本發(fā)明屬于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急通信和模糊機(jī)器學(xué)習(xí)，涉及一種電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置，尤其是一種基于空間互聯(lián)網(wǎng)的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)，但由于輸電線路覆蓋范圍廣、路線長和開放式部署等特點(diǎn)，設(shè)備極易發(fā)生故障，且易受自然災(zāi)害、人為破壞等因素的影響，因此應(yīng)急通信的構(gòu)建具有重要意義。應(yīng)急通信系統(tǒng)的建立能夠幫助電力系統(tǒng)相關(guān)人員之間搭建緊急聯(lián)系和信息傳遞的渠道，以便及時(shí)采取應(yīng)急措施，保障電力系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行。

2、在當(dāng)前的技術(shù)背景下，電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置雖然在一定程度上提高了電力應(yīng)急通信的效率和可靠性，但仍存在一些關(guān)鍵的缺陷與不足，這些缺陷限制了其在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用能力和響應(yīng)速度。

3、主要的問題包括：1.通信覆蓋范圍有限：現(xiàn)有的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置在覆蓋范圍上存在局限性，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)或地下設(shè)施等特殊環(huán)境下，難以實(shí)現(xiàn)全面、穩(wěn)定的信號(hào)覆蓋。2.通信效率不高：在緊急情況下，現(xiàn)有的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置無法提供足夠高的通信帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率，這限制了應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)收集和傳輸關(guān)鍵信息的能力。3.實(shí)時(shí)性不足：在快速變化的應(yīng)急環(huán)境中，現(xiàn)有電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置無法提供足夠快的信息交換速度，這導(dǎo)致決策和響應(yīng)的延遲。4.信息安全性弱：現(xiàn)有的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置缺乏足夠的信息加密和安全認(rèn)證機(jī)制，這使得傳輸?shù)拿舾袛?shù)據(jù)(如電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等)面臨泄露和被惡意利用的風(fēng)險(xiǎn)。5.設(shè)備兼容性和互操作性差：現(xiàn)有的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置在不同類型的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間存在兼容性問題，導(dǎo)致跨網(wǎng)絡(luò)通信效率低下。6.部署和維護(hù)復(fù)雜：現(xiàn)有的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置需要復(fù)雜的技術(shù)支持和維護(hù)，這增加了在緊急情況下部署和操作的難度。7.成本和資源消耗高：建設(shè)和維護(hù)一個(gè)廣泛的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)涉及高昂的成本和資源消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于空間互聯(lián)網(wǎng)的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置，能夠提高電力應(yīng)急通信系統(tǒng)的性能和可靠性。

2、本發(fā)明解決其現(xiàn)實(shí)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種基于空間互聯(lián)網(wǎng)的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置，包括：電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊和空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊，該電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊和空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊通過應(yīng)急通信嵌入式設(shè)備以嵌入式集成方式裝載到無人機(jī)機(jī)載平臺(tái)上使用；所述電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊輸入端接收有線電力網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、lora、傳感器的終端的環(huán)境信息、告警信息、通知信息的數(shù)據(jù)，將不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和處理，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的通信和數(shù)據(jù)傳輸；所述電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊的輸出端與空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊相連接，用于將有線電力網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、lora、傳感器的終端的環(huán)境信息、告警信息、通知信息的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后輸出至空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊，該空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊用于接收窄帶和寬帶衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)，并接收和發(fā)送空間互聯(lián)網(wǎng)無線通信信號(hào)，進(jìn)行自主組網(wǎng)后將電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊的數(shù)據(jù)通過路徑?jīng)Q策后的鏈路發(fā)送至后端指揮中心，進(jìn)行應(yīng)急方案決策和數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信的功能。

4、而且，所述電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊，包括：終端接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)加密模塊、輸出接口模塊和安全日志監(jiān)管模塊；所述終端接口集成包括有線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、lora窄帶信號(hào)等多種終端接口，并將終端數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)處理模塊，通過數(shù)據(jù)處理模塊獲取關(guān)鍵有效的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加密后通過輸出接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出；所述安全日志模塊負(fù)責(zé)監(jiān)督統(tǒng)計(jì)電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊中所有的接口、子模塊的工作狀態(tài)及告警信息。

