本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)流通溯源方法，尤其涉及一種電力計量數(shù)據(jù)流通溯源方法。

背景技術：

1、隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展和智能電網(wǎng)建設，電力市場化用戶數(shù)量增加，電力計量數(shù)據(jù)量增大，同時，電力計量數(shù)據(jù)作為電網(wǎng)公司計量結算數(shù)據(jù)的唯一來源，在數(shù)據(jù)流通傳輸中存在被篡改和泄密的風險，因此，需要對電力計量數(shù)據(jù)進行溯源，通過記錄和追蹤電力計量數(shù)據(jù)的來源、傳輸和處理過程，有效確保數(shù)據(jù)的完整性、可靠性和可追溯性，防止數(shù)據(jù)被惡意篡改或偽造，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供安全數(shù)據(jù)支撐。

2、布隆過濾器用于快速判斷一個元素是否存在于一個集合中，相比其他數(shù)據(jù)結構具有查詢效率高、占用內存較低等優(yōu)點；目前，布隆過濾器已廣泛應用于數(shù)據(jù)溯源，能夠通過檢驗哈希函數(shù)映射值來驗證數(shù)據(jù)溯源鏈中的數(shù)據(jù)是否存在并防止溯源數(shù)據(jù)被篡改，然而，現(xiàn)有的溯源方法仍存在以下問題：首先，傳統(tǒng)方法使用單級布隆過濾器進行溯源，沒有考慮數(shù)據(jù)的分級處理，無法差異化配置各級參數(shù)，導致對海量電力計量數(shù)據(jù)進行溯源時溯源時延較高、溯源準確性較低；其次，現(xiàn)有方法采取固定配置的過濾器對數(shù)據(jù)進行篩選，忽略了不同計量數(shù)據(jù)的重要度差異，且沒有綜合考慮存儲空間與哈希函數(shù)數(shù)量對溯源時延和溯源準確性的影響，無法通過調節(jié)存儲空間與哈希函數(shù)數(shù)量，實現(xiàn)溯源準確性與溯源時延之間的動態(tài)折中，因此，亟需設計一種高效的電力計量數(shù)據(jù)流通溯源方法。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種電力計量數(shù)據(jù)流通溯源方法，具體數(shù)據(jù)流通溯源步驟為：

2、首先，為分布式的電網(wǎng)計量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫配備分級布隆過濾器，以快速判斷源數(shù)據(jù)是否存儲在當前數(shù)據(jù)庫，再給出分級布隆過濾器結構以及工作流程，根據(jù)分級布隆過濾器結構以及工作流程對各級布隆過濾器的存儲空間與哈希映射函數(shù)數(shù)量進行差異化配置，以充分利用存儲空間、降低時延并提高溯源準確性，最后，基于測試數(shù)據(jù)溯源時的溯源準確性與溯源時延，對各級存儲空間、哈希函數(shù)數(shù)量以及分級布隆過濾器的級數(shù)進行動態(tài)調節(jié)，直至滿足各重要度等級電力計量數(shù)據(jù)溯源準確性閾值要求與時延閾值要求，實現(xiàn)溯源準確性與溯源時延之間的動態(tài)折中，提高溯源效率。

3、優(yōu)選的，分級布隆過濾器結構以及工作流程的步驟為：

4、首先，基于單級布隆過濾器，構建分級布隆過濾器，溯源時將電力計量數(shù)據(jù)與前級哈希映射函數(shù)值作為輸入元素，逐級通過分級布隆過濾器；最后，基于分級布隆過濾器溯源判定方式對溯源數(shù)據(jù)是否在數(shù)據(jù)庫中進行判定：

5、若溯源數(shù)據(jù)通過布隆過濾器映射后，存在哈希映射函數(shù)得到的映射值對應的存儲空間比特位為0，判定溯源數(shù)據(jù)不在該數(shù)據(jù)庫中；若哈希映射函數(shù)得到的映射值對應的存儲空間比特位全為1，則判定溯源數(shù)據(jù)可能在該數(shù)據(jù)庫中。

6、優(yōu)選的，布隆過濾器由一個一定長度的二進制向量和一系列哈希映射函數(shù)組成，用于檢索一個元素是否在一個集合中，即判斷所溯源計量數(shù)據(jù)是否存在于當前數(shù)據(jù)庫中。

7、優(yōu)選的根據(jù)分布式的電網(wǎng)計量系統(tǒng)為每一個分布式的電網(wǎng)計量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫配備分級布隆過濾器，考慮工況數(shù)據(jù)、電能量數(shù)據(jù)、費控信息等種重要度等級的電力計量數(shù)據(jù)，定義重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)集為，其中表示第個重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)，為重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)總數(shù)，越大表示重要度等級越高，溯源準確性也應越高，對各級布隆過濾器存儲空間、哈希函數(shù)數(shù)量影響越大；

8、構建級分級布隆過濾器，為第級布隆過濾器的存儲空間，為第級布隆過濾器的哈希映射函數(shù)數(shù)量。

9、優(yōu)選的，分級布隆過濾器的整體流程包括：

10、為數(shù)據(jù)庫構建一個分級布隆過濾器，將不同重要度等級數(shù)據(jù)依次輸入分級布隆過濾器對存儲空間進行初始化，為后續(xù)數(shù)據(jù)溯源提供基礎，以電力計量數(shù)據(jù)集為例，存儲空間初始化具體過程如下：對于第1級布隆過濾器，將作為輸入元素；對于第級布隆過濾器，定義中的第個數(shù)據(jù)在第級布隆過濾器中通過個哈希函數(shù)映射得到的哈希函數(shù)映射值集合為，其中表示中的第個數(shù)據(jù)通過第級布隆過濾器中第個哈希函數(shù)得到的映射值，將與中各個數(shù)據(jù)對應的哈希函數(shù)映射值集合作為元素輸入第級布隆過濾器，通過個哈希函數(shù)映射得到映射值集合，其中表示中的第個數(shù)據(jù)通過第級布隆過濾器中第個哈希函數(shù)得到的映射值，并根據(jù)映射值集合將第級布隆過濾器存儲空間中對應比特位由0設置為1；第級布隆過濾器的輸入可以表示為

