一种融合5G的电力基础设施共建共享支撑方法及系统与流程

一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法及系统
技术领域
1.本发明涉及5g网络、电力的技术领域，尤其涉及一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法及系统。


背景技术：

2.近年来，共建共享模式中电力企业与电信运营商的需求匹配难题。电力厂站难接入5g网络的痛点在于运营商与电力建站规划不同，成本过高。目前运营商建设5g网络策略为首先覆盖人流量密集的地方，而电力企业与电信运营商共建共享合作建站可以满足双方需求，但需要双方进行磋商，交流需求，匹配后才进行合作建设。然而目前双方可共享资源不明晰，共建共享合作进度缓慢。
3.其次，共建共享场景下电力设施的5g信号匹配问题。5g网络信号强度受到地形的影响，变电站内建筑杆塔众多，站内不同无线信号强度会有所不同，电力设备免不了布放在弱覆盖的区域。
4.最后，共建共享场景的运维责任主体不明确问题。电力企业一般在共建共享场景中将变电站的空闲机房和天面、管廊租赁给运营商，这导致不同资源彼此依赖，例如运营商的基站建设在变电站主控楼的天面上，而主控楼有着严格的进出限制，电信运营商的运维人员进入需要经过跨企业沟通和层层审核。如果运营商设备故障，无法第一时间到达天面维修，电力企业运维人员由于知识领域不足也无法代为维修。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明解决的技术问题是：共建共享模式中电力企业与电信运营商的需求匹配难题，共建共享场景下电力设施的5g信号匹配问题，共建共享场景的运维责任主体不明确问题。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于实际已有的共建共享的项目，根据资源之间的共享关系，进行资源关系的建模，并实际映射到实际的共建共享流程中；基于监测到的5g网络相关数据，利用场强热力图渲染获取变电站/配电房内实时可视化信号热力图，根据所述可视化信号热力图判断网络通道性能质量，根据所述判断结果向电力设备提供最优的布放位置建议；结合共建共享资源数据与建设基站需求数据，进行双向需求匹配，选择既有资源又有建设基站需求的变电站作为共建共享的合作场景；对所述共建共享场景的资源建模，通过多种联系方式、推送方式，以及简短少层级的审批流程第一时间明确事故相关信息。
9.作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其
中：所述资源关系的建模步骤包括，定义所述资源关系中每两个数据点之间的关系为：
[0010][0011]
其中，ai、aj分别表示第i、j个数据点所属的资源，ai(g)、aj(g)分别表示g时刻第i、j个数据点的资源存量，表示资源关系关联系数，ni、nj分别表示第i、j个数据点的资源存量最大值，x(ai,aj)、y(ai,aj)分别表示第i、j个数据点所属资源的共享活动轨迹。
[0012]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：所述5g网络相关数据包括厂站内无线5g信号强度、传输带宽、传输时延、信号处理时延以及其他端到端的网络性能。
[0013]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：利用场强热力图渲染获取变电站/配电房内实时可视化信号热力图包括，读取变电站/配电房全部节点数据；将所述全部节点数据中的每个节点数据输入至多个存储结构的一个存储结构，其中，每个所述存储结构至多存储一个所述节点数据；在所述全部节点数据输入完成之后，根据可视化信号热力图被划分获得的多个节点的每个节点对应的所述存储结构中的节点数据，将所述每个节点呈现出相应的颜色，以渲染所述热力图，其中，所述每个节点对应一个所述存储结构。
[0014]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：根据所述判断结果向电力设备提供最优的布放位置建议包括，根据所述可视化信号热力图直观判断网络通道性能质量，选取所述通道性能质量最优的为所述电力设备的布放位置。
[0015]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：结合共建共享资源数据与建设基站需求数据，进行双向需求匹配包括，基于特征融合策略将所述共建共享资源数据与建设基站需求数据的特征值进行融合；所述特征融合策略包括多模态多任务深度神经网络，所述深度神经网络包括：双路特征提取模块、包级别统计信息融合模块、bigru layer、包级别有效载荷融合模块、流级别有效载荷信息构造层、残差卷积神经网络层、分类头；利用匹配算法将特征融合后的数据特征值与预设的特征值进行匹配，当所述匹配算法输出值达到预设标准时则匹配成功。