5、而且，所述應(yīng)急通信嵌入式設(shè)備用于為電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊、空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊和供電模塊提供物理承載，方便部署于各類載體平臺(tái)和數(shù)據(jù)接入。

6、而且，所述空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊包括：網(wǎng)絡(luò)通信模塊、業(yè)務(wù)控制、模糊邏輯向量機(jī)模塊、網(wǎng)絡(luò)虛擬化模塊和中繼組網(wǎng)模塊；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊將融合接入寬帶衛(wèi)星、窄帶衛(wèi)星、遠(yuǎn)距離中繼組網(wǎng)和電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊的網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡(luò)虛擬化模塊對(duì)接入的各類異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化及映射實(shí)現(xiàn)跨域融合組網(wǎng)；所述模糊邏輯向量機(jī)模塊提供基于模糊邏輯向量機(jī)的算法及分析處理，提供網(wǎng)絡(luò)通信決策和優(yōu)化方案；所述中繼組網(wǎng)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離中繼網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)接入，通過接入該網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電力搶險(xiǎn)環(huán)境下應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；所述業(yè)務(wù)控制模塊中通過模糊邏輯向量機(jī)技術(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)及通信方案控制，并通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

7、而且，所述數(shù)據(jù)加密模塊采用運(yùn)用輕量化對(duì)稱加密算法對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，其具體加密步驟包括：

8、(1)在加密方法中引入了隨機(jī)化因素來生成密鑰k；

9、(2)數(shù)據(jù)發(fā)送方從多終端獲取未經(jīng)加密的數(shù)據(jù)明文p，采取aes加密函數(shù)，設(shè)aes加密函數(shù)為e，則密文c＝e(k,p),明文數(shù)據(jù)p通過aes加密函數(shù)e加密，經(jīng)過多輪次過程，得到密文c；加密后數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收方；

10、(3)數(shù)據(jù)接收方接收到密文c后，加密函數(shù)e通過密文c反推出數(shù)據(jù)明文p，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)加密過程。

11、而且，所述模糊邏輯向量機(jī)模塊應(yīng)用模糊邏輯和支持向量機(jī)來管理異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署，該模糊邏輯向量機(jī)模塊基于模糊集合理論，使用模糊邏輯來處理電力應(yīng)急通信系統(tǒng)中的不確定和模糊信息，通過監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)中的節(jié)點(diǎn)位置、通信負(fù)載和設(shè)備狀態(tài)信息，并將這些信息轉(zhuǎn)化為模糊集，并通過映射關(guān)系轉(zhuǎn)化為具體的輸出；

12、其映射關(guān)系如下：

13、

14、其中，表示所產(chǎn)生的電力應(yīng)急環(huán)境下各種模糊因素生成的模糊集，表達(dá)需要映射出的清晰集，即所求的權(quán)重值。

15、通過對(duì)電力應(yīng)急通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征向量矩陣的提取和選擇，應(yīng)用模糊邏輯建立系統(tǒng)狀態(tài)與通信保障業(yè)務(wù)之間的映射關(guān)系，其數(shù)學(xué)形式表達(dá)如下：

16、t＝{(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn))}

17、其中，每個(gè)x與y代表一種通信參數(shù)的模糊化結(jié)果，形成數(shù)據(jù)集。

18、模糊邏輯向量機(jī)支持用于分類和分析通信信號(hào)，以優(yōu)化傳輸效率和處理緊急通信任務(wù)，則其目標(biāo)函數(shù)可以表達(dá)為以下線性方程：

19、wtφ(x)+b＝0

20、其中，t代表模糊參數(shù)種類數(shù)量，wt代表t維的向量，φ(x)是核函數(shù)，由x進(jìn)行一個(gè)維度變換得到，b為實(shí)數(shù)；上式表達(dá)式擴(kuò)展到t維度上時(shí)，每個(gè)支持向量到超平面的距離d可以寫為：

21、

22、按照任一數(shù)據(jù)點(diǎn)(xi，yi)到所求超平面的距離最小劃分超平面，則其優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：

