基于VoIP 技術(shù)的一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)設(shè)計

吳 蓉，朱婷婷，趙 璐，秦 璐

（國網(wǎng)孟津縣供電公司，河南 洛陽 471100）

VoIP 技術(shù)是基于語音傳輸思想的語音通話處理方法，可借助網(wǎng)際IP 協(xié)議促成多媒體會議與語音通話關(guān)系的形成，從而實現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)通信環(huán)境的合理維護。VoIP 技術(shù)通過既定的語音壓縮算法，執(zhí)行語音數(shù)據(jù)的編碼與處理，并可在TCP/IP 標準的作用下，更改語音數(shù)據(jù)的實際傳輸形式[1]。在大多數(shù)情況下，若語音數(shù)據(jù)可借助IP 網(wǎng)絡(luò)進入接收目的地，客戶端主機則可將這些語音信息全部串聯(lián)起來，且隨著解壓處理指令的執(zhí)行，語音信號可被全部恢復(fù)成原來的傳輸形式，從而實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)語音互傳的目的。

在電網(wǎng)運行環(huán)境中，電力調(diào)度作為電力傳輸管理的中間控制環(huán)節(jié)，可在調(diào)節(jié)電量運輸能力的同時，實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)一體化能力的有效控制[2-3]。文獻[4]設(shè)計基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的電力調(diào)度系統(tǒng)，通過構(gòu)建電力調(diào)度信息流模型，利用模糊質(zhì)心加權(quán)方法，分類識別電力調(diào)度信息，對聚簇特征量進行提取，挖掘電力調(diào)度大數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)基于Hybrid 開發(fā)模式設(shè)計，加載電力調(diào)度算法，采用MySQL 數(shù)據(jù)庫，結(jié)合動態(tài)鏈接方式，實現(xiàn)電力調(diào)度。該系統(tǒng)的負載均衡性較好，然而該系統(tǒng)并不能完全適應(yīng)電量數(shù)據(jù)的持續(xù)累積需求，易導(dǎo)致電網(wǎng)運行能力的不斷下降。為解決該問題，文中設(shè)計基于VoIP 技術(shù)的一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)，在Hadoop 調(diào)度框架的支持下，連接一體化數(shù)據(jù)操作平臺，再借助數(shù)字簽名機制，對相關(guān)電力數(shù)據(jù)進行編譯與打包處理。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)的硬件執(zhí)行環(huán)境由Hadoop 調(diào)度框架、一體化數(shù)據(jù)操作平臺、管理控制模塊三部分共同組成，具體搭建方法如下。

1.1 Hadoop調(diào)度框架

Hadoop 調(diào)度框架管理一體化電力控制系統(tǒng)中的電量傳輸行為，再借助Disk 平臺，將這些電力數(shù)據(jù)反饋至其他硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)元件之中。HDFS Client、NameNode、Secondary NameNode 作為三類不同的連接節(jié)點，可在統(tǒng)籌一體化電力調(diào)度數(shù)據(jù)的同時，將未完全消耗的信息參量存儲于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主機之中[5]。隨待傳輸電力調(diào)度數(shù)據(jù)總量的增大，底層自動控制節(jié)點的接入數(shù)量也會逐漸增大，但由于一體化數(shù)據(jù)操作平臺的存在，這些數(shù)據(jù)信息參量可在Disk平臺結(jié)構(gòu)的作用下，通過恢復(fù)傳輸電量的方式，使得系統(tǒng)內(nèi)的一體化電子控制需求得到滿足，一方面控制電量數(shù)據(jù)的實際傳輸速度；另一方面也可實現(xiàn)對電量調(diào)度行為的有效區(qū)分。Hadoop 調(diào)度框架結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 Hadoop調(diào)度框架結(jié)構(gòu)圖

1.2 一體化數(shù)據(jù)操作平臺

一體化數(shù)據(jù)操作平臺同時包含系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫與備份數(shù)據(jù)庫，可在加工電力數(shù)據(jù)的同時，對電網(wǎng)環(huán)境中的相關(guān)調(diào)度信息進行建模處理，再通過跟進一體化供應(yīng)服務(wù)的方式，實現(xiàn)對外部傳輸數(shù)據(jù)的有效控制[6]。在Hadoop 調(diào)度框架的作用下，待采集的一體化電力數(shù)據(jù)可直接存儲于系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫主機中，而隨著自動控制指令的實施，這些已生成長久記憶的信息參量可直接由中心數(shù)據(jù)庫傳輸至底層備份數(shù)據(jù)庫主機之中。在此過程中，一體化供應(yīng)服務(wù)可直接作用于所有系統(tǒng)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)，在輔助系統(tǒng)電力數(shù)據(jù)加工行為的同時，完善現(xiàn)有的調(diào)度數(shù)據(jù)建模標準，從而使得系統(tǒng)環(huán)境中的電量數(shù)據(jù)控制需求得到較好滿足[7-8]。一體化數(shù)據(jù)操作平臺如圖2 所示。