[0016]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：提取所述共建共享资源数据与建设基站需求数据的特征值的过程包括，预处理所述共建共享资源数据与建设基站需求数据；基于预处理后的数据构建样本的协方差矩阵，其计算公式为：
[0017][0018]
其中，m表示数据总个数，θi、θj分别表示特征值i、j的均值；
[0019]
计算所述协方差矩阵的特征值和相应的特征向量，选择前j个最大值对应的特征
向量，其中，j≤z；
[0020]
通过前j个特征向量构建映射矩阵p；通过所述映射矩阵p将j维的原始数据转换为j维的特征子空间。
[0021]
作为本发明所述的融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法的一种优选方案，其中：对所述共建共享场景的资源建模包括，将所述共建共享场景按照场景对象、场景对象模板和场景对象模板属性进行抽象，利用纹理映射策略将抽象得到的数据映射至三维网格模型中；所述场景对象表示构成三维场景的基本单位，所述场景对象模板是将具有相同特征的场景对象的属性进行提取所形成的一种抽象属性集合；将所述三维网格模型赋予可视化纹理信息，实现所述共建共享场景资源数据的立体可视化展示。
[0022]
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑系统，包括：统一资源建模模块，用于对运营商侧和电力侧的资源进行建模和关联，并向电力资源管理模块提供基本的模型库和资源库；所述电力资源管理模块与所述统一资源建模模块相连接，用于向电网管理人员提供全电网可用于共建共享的资源全视图列表；电力无线监测模块，与所述电力资源管理模块相连接，用于定时监测厂站内无线5g信号强度、传输带宽、传输时延、信号处理时延以及其他端到端网络性能；资源运维流程模块与所述电力无线监测模块相连接，用于提供对共建共享运维流程的电子化流程支撑。
[0023]
本发明的有益效果：本发明优化了运营商和电力企业双方在共建共享中的寻址过程，精准匹配需求，增加了共建共享建设速度，提升了效率；提高了共建共享场景内的5g信号覆盖强度的可视化程度，一方面为电力设备的布放位置提供了参考依据，另一方面为运营商布置宏站和室分设备提供了优化参考；基于设备-主站的端到端通信链路监测，提高了5g网络通道性能的可视化程度，为业务的无线传输保驾护航，也为网络故障、网络波动提供了原因分析依据；基于灵活动态的运维流程机制，在明确了电力企业与电信运营商共建共享场景中的资源运维主体的同时，减轻了运维人员的等待时间和工作压力。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0025]
图1为本发明一个实施例提供的一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法及系统的基本流程示意图；
[0026]
图2为本发明一个实施例提供的一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法及系统的模块结构示意图。
具体实施方式
[0027]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0028]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0030]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0031]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]
实施例1
[0034]
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法，包括：
[0035]
s1：基于实际已有的共建共享的项目，根据资源之间的共享关系，进行资源关系的建模，并实际映射到实际的共建共享流程中。
[0036]
需要说明的是，资源关系的建模步骤包括：
[0037]
定义资源关系中每两个数据点之间的关系为：
[0038][0039]
其中，ai、aj分别表示第i、j个数据点所属的资源，ai(g)、aj(g)分别表示g时刻第i、j个数据点的资源存量，表示资源关系关联系数，ni、nj分别表示第i、j个数据点的资源存量最大值，x(ai,aj)、y(ai,aj)分别表示第i、j个数据点所属资源的共享活动轨迹。