23、

24、s.t.??gi(w,b)＝1-yi(wtxi+b)≤0,i＝1,2,...,n

25、進(jìn)而完成向量機(jī)訓(xùn)練模型的構(gòu)建。

26、而且，所述網(wǎng)絡(luò)虛擬化模塊利用虛擬化技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)功能從專用硬件中分離，該網(wǎng)絡(luò)虛擬化模塊的輸入與業(yè)務(wù)控制模塊的輸出相連接，獲取業(yè)務(wù)控制模塊傳遞的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)信息，并進(jìn)行虛擬化處理，得到抽象的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并將虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)信息傳遞給業(yè)務(wù)控制模塊。

27、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

28、1、本發(fā)明提出一種基于空間互聯(lián)網(wǎng)的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信裝置，該裝置包括：電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊、空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊和應(yīng)急通信嵌入式設(shè)備模塊；電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合模塊將不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和處理，實(shí)現(xiàn)了跨網(wǎng)絡(luò)的通信和數(shù)據(jù)傳輸；空間互聯(lián)網(wǎng)通信模塊用于接收和發(fā)送空間互聯(lián)網(wǎng)無線通信信號(hào)，具備自主組網(wǎng)能力；應(yīng)急通信嵌入式設(shè)備模塊與多種無人化平臺(tái)集成，支撐立體多維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。本發(fā)明基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)融合與資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)面向電力應(yīng)急領(lǐng)域的異構(gòu)空間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并采用模糊支持向量機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)整通信參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?shí)現(xiàn)靈活的通信配置和優(yōu)化。該裝置可以在電力系統(tǒng)故障或自然災(zāi)害等緊急情況下，實(shí)現(xiàn)通信快速部署及信息長距離傳輸，保障電力系統(tǒng)和救援通信系統(tǒng)的應(yīng)急需求。本發(fā)明在電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)急通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大的技術(shù)進(jìn)步，為電力應(yīng)急通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性提供了新的解決方案。

29、2、全面的通信覆蓋：本發(fā)明通過融合多種通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)，例如衛(wèi)星通訊、自組網(wǎng)通訊等，實(shí)現(xiàn)了更廣泛的信號(hào)覆蓋范圍，即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)、地下設(shè)施、應(yīng)急處置等特殊環(huán)境下，也可通過將裝置的快速部署或?qū)⒀b置搭載于無人化平臺(tái)，快速的擴(kuò)展至當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的區(qū)域，并能提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。

30、3、高效的通信能力：本發(fā)明采用了先進(jìn)的通信技術(shù)和模糊邏輯算法，針對(duì)不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸方式?jīng)Q策，提供了通信帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率，確保在緊急情況下，應(yīng)急響應(yīng)團(tuán)隊(duì)能夠快速收集和傳輸關(guān)鍵信息。

31、4、實(shí)時(shí)通信保障：本發(fā)明通過優(yōu)化通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，融合多種通信鏈路，集合多種終端接入，實(shí)現(xiàn)了更快的信息交換速度，大大減少了決策和響應(yīng)的延遲。

32、5、高度的信息安全性：本發(fā)明采用了先進(jìn)的加密和安全認(rèn)證技術(shù)，有效保護(hù)了傳輸?shù)拿舾袛?shù)據(jù)，防止信息泄露和被惡意利用。

33、6、優(yōu)異的設(shè)備兼容性和互操作性：本發(fā)明通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和協(xié)議，融合多種通訊鏈路，集合多種終端接入，且本裝置可以進(jìn)行快速部署，也可便捷搭載于多種無人化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了不同類型的電力異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的無縫通信，提高了跨網(wǎng)絡(luò)通信的效率。

34、7、簡便的部署和維護(hù)：本發(fā)明采用了模塊化和智能化的設(shè)計(jì)，簡化了設(shè)備的部署和維護(hù)過程，大大降低了操作難度。

35、8、成本效益：本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和資源管理，可在不同場景下快速搭建應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋及多元化數(shù)據(jù)傳輸，降低了建設(shè)和維護(hù)成本，具有更高的成本效益。