11、(1)

12、存儲空間初始化完成后，通過分級布隆過濾器對需要溯源的電力計量數(shù)據(jù)進行溯源，判定方式為：

13、a、將需要溯源的數(shù)據(jù)依次通過級布隆過濾器的哈希映射函數(shù)完成映射，若任意哈希映射函數(shù)得到的映射值對應的存儲空間比特位都為1，則元素可能存在，即電力計量數(shù)據(jù)可能存儲在該分布式系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)庫；

14、b、將需要溯源的數(shù)據(jù)依次通過級布隆過濾器的哈希映射函數(shù)完成映射，若在級布隆過濾器中存在哈希映射函數(shù)得到的映射值對應的存儲空間比特位為0，則無需進入級布隆過濾器，即可判定元素不存在，即電力計量數(shù)據(jù)沒有存儲在該分布式系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)庫。

15、優(yōu)選的，對各級布隆過濾器的存儲空間與哈希映射函數(shù)數(shù)量進行差異化配置的步驟為：

16、第級布隆過濾器的存儲空間與哈希函數(shù)數(shù)量表示為

17、(2)

18、(3)

19、其中，為輸入第級布隆過濾器的元素數(shù)量，為向上取整函數(shù)，、依次為重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)對應的溯源準確性閾值和溯源時延閾值，應保證實際溯源準確性大于準確性閾值且實際溯源時延小于時延閾值，和依次為空間映射常數(shù)和時延映射常數(shù)、、為空間調節(jié)系數(shù)和時延調節(jié)系數(shù)，。

20、優(yōu)選的，基于測試數(shù)據(jù)溯源時的溯源準確性與溯源時延，對各級存儲空間、哈希函數(shù)數(shù)量以及分級布隆過濾器的級數(shù)進行動態(tài)調節(jié)的步驟為：

21、首先，在第次測試時，從重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)中取部分數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)依次輸入分級布隆過濾器進行溯源測試，其次，通過配置存儲空間和哈希函數(shù)數(shù)量并完成存儲空間初始化，按判定方式得到測試數(shù)據(jù)的判定結果并與實際情況對比得到重要度等級為的測試數(shù)據(jù)通過分級布隆過濾器的溯源準確性，最后，計算第次測試時重要度等級為的測試數(shù)據(jù)通過分級布隆過濾器的平均溯源時延。

22、優(yōu)選的，依次對種重要度等級的測試數(shù)據(jù)測試后，得到相應的溯源準確性和平均溯源時延，將測試數(shù)據(jù)通過分級布隆過濾器的準確性與平均溯源時延分別與溯源準確性閾值及時延閾值進行對比，對分級布隆過濾器各級存儲空間、哈希函數(shù)數(shù)量與分級數(shù)進行調節(jié)，第次測試后修正的布隆過濾器級數(shù)計算如下：

23、(4)

24、其中，和為重要度等級為的電力計量數(shù)據(jù)對溯源準確性和溯源時延的權重，重要度等級越高的數(shù)據(jù)權重越高，對修正結果影響程度越大，為指示函數(shù)，只有條件成立時，否則；

25、然后對各級存儲空間與哈希函數(shù)數(shù)量中的調節(jié)系數(shù)以及分級數(shù)量進行修正，第次測試后修正的調節(jié)系數(shù)、計算如下：

26、(5)

27、(6)

28、其中，、、為慣性常數(shù)，迭代修正的次數(shù)越多，各參數(shù)調節(jié)的幅度越小并趨于收斂；

29、若第次測試修正后分級布隆過濾器能夠滿足各重要度等級電力計量數(shù)據(jù)溯源準確性閾值要求與時延閾值要求，令，，完成布隆過濾器配置與修正全過程，否則重復進行下一次修正，對各級布隆過濾器的參數(shù)進行調節(jié)，直至滿足各重要度等級電力計量數(shù)據(jù)溯源準確性閾值要求與時延閾值要求；

30、將需要溯源的數(shù)據(jù)輸入修正好的分級布隆過濾器中，即可實現(xiàn)電力計量數(shù)據(jù)的準確高效溯源。

31、借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

32、1、傳統(tǒng)布隆過濾器對海量電力計量數(shù)據(jù)溯源時，存在溯源準確性低，溯源時延高的問題，而本發(fā)明技術方案為分布式的電網(wǎng)計量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫配備分級布隆過濾器，可以根據(jù)需求差異化配置每級的存儲空間與哈希函數(shù)數(shù)量，提高溯源準確性、降低溯源時延。

33、2、傳統(tǒng)溯源方法忽略了不同重要度數(shù)據(jù)的差異，存在沒有根據(jù)數(shù)據(jù)重要度等級、溯源時延和準確性對溯源模型進行調節(jié)導致溯源效性較低的問題，而本發(fā)明技術方案根據(jù)不同重要度等級的電力計量數(shù)據(jù)溯源準確性與溯源時延對各級存儲空間、哈希函數(shù)數(shù)量以及分級布隆過濾器的級數(shù)進行動態(tài)調節(jié)，實現(xiàn)溯源準確性與溯源時延之間的動態(tài)折中，提高溯源效率。

34、上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。