本發(fā)明涉及智能分布式能源存儲(chǔ)，特別是一種跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著全球?qū)沙掷m(xù)能源的追求和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)(reci)已成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。reci旨在整合不同地域的清潔能源資源，實(shí)現(xiàn)能源的高效分配和利用。在這一背景下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)作為reci的核心組件，其重要性日益凸顯。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)的海量增長(zhǎng)、能源消耗的不可持續(xù)性以及數(shù)據(jù)訪問延遲問題。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，研究者們提出了多種解決方案，例如利用分布式存儲(chǔ)技術(shù)提高數(shù)據(jù)的可靠性和訪問速度，采用智能算法優(yōu)化能源管理，以及通過數(shù)據(jù)預(yù)處理和預(yù)測(cè)模型來提高數(shù)據(jù)的有效利用率。然而，盡管這些技術(shù)取得了一定進(jìn)展，但仍然存在諸多不足。

2、現(xiàn)有的跨區(qū)域數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)在處理大規(guī)模、多維度的清潔能源數(shù)據(jù)時(shí)，往往忽視了能源供需的動(dòng)態(tài)變化對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略的影響。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略靜態(tài)且固定，無(wú)法適應(yīng)清潔能源生產(chǎn)的間歇性和不確定性，導(dǎo)致能源利用效率低下，特別是在能源稀缺區(qū)域，這種低效性尤為突出。此外，現(xiàn)有的系統(tǒng)在處理海量數(shù)據(jù)時(shí)，缺乏有效的預(yù)處理機(jī)制，使得數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保障，進(jìn)而影響能源供需預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。再者，雖然部分系統(tǒng)嘗試通過分布式存儲(chǔ)來提高數(shù)據(jù)訪問效率，但在能源管理方面，缺乏精細(xì)的調(diào)度機(jī)制，未能充分利用能源充裕時(shí)段的低成本優(yōu)勢(shì)，反而在能源緊缺時(shí)段加劇了能源消耗，增加了運(yùn)營(yíng)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)解決能源供需變化適應(yīng)性差、數(shù)據(jù)預(yù)處理機(jī)制缺失及能源管理調(diào)度不精細(xì)的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其包括，

5、數(shù)據(jù)采集模塊：部署智能終端，實(shí)時(shí)采集多維度數(shù)據(jù)；

6、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊：對(duì)多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

7、能源供需預(yù)測(cè)模塊：基于預(yù)處理后的多維度數(shù)據(jù)，構(gòu)建能源供需預(yù)測(cè)模型，結(jié)合環(huán)境因素預(yù)測(cè)能源供需狀況；

8、存儲(chǔ)策略生成模塊：根據(jù)預(yù)測(cè)的能源供需狀況，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略；

9、分布式存儲(chǔ)與共識(shí)模塊：基于調(diào)整后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，采用數(shù)據(jù)加密與共識(shí)機(jī)制執(zhí)行分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

10、數(shù)據(jù)調(diào)度與能源優(yōu)化模塊：在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源供需狀況，基于能源供需狀況，執(zhí)行跨區(qū)域數(shù)據(jù)調(diào)度與能源分配優(yōu)化。

11、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述部署智能終端包括，風(fēng)能監(jiān)測(cè)裝置、太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)裝置、生物能檢測(cè)裝置、水利檢測(cè)裝置和地?zé)釞z測(cè)裝置；

12、所述多維度數(shù)據(jù)包括，清潔能源生產(chǎn)狀況、環(huán)境條件、設(shè)備運(yùn)行狀況。

13、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟如下：

14、采用線性插值法填補(bǔ)多維度數(shù)據(jù)中的缺失值；

15、使用z-score方法對(duì)填補(bǔ)后的多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值識(shí)別；

16、使用stl方法提取時(shí)間序列的周期性特征；

17、通過標(biāo)準(zhǔn)化處理，將多維度調(diào)整到統(tǒng)一尺度。

18、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于預(yù)處理后的多維度數(shù)據(jù)，構(gòu)建能源供需預(yù)測(cè)模型，具體步驟如下：