[0040]
s2：基于监测到的5g网络相关数据，利用场强热力图渲染获取变电站/配电房内实时可视化信号热力图，根据可视化信号热力图判断网络通道性能质量，根据判断结果向电力设备提供最优的布放位置建议。
[0041]
需要说明的是，5g网络相关数据包括厂站内无线5g信号强度、传输带宽、传输时延、信号处理时延以及其他端到端的网络性能。
[0042]
利用场强热力图渲染获取变电站/配电房内实时可视化信号热力图包括：
[0043]
读取变电站/配电房全部节点数据；
[0044]
将全部节点数据中的每个节点数据输入至多个存储结构的一个存储结构，其中，每个存储结构至多存储一个节点数据；
[0045]
在全部节点数据输入完成之后，根据可视化信号热力图被划分获得的多个节点的每个节点对应的存储结构中的节点数据，将每个节点呈现出相应的颜色，以渲染热力图，其中，每个节点对应一个存储结构。
[0046]
进一步的，根据判断结果向电力设备提供最优的布放位置建议包括：
[0047]
根据可视化信号热力图直观判断网络通道性能质量，选取通道性能质量最优的为电力设备的布放位置。
[0048]
s3：结合共建共享资源数据与建设基站需求数据，进行双向需求匹配，选择既有资源又有建设基站需求的变电站作为共建共享的合作场景。
[0049]
需要说明的是，结合共建共享资源数据与建设基站需求数据，进行双向需求匹配包括：
[0050]
基于特征融合策略将共建共享资源数据与建设基站需求数据的特征值进行融合；
[0051]
特征融合策略包括多模态多任务深度神经网络，深度神经网络包括：双路特征提取模块、包级别统计信息融合模块、bigru layer、包级别有效载荷融合模块、流级别有效载荷信息构造层、残差卷积神经网络层、分类头；
[0052]
利用匹配算法将特征融合后的数据特征值与预设的特征值进行匹配，当匹配算法输出值达到预设标准时则匹配成功。
[0053]
其中，提取共建共享资源数据与建设基站需求数据的特征值的过程包括：
[0054]
预处理共建共享资源数据与建设基站需求数据；
[0055]
基于预处理后的数据构建样本的协方差矩阵，其计算公式为：
[0056][0057]
其中，m表示数据总个数，θi、θj分别表示特征值i、j的均值；
[0058]
计算协方差矩阵的特征值和相应的特征向量，选择前j个最大值对应的特征向量，其中，j≤z；
[0059]
通过前j个特征向量构建映射矩阵p；
[0060]
通过映射矩阵p将j维的原始数据转换为j维的特征子空间。
[0061]
该过程具体的程序代码为：
[0062][0063][0064]
进一步的，匹配算法为：
[0065]
[0066]
其中，d(x,y)表示相似度计算结果，xi表示数据特征向量，yi表示预设特征向量，p表示常数系数，n表示迭代次数。
[0067]
s4：对共建共享场景的资源建模，通过多种联系方式、推送方式，以及简短少层级的审批流程第一时间明确事故相关信息。
[0068]
需要说明的是，对共建共享场景的资源建模包括：
[0069]
将共建共享场景按照场景对象、场景对象模板和场景对象模板属性进行抽象，利用纹理映射策略将抽象得到的数据映射至三维网格模型中；
[0070]
场景对象表示构成三维场景的基本单位，场景对象模板是将具有相同特征的场景对象的属性进行提取所形成的一种抽象属性集合；
[0071]
将三维网格模型赋予可视化纹理信息，实现共建共享场景资源数据的立体可视化展示。
[0072]
本发明通过对电力企业可租赁资源和需求建模，建立与运营商的定时对接机制，快速匹配双方需求，提速共建共享合作进度；通过对变电站内信号建模，通过信号覆盖图，向电力企业推荐匹配信号覆盖的设备布置地点，向运营商推荐匹配电力需求的建站机房和天面，双向匹配以保证电力设施能处于5g信号覆盖下；通过对共建共享资源场景建模，辅以电子化流程和鉴权机制，极大缩短了报障流程。
[0073]
为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择的不同方法和采用本方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，以验证本方法所具有的真实效果。
[0074]
传统的技术方案：共建共享模式中电力企业与电信运营商的需求匹配难题，共建共享场景下电力设施的5g信号匹配问题，共建共享场景的运维责任主体不明确问题，为验证本方法相对传统方法具有较高适配度及责任追究效率，本实施例中将采用传统方法和本方法进行实时测量对比。
[0075]
