[发明专利]一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统

说明书

本发明属于变电站物联系统结构及其设计技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统。包括微功率无线传感器、智能控制器、智能电表以边缘物联网关；微功率无线传感器通过LoRa微功率无线通信方式与边缘物联网关进行通信；智能控制器通过RS485方式与边缘物联网关进行通信，智能电表通过高速电力线载波通信与边缘物联网关通信；智能电表在采集用电量信息的同时，支持停电事件主动上报；边缘物联网关分为硬件层、操作系统层、基础功能层以及边缘服务层；本发明通过边缘网关搜集信息，边缘计算处理信息，克服了有中心化的计算模式难以接入海量计算的难题。而新型微功耗无线传感器的使用，相比传统在线监测系统也大大降低成本。

技术领域

本发明属于变电站物联系统结构及其设计技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统。

背景技术

泛在电力物联由底端至顶端可以分为感知层、网络层、平台层和应用层四个层次。其中，感知层采集电力设备状态参量，并将数据上传至网络节点，是物联网获得信息的重要途径，传感器采集信息的能力和质量将直接影响边缘物联网关计算单元对信息的处理与传输，其特性对整个泛在电力物联网应用系统有着举足轻重的作用。然而，目前电力物联网感知层技术发展仍然面临着诸多问题，阻碍物联网技术的推广应用，比如：传统在线监测系统应用成本居高不下；通用传感网技术无法满足业务需求；微功耗传感、取能等关键技术有待突破；有中心化的计算模式难以满足海量数据的接入与运算。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，降低系统能耗，提高使用寿命。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种基于无线传感器与边缘网关的变电站全物联系统，包括微功率无线传感器、智能控制器、智能电表以边缘物联网关；

微功率无线传感器通过LoRa微功率无线通信方式与边缘物联网关进行通信；智能控制器通过RS485方式与边缘物联网关进行通信，智能电表通过高速电力线载波通信与边缘物联网关通信；智能电表在采集用电量信息的同时，支持停电事件主动上报；边缘物联网关分为硬件层、操作系统层、基础功能层以及边缘服务层；

硬件层包括可信执行环境与可信计算模块安全密码模块；边缘物联网关采用软硬件机制构建可信执行环境以及可信计算模块安全密码模块，包括基于PUF、TPM安全芯片硬件机制的边缘物联网关安全防护硬件结构；基于应用隔离、可信度量、远程证明操作技术的系统验证结构；基于资源隔离、国密VPN和强制访问控制的接入控制结构；边缘物联弯管操作系统层主要包括应用隔离、系统检测、可信度量、安全接入模块；

操作系统层利用远程通信技术，在远程可信证明能力的基础上，通过平台固件挂载模块实现固件的联网下载或手动上传升级更新，包括以静默、强制、定向方式的实现远程更新；其中，物联代理中的升级服务将设备状态发送到IoT平台中的OTA服务，OTA服务进行远程证明，通过证明后升级服务收到升级包，使用设备公钥进行验证，验证通过完成升级；其中，物联代理中只存放检测机构的根证书公钥，检测机构给业务应用研发机构发放二级证书，经过二级证书签名的APP直接在物联代理中应用；

基础功能层包括子设备接入、物模型管理、应用管理、数据缓存模块：其中子设备管理用于支持子设备接入、控制命令微服务以及拓扑管理；设备配置管理用于支持数据持久化、数据本地缓存与共享、物模型管理以及本地配置管理；资源管理用于支持容器管理以及消息队列管理；系统监测用于支持资源监测、网络监测以及应用监测；

边缘服务层基于基础功能的应用管理，实现支持函数计算、规则引擎和流计算的边缘计算框架，提供图像识别、ML模型预测、语音识别的智能服务，实现资源协同、数据协同、智能协同、应用管理协同。