19、基于lstm構(gòu)建能源供需預(yù)測(cè)模型，模型的輸入層接收預(yù)處理后的多維度數(shù)據(jù)，lstm層捕捉時(shí)間序列的長(zhǎng)期依賴關(guān)系，dropout層防止過擬合，輸出層輸出清潔能源供給量，能源供需預(yù)測(cè)模型表達(dá)式為：

20、y't＝σ(wout·ht+bout)

21、其中，y't是模型在時(shí)間點(diǎn)t輸出的能源需求量的預(yù)測(cè)值，σ是sigmoid激活函數(shù)，用于將線性組合的輸出映射到一個(gè)適當(dāng)?shù)闹涤?，wout是輸出層的權(quán)重矩陣，它連接lstm層的隱藏狀態(tài)ht和輸出層，ht表示在時(shí)間點(diǎn)t的lstm層的隱藏狀態(tài)，它是一個(gè)向量，其維度取決于lstm單元的隱藏層大小，bout是輸出層的偏置項(xiàng)，這是一個(gè)標(biāo)量，用于調(diào)整輸出層的激活函數(shù)的零點(diǎn)，使模型能夠擬合數(shù)據(jù)中的偏移量；

22、使用均方誤差作為損失函數(shù)對(duì)能源供需預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，采用adam優(yōu)化器進(jìn)行權(quán)重更新。

23、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述結(jié)合環(huán)境因素預(yù)測(cè)能源供需狀況，具體步驟如下：

24、基于能源供需的季節(jié)性波動(dòng)、天氣狀況指數(shù)和歷史能源供需比對(duì)能源供需量進(jìn)行預(yù)測(cè)，表達(dá)式為：

25、

26、其中，p(y't)表示在時(shí)間點(diǎn)t經(jīng)過綜合調(diào)整后的能源供需量的預(yù)測(cè)值，fi表示在時(shí)間點(diǎn)i的季節(jié)性調(diào)節(jié)因子，wi表示在時(shí)間點(diǎn)i的天氣狀況指數(shù)，h表示在時(shí)間點(diǎn)t的歷史能源供需比，y't是模型在時(shí)間點(diǎn)t輸出的能源需求量的預(yù)測(cè)值，w表示模型考慮的過去時(shí)間點(diǎn)的數(shù)量，t表示當(dāng)前想要做出能源供需預(yù)測(cè)的時(shí)間點(diǎn)，i是一個(gè)索引變量，max(h)表示歷史供需比的最大值，min(h)表示歷史供需比的最小值；

27、基于歷史能源供需比定義能源充裕閾值tes和能源緊缺閾值tst，通過比較p(y't)與tes和tst的大小判斷能源供需狀況；

28、當(dāng)p(y't)的值高于tes時(shí)，則預(yù)測(cè)的能源供需量處于充裕水平，認(rèn)為當(dāng)前能源供應(yīng)過剩；

29、當(dāng)p(y't)的值低于tst時(shí)，則預(yù)測(cè)的能源供需量處于緊缺水平，認(rèn)為當(dāng)前能源供應(yīng)不足。

30、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)預(yù)測(cè)的能源供需量，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，具體步驟如下：

31、當(dāng)能源供應(yīng)過剩時(shí)，通過高級(jí)數(shù)據(jù)壓縮算法減少數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)空間，同時(shí)利用智能緩存技術(shù)存儲(chǔ)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)；

32、根據(jù)能源成本和數(shù)據(jù)訪問頻率，將數(shù)據(jù)分布于不同能效的存儲(chǔ)介質(zhì)上，降低能源消耗；

33、啟用智能休眠機(jī)制，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間未訪問的冷數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行休眠處理；

34、當(dāng)能源供應(yīng)不足時(shí)，增加數(shù)據(jù)的副本數(shù)量并分散存儲(chǔ)于不同地理位置，同時(shí)，建立云端備份作為災(zāi)難恢復(fù)點(diǎn)；

35、使用身份驗(yàn)證機(jī)制，強(qiáng)化數(shù)據(jù)加密與訪問控制；

36、采用負(fù)載均衡技術(shù)、自動(dòng)故障切換機(jī)制和冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)來進(jìn)行流量分配、無(wú)縫切換和備用資源準(zhǔn)備。

