一种需求响应数据调度方法及装置与流程

本发明涉及电力系统通信技术领域，具体涉及一种需求响应数据调度方法及装置。

背景技术：

近年来，各地陆续实施了电力需求响应(demand response，DR)的试点工作，通过政府主导、电网企业实施的方式和电力用户互动，并在执行过程中适当引入了负荷聚合商、服务商等第三方新型实体的参与。但居民用户在参与DR数据过程中，由于信息接口及通信协议的不足与落后，导致DR数据交互过程仍旧较为繁琐，在传输的实时性、可靠性、成本经济性等方面难以适应未来电力需求响应数据自主、灵活性的要求，无法充分发挥用户DR资源的作用，更无法进一步推广DR数据的实施。

为解决DR数据传输过程中的流量冲突问题、保证DR数据的服务质量，特别要在保证实时、紧急DR数据服务质量的同时兼顾各类非实时、常规类DR数据服务质量，选取合适的需求响应数据调度策略尤为关键。目前，由于缺少有效的DR数据排队策略调度方法，当大规模开展DR数据时，DR数据信息传输的实时性无法得到满足。现有哦技术中基于严格优先级的排队策略调度方法，在紧急情况下，高优先级的数据通信量较大，占用带宽较多，导致低优先级数据的等待延时增多，服务质量下降。如果高优先级通信在一段时间内等于或超过线路的传输速率，可能会导致低优先级数据丢失，甚至会影响重要的网络控制通信。

因此，对能够兼顾各类DR数据服务质量、满足DR数据实时性要求的调度方法开展研究具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种需求响应数据调度方法及装置，基于各需求响应数据队列的队列长度、动态权值、虚拟完成时刻确定需调度的需求响应数据队列，并转发其头部数据，满足需求响应数据的实时性要求，减少了需求响应数据队列头部数据的延时，提高了需求响应数据服务质量。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种需求响应数据调度方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；

根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；

根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

优选地，所述根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值包括：

若第i个需求响应数据队列的队列长度Li满足则获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级，并根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值，否则，将第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的动态权值作为第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值；

其中，Li初始化值为0，Li_max为第i个需求响应数据队列的队列长度最大值，i∈[1,N]，N为需求响应数据队列总数。

进一步地，所述获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级包括：

按下式确定第i个需求响应数据队列的业务突发程度Bursti及动态优先级pi：

式中，Li_avg为第i个需求响应数据队列的平均队列长度，a、b分别为第一动态优先级调节系数、第二动态优先级调节系数，Ti^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的排队时间，为第i个需求响应数据队列头部数据l的长度，ri'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的服务速率，Bursti、pi的初始化值均为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的平均队列长度Li_avg：

Li_avg＝(1-k)L'i_avg+kLi

式中，k为低通滤波器滤波系数，L'i_avg为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的平均队列长度，Li_avg的初始化值为0。

进一步地，所述根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值包括：

利用模糊隶属度函数确定所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值；

基于预先给定的模糊规则，利用Mamdami算法获取所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值对应的第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值；

利用重心法获取第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值对应的第i个需求响应数据队列的动态权值。

优选地，所述根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻包括：

根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率，并按下式确定第i个需求响应数据队列的虚拟完成时刻Fi：

式中，Si为第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻，ri为第i个需求响应数据队列的服务速率，为N个需求响应数据队列中动态优先级最高的需求响应数据队列头部数据l的长度，为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比；

进一步地，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻Si：

式中，Vi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l到达头部的时刻对应的系统虚拟时刻，Fi'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的虚拟完成时刻。

进一步地，所述根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率ri包括：

按下式确定所述第i个需求响应数据队列的服务速率ri：

式中，wi为第i个需求响应数据队列的动态权值，wi的初始化值为0，N为需求响应数据队列总数，C为调度系统的总带宽。

进一步地，按下式确定第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比

式中，RLVi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值，N为需求响应数据队列总数，Bi的初始化值为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值

式中，k0为业务损失价值调节系数，RLVi^l的初始化值为0，为第i个需求响应数据队列头部数据l的等待时间ti,l的pi次幂，为第i个需求响应数据队列头部数据l的最大容忍延时Ti,l的pi+1次幂。