圖2 一體化數(shù)據(jù)操作平臺示意圖

1.3 管理控制模塊

管理控制模塊負責(zé)對一體化電力調(diào)度數(shù)據(jù)進行整合與處理，再通過已生成的電力數(shù)據(jù)服務(wù)行為，實現(xiàn)對已存儲數(shù)據(jù)傳輸能力的精準解析。整個管理控制模塊由電力數(shù)據(jù)服務(wù)、調(diào)度控制管理、數(shù)據(jù)監(jiān)控、傳輸能力分析四部分共同組成[9-10]。其中，調(diào)度控制管理同時負載電網(wǎng)設(shè)備管理、一體化能力管理、調(diào)度能力協(xié)調(diào)等多項服務(wù)行為，且在一體化數(shù)據(jù)操作平臺結(jié)構(gòu)的作用下，Hadoop 調(diào)度框架可對系統(tǒng)管理控制模塊下達直接作用指令。在此過程中，管理控制模塊的傳輸能力會得到不斷促進，一方面避免電力調(diào)度數(shù)據(jù)的連續(xù)堆積；另一方面也可實現(xiàn)對電網(wǎng)運行能力的有效保護。管理控制模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 管理控制模塊結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在各級硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)的支持下，按照編碼地址轉(zhuǎn)換、數(shù)字簽名機制設(shè)置、電力數(shù)據(jù)編譯與打包的處理流程，完成系統(tǒng)的軟件執(zhí)行環(huán)境搭建，兩相結(jié)合，實現(xiàn)基于VoIP 技術(shù)一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)設(shè)計。

2.1 編碼地址轉(zhuǎn)換

在VoIP 技術(shù)支持下，一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)可根據(jù)電量數(shù)據(jù)的編碼長度，將其原始傳輸?shù)刂犯某尚滦瓦B接形式，且轉(zhuǎn)換后的編碼地址不但標注電量調(diào)度數(shù)據(jù)的實際傳輸位置，也對電網(wǎng)主機所負載的電子信號水平進行了統(tǒng)一描述。由于第三方編碼接口的存在，電量調(diào)度數(shù)據(jù)編碼地址的原始信息參量只能存在于電網(wǎng)物理層之中，且隨之電子傳輸數(shù)據(jù)總量的增大，編碼地址所處位置也會逐漸發(fā)生改變，直至轉(zhuǎn)換映射條件能夠完全滿足系統(tǒng)環(huán)境中的實際電子量控制需求[11-12]。設(shè)rmin代表最小的目標電量傳輸?shù)刂吩创a值，rmax代表最大的目標電量傳輸?shù)刂吩创a值，代表既定編碼時刻的電流特征值水平，聯(lián)立上述物理量，可將電力調(diào)度數(shù)據(jù)的編碼地址轉(zhuǎn)換條件定義為：

式中，p代表原定的電量數(shù)據(jù)編碼長度值，代表單位時間內(nèi)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸均值，ΔT代表電力調(diào)度數(shù)據(jù)的單位編碼時長。

2.2 數(shù)字簽名機制

數(shù)字簽名可為一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)提供電力數(shù)據(jù)傳輸所需的信息保障協(xié)議，并可根據(jù)VoIP 技術(shù)的具體應(yīng)用需求，將完成編碼地址轉(zhuǎn)換的信息參量存儲于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主機之中，從而實現(xiàn)對電力調(diào)度數(shù)據(jù)的分析與查詢。在編碼地址轉(zhuǎn)換原理的作用下，電力調(diào)度數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名可在私有密鑰與公有密鑰之間來回選擇，直至所有電力數(shù)據(jù)信息都能得到與之匹配的調(diào)度控制節(jié)點。數(shù)字簽名機制的存在就是為了保障一體化電力數(shù)據(jù)的調(diào)度穩(wěn)定性，在整個傳輸過程中，電力數(shù)據(jù)信息的總量越大，系統(tǒng)主機所具備的編碼控制能力也就越強[13-14]。設(shè)U1、U2分別代表兩個不同的電信號壓力強度數(shù)值，聯(lián)立式（1），可將電力調(diào)度控制系統(tǒng)的數(shù)字簽名機制表示為：

式中，f代表電力調(diào)度數(shù)據(jù)的傳輸特征值參量，d代表VoIP 技術(shù)的調(diào)度作用系數(shù)，k代表電量數(shù)據(jù)的一體化作用系數(shù)。