37、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于調(diào)整后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，采用數(shù)據(jù)加密與共識(shí)機(jī)制執(zhí)行分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，具體步驟如下：

38、系統(tǒng)根據(jù)調(diào)整后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，利用哈希環(huán)算法將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，通過aes加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

39、基于分布式網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性與安全需求，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)完整性評(píng)估算法，表達(dá)式為：

40、

41、其中，t(t)表示在時(shí)間點(diǎn)t的數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)系數(shù)，x(dt)表示在時(shí)間點(diǎn)t的數(shù)據(jù)dt的哈希值，x(dt-1)表示前一時(shí)間點(diǎn)t-1的數(shù)據(jù)dt-1的哈希值，a(dt表示在時(shí)間點(diǎn)t的數(shù)據(jù)加密強(qiáng)度，v(dt)2表示在時(shí)間點(diǎn)t的數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果v(dt)的平方；

42、通過對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)中傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)完整性的歷史記錄，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定在正常操作條件下t(t)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，識(shí)別數(shù)據(jù)完整性的常態(tài)范圍；

43、基于數(shù)據(jù)完整性的常態(tài)范圍定義一個(gè)數(shù)據(jù)完整性安全閾值disb，通過比較disb與t(t)的大小，優(yōu)化數(shù)據(jù)安全性和完整性；

44、當(dāng)t(t)≥disb時(shí)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)完整性受到威脅，系統(tǒng)自動(dòng)增強(qiáng)加密強(qiáng)度和共識(shí)機(jī)制的執(zhí)行力度；

45、當(dāng)t(t)＜disb時(shí)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)完整性處于安全范圍內(nèi)，系統(tǒng)維持當(dāng)前加密和共識(shí)機(jī)制配置。

46、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能源供需狀況，具體步驟如下：

47、在執(zhí)行分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過程中，從智能終端持續(xù)獲取多維度數(shù)據(jù)包括，清潔能源生產(chǎn)狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；

48、采用https協(xié)議，將收集到的多維度數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)處理模塊和能源供需預(yù)測(cè)模塊，評(píng)估能源供需狀況。

49、作為本發(fā)明所述跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于數(shù)據(jù)完整性，執(zhí)行跨區(qū)域數(shù)據(jù)調(diào)度與能源分配優(yōu)化，具體步驟如下：

50、基于能源供需狀況，動(dòng)態(tài)遷移數(shù)據(jù)到經(jīng)濟(jì)高效的存儲(chǔ)位置，同時(shí)兼顧數(shù)據(jù)的快速訪問和高可用性，動(dòng)態(tài)調(diào)整電力供應(yīng)，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級(jí)和緊急的數(shù)據(jù)處理需求；

51、在能源充裕區(qū)域增加熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的本地緩存，減少對(duì)主存儲(chǔ)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問需求；

52、能源緊缺的區(qū)域減少非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)負(fù)載，優(yōu)先保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的訪問效率，通過智能調(diào)度減少能源消耗，確保數(shù)據(jù)服務(wù)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性；

53、在能源成本較高的時(shí)段，對(duì)非活躍數(shù)據(jù)所在存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)施休眠。

54、本發(fā)明有益效果為：通過智能終端實(shí)時(shí)采集清潔能源多維度數(shù)據(jù)，并經(jīng)由預(yù)處理模塊確保數(shù)據(jù)質(zhì)量，進(jìn)而利用lstm模型結(jié)合環(huán)境因素預(yù)測(cè)能源供需，動(dòng)態(tài)生成存儲(chǔ)策略。該系統(tǒng)在能源充裕時(shí)通過數(shù)據(jù)壓縮、智能緩存和能效存儲(chǔ)分配減少能耗，能源緊缺時(shí)則增強(qiáng)數(shù)據(jù)冗余和安全措施，確保數(shù)據(jù)完整性。借助分布式存儲(chǔ)與共識(shí)機(jī)制，系統(tǒng)增強(qiáng)了數(shù)據(jù)分散性和容錯(cuò)能力，同時(shí)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能調(diào)度優(yōu)化了能源分配，最終實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高效性、安全性和能源使用的經(jīng)濟(jì)性，為跨區(qū)域清潔能源互聯(lián)網(wǎng)提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)管理和優(yōu)化方案。