优选地，所述根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据包括：

在各需求响应数据队列中选择虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列；

在虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列中选择虚拟完成时刻最小的需求响应数据队列作为需调度的需求响应数据队列；

转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

本发明提供一种需求响应数据调度装置，其改进之处在于，所述装置包括：

权值更新单元，用于根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；

确定单元，用于根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；

调度单元，用于根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供一种需求响应数据调度方法及装置，包括：根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据；本发明基于各需求响应数据队列的队列长度、动态权值、虚拟完成时刻确定需调度的需求响应数据队列，并转发其头部数据，满足需求响应数据的实时性要求，减少了需求响应数据队列头部数据的延时，提高了需求响应数据服务质量。

附图说明

图1是本发明需求响应数据调度方法流程图；

图2是本发明需求响应数据调度方法的实施例中隶属度函数折线图；

图3是本发明需求响应数据调度装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种需求响应数据调度方法，如图1所示，所述方法包括：

根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；

根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；

根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

在本发明的实施例中，需求响应数据队列类型包括：紧急需求响应数据队列、一般需求响应数据队列、注册需求响应数据队列、轮询需求响应数据队列、报告需求响应数据队列和选择需求响应数据队列。

在本发明的实施例中，上述方法中的根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值包括：

若第i个需求响应数据队列的队列长度Li满足则获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级，并根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值，否则，将第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的动态权值作为第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值；

其中，Li初始化值为0，Li_max为第i个需求响应数据队列的队列长度最大值，i∈[1,N]，N为需求响应数据队列总数。

具体地，上述获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级包括：

按下式确定第i个需求响应数据队列的业务突发程度Bursti及动态优先级pi：

式中，Li_avg为第i个需求响应数据队列的平均队列长度，a、b分别为第一动态优先级调节系数、第二动态优先级调节系数，Ti^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的排队时间，为第i个需求响应数据队列头部数据l的长度，ri'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的服务速率，Bursti、pi的初始化值均为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的平均队列长度Li_avg：

Li_avg＝(1-k)L'i_avg+kLi

式中，k为低通滤波器滤波系数，L'i_avg为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的平均队列长度，Li_avg的初始化值为0。本发明的实施例中低通滤波器滤波系数取值为0.01.

具体地，上述根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值包括：

利用模糊隶属度函数确定所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值；

基于预先给定的模糊规则，利用Mamdami算法获取所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值对应的第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值；

利用重心法获取第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值对应的第i个需求响应数据队列的动态权值；

其中，在本发明的实施例中，如图2所示，模糊隶属度函数为三角函数和半梯形函数；需求响应数据队列队列长度的模糊值集为小S、中M和大L，论域为[0,1]；需求响应数据队列业务突发程度的模糊值集为很低VL、较低RL、中等M、较高RH和很高VH，[-1,1]；需求响应数据队列动态优先级的模糊值集为低L、中M、高H，论域为[0,1]；需求响应数据队列动态权值的模糊值集为很小VS、较小RS、中M、较高RL和很高VL；

本发明实施例中的模糊规则如表1所示：

上述方法中的根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻包括：

根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率，并按下式确定第i个需求响应数据队列的虚拟完成时刻Fi：

式中，Si为第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻，ri为第i个需求响应数据队列的服务速率，为N个需求响应数据队列中动态优先级最高的需求响应数据队列头部数据l的长度，为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比；

进一步地，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻Si：

式中，Vi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l到达头部的时刻对应的系统虚拟时刻，Fi'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的虚拟完成时刻。

进一步地，所述根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率ri包括：

按下式确定所述第i个需求响应数据队列的服务速率ri：

式中，wi为第i个需求响应数据队列的动态权值，wi的初始化值为0，N为需求响应数据队列总数，C为调度系统的总带宽。

进一步地，按下式确定第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比

式中，RLVi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值，N为需求响应数据队列总数，Bi的初始化值为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值RLVi^l：

式中，k0为业务损失价值调节系数，的初始化值为0，为第i个需求响应数据队列头部数据l的等待时间ti,l的pi次幂，为第i个需求响应数据队列头部数据l的最大容忍延时Ti,l的pi+1次幂。