测试环境：在仿真平台模拟电力企业与电信运营商之间的共建共享，分别利用传统方法和本发明方法，开启自动化测试设备并运用matlb软件编程实现两种方法的仿真测试，根据实验结果得到仿真数据，结果如下表所示。
[0076]
表1：实验结果对比表。
[0077]
测试样本传统方法本发明方法匹配精准度85％98％效率88％99％可视化程度低高等待时间＞3min＜1min
[0078]
从上表可以看出，本发明方法相较于传统方法在较短时间的同时依然具有较高的匹配准确度，体现了本发明具有较强的鲁棒性。
[0079]
实施例2
[0080]
参照图2为本发明另一个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种融合5g的电力基础设施共建共享支撑系统，上述融合5g的电力基础设施共建共享支撑方法能够依托于本系统实现。
[0081]
具体的，该系统包括：
[0082]
统一资源建模模块100，用于对运营商侧和电力侧的资源进行建模和关联，并向电
力资源管理模块200提供基本的模型库和资源库；
[0083]
电力资源管理模块200与统一资源建模模块100相连接，用于向电网管理人员提供全电网可用于共建共享的资源全视图列表；
[0084]
电力无线监测模块300，与电力资源管理模块200相连接，用于定时监测厂站内无线5g信号强度、传输带宽、传输时延、信号处理时延以及其他端到端网络性能；
[0085]
资源运维流程模块400与电力无线监测模块300相连接，用于提供对共建共享运维流程的电子化流程支撑。
[0086]
具体的，其工作原理为：共建共享支撑系统的电力资源管理模块200基于实际已有的共建共享的项目，根据资源之间的共享关系，进行资源关系的建模，并实际映射到实际的共建共享流程中。
[0087]
电力无线监测模块300基于监测到的信号强度和时延等数据，进行场强热力图渲染，实现变电站/配电房内实时信号热力图可视化，并基于地区场强均值和方差等统计值，来判断网络通道性能质量，并向电力设备提供最优的布放位置建议，监测的场强数据可以作为判断变电站是否需要建设5g基站补充站内信号覆盖的依据。
[0088]
结合电力资源管理模块200的共建共享资源数据与电力无线监测模块300的建设基站需求数据，进行双向需求匹配，可以从中选择既有资源又有建设基站需求的变电站作为共建共享的合作场景，达到促进建设进度，减少投资成本的效果。
[0089]
资源运维流程模块400对共建共享场景的资源建模，为每个资源明确运维主体，确认双方关键责任人，通过多种联系方式、推送方式，以及简短少层级的审批流程确保事故能够第一时间被发现和维修。
[0090]
进一步的，电力资源管理模块200辅助资源申请和运维：例如，某变电站内主控楼的某个房间因为长期空闲而被列为可出租的共建共享资源，电网管理人员可以在电力资源管理模块200对该房间进行资源建模，记录其空间、机柜、光纤、电力等资源；如果该机房被用于建设运营商基站，则可以利用电力资源管理模块200提供的资源变更模型，修改机房相关联的资源种类、数值，系统记录变更，并激活相应运维流程。
[0091]
电力无线监测模块300进行5g实时监测和网络优化：例如，变电站内的诸多视频监控设备不易敷设光缆，可采用5g无线接入，电力无线监测模,300通过监测厂站内的5g信号和网络各节点时延、抖动和带宽，呈现变电站内5g网络的实时质量。电力无线监测模块300的另一个作用是基于信号质量计算公式对5g网络进行优化，以便在信号较佳的地方部署设备，并通过建设微基站/室分的方式改善弱覆盖区的信号。
[0092]
资源运维流程模块400多安全等级优化运维流程。例如，电力企业可将不敏感资源和敏感资源在系统设置不同运维权限，对主控楼机房等安全等级高的共建共享资源，当其故障时，可以在资源运维流程模块400设置较高的责任和运维主体，并配以较完备的运维申请和审批流程，对天面设备等不敏感资源的故障，可以设置简化的流程，只需一至二级审批，即可准允维修。
[0093]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中
描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0094]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0095]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0096]
如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
[0097]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。