域

本发明涉及电力物联网技术领域，具体涉及一种基于端边协同的变电站巡检方法。

背景技术

变电站巡检是变电站运行管理的关键环节之一，是保证各级电网安全稳定运行的基础。变电站智能巡检技术通过智能设备搭载红外、紫外、可见光摄像机实现对变电站设备的多元数据采集，再将采集到的数据传输到运维管理中心处理。变电站智能巡检系统可以解决人工巡检耗时高、对巡检人员专业知识要求较高、巡检流程繁琐、巡检效率低等问题，使变电站运行管理更系统化、规范化、科学化。随着电网的不断发展建设，变电站巡检任务强度和巡检任务数据量不断增大，逐渐呈现出计算密集型和时延敏感型应用特性，导致数据处理压力巨大。现有的变电站巡检方法多采用的人工处理或云中心处理任务数据方式，人工处理效率低、依赖于人员的经验和专业知识，易出现巡检漏洞；云中心处理会占用大量回传网络带宽资源，且链路长难以保证数据处理时效性。在变电站巡检中引入边缘计算和边端协同技术可以提高数据处理效率，有助于实现变电站高效率、高精度、高频次巡检。随着智能巡检技术的不断深化应用，边缘侧资源有限，如何整合巡检终端和边缘侧资源，设计高效任务卸载方案和资源管理方案已经成为变电站智能巡检系统面临的关键问题。

衡量任务卸载方案和资源管理方案性能的常用指标包括时延和能耗，时延可以在一定程度上表征方案时效性，但时延并不能反映系统内数据的新鲜度。信息新鲜度对于物联网实时监测系统和状态更新系统至关重要，若系统接收的信息是过时的信息，可能会降低系统决策的准确性和可靠性，因此在变电站系统中引入信息年龄(Age of Information,AoI)衡量系统信息新鲜度对保障电力系统安全稳定具有重要意义。

综上，变电站巡检方法发展的重要趋势是：在变电站巡检系统中引入边缘计算技术，设计合理高效任务卸载方案和资源管理方案实现端边协同，促进变电站巡检效率、巡检质量的提升，适应未来数字电网的发展需求。

现有技术1：胡金磊,朱泽锋,林孝斌,黎阳羊,刘剑,沈若瑾.变电站无人机机巡边缘计算框架设计及资源调度方法[J].高电压技术,2021,47(02):425-433。该技术设计了一种变电站无人机机巡边缘计算框架，提出了一种该框架下的资源调度方法，为推进高效、安全的变电站无人化运维提供依据。但无人机的计算资源和能量资源有限，利用无人机作为边缘计算服务器难以实现长期的大样本数据处理。

现有技术2：Kuang Q,Jie G,Xiang C,et al.移动边缘计算中计算密集型消息的信息年龄[J].2019。该技术研究了移动边缘计算中计算密集型数据的本地计算和远程计算情况下的信息年龄计算方法，其采用零等待策略可以简化系统模型，但不足以体现实际的数据服务流程。

在上述背景下，本发明提出了一种基于端边协同的变电站巡检方法，该方法建立了端边协同变电站巡检系统模型，通过权衡系统平均AoI和系统无线设备能耗指标建立加权和成本函数，再优化成本函数获得任务卸载和资源管理方案，进而提高变电站巡检效率。

发明内容

本发明提供了一种基于端边协同的变电站巡检方法，该方法建立了一种基于端边协同变电站巡检系统模型，提出了一种权衡系统平均信息年龄和无线设备能耗指标的任务卸载和资源管理方案，提高了变电站巡检任务数据处理时效性，为解决现有变电站巡检方法难以适应未来高效率、高精度、高频次巡检需求这一问题提供了解决方案。