上述方法中的根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据包括：

在各需求响应数据队列中选择虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列；

在虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列中选择虚拟完成时刻最小的需求响应数据队列作为需调度的需求响应数据队列；

转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

基于同一发明构思，本发明提供一种需求响应数据调度装置，如图3所示，所述装置包括：

权值更新单元，用于根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；

确定单元，用于根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；

调度单元，用于根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

上述装置的权值更新单元具体用于：

若第i个需求响应数据队列的队列长度Li满足则获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级，并根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值，否则，将第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的动态权值作为第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值；

其中，Li初始化值为0，Li_max为第i个需求响应数据队列的队列长度最大值，i∈[1,N]，N为需求响应数据队列总数。

进一步地，所述获取第i个需求响应数据队列的业务突发程度及动态优先级包括：

按下式确定第i个需求响应数据队列的业务突发程度Bursti及动态优先级pi：

式中，Li_avg为第i个需求响应数据队列的平均队列长度，a、b分别为第一动态优先级调节系数、第二动态优先级调节系数，Ti^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的排队时间，为第i个需求响应数据队列头部数据l的长度，ri'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的服务速率，Bursti、pi的初始化值均为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的平均队列长度Li_avg：

Li_avg＝(1-k)L'i_avg+kLi

式中，k为低通滤波器滤波系数，L'i_avg为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的平均队列长度，Li_avg的初始化值为0。

进一步地，所述根据第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级确定第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值包括：

利用模糊隶属度函数确定所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值；

基于预先给定的模糊规则，利用Mamdami算法获取所述第i个需求响应数据队列的队列长度、业务突发程度及动态优先级的模糊值对应的第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值；

利用重心法获取第i个需求响应数据队列当前系统虚拟时刻的动态权值的模糊值对应的第i个需求响应数据队列的动态权值。

上述装置中的确定单元具体用于：

根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率，并按下式确定第i个需求响应数据队列的虚拟完成时刻Fi：

式中，Si为第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻，ri为第i个需求响应数据队列的服务速率，为N个需求响应数据队列中动态优先级最高的需求响应数据队列头部数据l的长度，为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比；

进一步地，按下式确定所述第i个需求响应数据队列的虚拟开始时刻Si：

式中，Vi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l到达头部的时刻对应的系统虚拟时刻，Fi'为第i个需求响应数据队列上一系统虚拟时刻的虚拟完成时刻。

进一步地，所述根据第i个需求响应数据队列的动态权值确定第i个需求响应数据队列的服务速率ri包括：

按下式确定所述第i个需求响应数据队列的服务速率ri：

式中，wi为第i个需求响应数据队列的动态权值，wi的初始化值为0，N为需求响应数据队列总数，C为调度系统的总带宽。

进一步地，按下式确定第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失比

式中，RLVi^l为第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值，N为需求响应数据队列总数，Bi的初始化值为0；

其中，按下式确定所述第i个需求响应数据队列头部数据l的业务损失价值RLVi^l：

式中，k0为业务损失价值调节系数，RLVi^l的初始化值为0，为第i个需求响应数据队列头部数据l的等待时间ti,l的pi次幂，为第i个需求响应数据队列头部数据l的最大容忍延时Ti,l的pi+1次幂。

上述装置中的调度单元具体用于：

在各需求响应数据队列中选择虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列；

在虚拟开始时刻不大于当前系统虚拟时刻的需求响应数据队列中选择虚拟完成时刻最小的需求响应数据队列作为需调度的需求响应数据队列；

转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供一种需求响应数据调度方法及装置，包括：根据各需求响应数据队列的队列长度确定各需求响应数据队列的动态权值；根据所述各需求响应数据队列的动态权值确定所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻；根据所述各需求响应数据队列的虚拟完成时刻选择需调度的需求响应数据队列，并转发所述需调度的需求响应数据队列的头部数据；本发明基于各需求响应数据队列的队列长度、动态权值、虚拟完成时刻确定需调度的需求响应数据队列，并转发其头部数据，满足需求响应数据的实时性要求，减少了需求响应数据队列头部数据的延时，提高了需求响应数据服务质量。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。