2.3 電力數(shù)據(jù)編譯與打包

電力數(shù)據(jù)編譯可在已知數(shù)字簽名機制條件的基礎(chǔ)上，將相關(guān)電量信息數(shù)據(jù)整合成全新的傳輸形式，并可借助編譯源碼，更改這些信息文件的傳輸目的地，從而使得電力系統(tǒng)中的控制應(yīng)用需求得到較好滿足。電力數(shù)據(jù)打包則是對電量信息文件的重新整合，可將散亂分布的電力調(diào)度數(shù)據(jù)整合成包狀傳輸形式，從而滿足VoIP 技術(shù)權(quán)限[15-16]。在編譯與打包過程中，一體化電力調(diào)度數(shù)據(jù)的最大傳輸速率只能達到vmax，在極限傳輸條件下，自動控制系統(tǒng)能夠負擔(dān)大量的電力數(shù)據(jù)傳輸行為，從而完善現(xiàn)有的一體化電量調(diào)度環(huán)境。聯(lián)立式（2），可將電力數(shù)據(jù)編譯結(jié)果表示為：

式中，c0代表一體化電力調(diào)度數(shù)據(jù)的下限處理權(quán)限，cn代表一體化電力調(diào)度數(shù)據(jù)的上限處理權(quán)限，n代表基于VoIP 技術(shù)的自動控制系數(shù)，代表電力調(diào)度數(shù)據(jù)的應(yīng)用行為向量。至此，實現(xiàn)各項物理系數(shù)的計算與處理，在VoIP 技術(shù)的支持下，完成一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。

3 實用能力測試

搭建圖4 所示一體化電力調(diào)度環(huán)境，按需連接電力調(diào)度服務(wù)器與電量自愈環(huán)網(wǎng)，將實驗組系統(tǒng)、對照組系統(tǒng)分別與兩臺配置相同的IF620 設(shè)備主機相連，其中實驗組主機搭載基于VoIP 技術(shù)的一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)，對照組主機搭載文獻[4]基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的控制系統(tǒng)。

圖4 一體化電力調(diào)度環(huán)境

RPS 系數(shù)反映了控制主機對于已累計電量數(shù)據(jù)的調(diào)度與疏散能力，隨電力數(shù)據(jù)累積量的增大，RPS系數(shù)值越大，代表控制主機對于已累計電量數(shù)據(jù)的調(diào)度與疏散能力越強，反之則越弱。實驗組、對照組RPS 系數(shù)的具體數(shù)值變化情況如表1 所示。

表1 RPS系數(shù)值對比

分析表1 可知，在整個實驗過程中，實驗組RPS系數(shù)一直呈現(xiàn)不斷上升的數(shù)值變化狀態(tài)，然而實驗后期的數(shù)值上升幅度明顯小于實驗前期，且實驗中期出現(xiàn)了一段時間相對穩(wěn)定的數(shù)值存在狀態(tài)。對照組RPS 系數(shù)則在階段性下降狀態(tài)后，開始呈現(xiàn)明顯上升的數(shù)值變化趨勢，然而整個實驗過程中的平均數(shù)值水平始終相對較低，遠不能與實驗組數(shù)值相比。

LID 系數(shù)描述了電力調(diào)度主機對于電網(wǎng)運行能力的保障作用強度，在累計電量數(shù)據(jù)的作用下，可認為LID 系數(shù)值越大，電力調(diào)度主機對于電網(wǎng)運行能力的保障作用強度越大。詳細實驗數(shù)值結(jié)果如表2所示。

分析表2 可知，實驗組LID 系數(shù)在小幅數(shù)值下降狀態(tài)后，開始逐漸呈現(xiàn)不斷上升的數(shù)值變化趨勢，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果達到了88.7%。對照組LID 系數(shù)則在連續(xù)數(shù)值上升變化之后，開始呈現(xiàn)不斷下降的數(shù)值變化狀態(tài)，整個實驗過程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達到47.6%，與實驗組最大值相比，下降了41.1%。

表2 LID系數(shù)值對比

綜上可知，應(yīng)用基于VoIP 技術(shù)的一體化電力調(diào)度自動控制系統(tǒng)后，RPS 系數(shù)、LID 系數(shù)均出現(xiàn)了明顯上升的數(shù)值變化狀態(tài)，不僅解決了電量數(shù)據(jù)過度堆積的問題，也為電網(wǎng)運行能力提供了較強的應(yīng)用保障。

4 結(jié)束語

在Hadoop 調(diào)度框架的作用下，VoIP 技術(shù)可為一體化數(shù)據(jù)操作平臺提供更為廣闊的執(zhí)行空間，且由于管理控制模塊的存在，編碼地址轉(zhuǎn)換結(jié)果可聯(lián)合數(shù)字簽名機制，對電力數(shù)據(jù)進行編譯與打包處理。對比實驗結(jié)果顯示，RPS 系數(shù)值與LID 系數(shù)值的增大，加強了控制主機對于已累計電量數(shù)據(jù)的調(diào)度與疏散能力，從而使得應(yīng)用電網(wǎng)的實際運行能力得到較好保障，與基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的控制系統(tǒng)相比，具備更強的應(yīng)用可行性。