一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置的制造方法

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一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集；遠程調(diào)度中心，用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元采集到的電力設備狀態(tài)參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式；所述遠程調(diào)度中心還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口；專用云服務器，包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心傳送來的數(shù)據(jù)；防火墻設備，連接在遠程調(diào)度中心與專用云服務器之間，遠程調(diào)度中心的數(shù)據(jù)經(jīng)過防火墻設備后才能進入專用云服務器。
【專利說明】
一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及電力設備領域，具體涉及一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置。
【背景技術】
[0002] 電力設備狀態(tài)的運行監(jiān)測是電力系統(tǒng)最重要的日常監(jiān)測項目，在大數(shù)據(jù)和云計算越來越來多應用在各個領域的今天，利用云計算的強大功能來實現(xiàn)數(shù)量眾多的電力設備狀態(tài)參數(shù)已經(jīng)成為一種趨勢。但是電力設備作為關系到民生用電的重要設備，如何在實現(xiàn)云計算處理數(shù)據(jù)的同時，又能保證數(shù)據(jù)的安全，是一個有待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置。
[0004] 本發(fā)明的目的采用以下技術方案來實現(xiàn)：
[0005] -種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)；
[0006] 遠程調(diào)度中心，用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元采集到的電力設備狀態(tài)參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào)度中心還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口；
[0007] 專用云服務器，包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心傳送來的數(shù)據(jù)；
[0008] 防火墻設備，連接在遠程調(diào)度中心與專用云服務器之間，遠程調(diào)度中心的數(shù)據(jù)經(jīng) 過防火墻設備后才能進入專用云服務器。
[0009] 本電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置的有益效果為：
[0010] 設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
【附圖說明】
[0011] 利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0012] 圖1是一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置的結構框圖；
[0013] 圖2是數(shù)據(jù)儲存和恢復單元的結構框圖。
[0014] 附圖標記：電力設備數(shù)據(jù)采集單元-1;遠程調(diào)度中心-2;防火墻設備-3;專用云服務器-4;射頻讀寫器-5;數(shù)據(jù)1C卡-6 ;數(shù)據(jù)預處理模塊-21;數(shù)據(jù)存儲模塊-22;數(shù)據(jù)恢復模塊-23;數(shù)據(jù)評估模塊-24;數(shù)據(jù)分割子模塊-221;數(shù)據(jù)加密子模塊-222;云存儲子模塊223分級匹配子模塊-231;匹配容錯子模塊-232。
【具體實施方式】
[0015] 結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0016] 應用場景1:
[0017]如圖1所示的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元1，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)等。
[0018]遠程調(diào)度中心2,用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的電力設備狀態(tài) 參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào) 度中心2還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口。
[0019]專用云服務器4,包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心2傳送來的數(shù)據(jù)。
[0020] 防火墻設備3,連接在遠程調(diào)度中心2與專用云服務器4之間，遠程調(diào)度中心2的數(shù) 據(jù)經(jīng)過防火墻設備3后才能進入專用云服務器4。
[0021] 本發(fā)明設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
[0022] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān) 控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。
[0023] 優(yōu)選地，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)1C卡6,所述終端接口為射頻讀寫器5,所述射頻讀寫器5通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)1C卡6,同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心 2〇
[0024]優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲存和恢復單元包括數(shù)據(jù)預處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、數(shù)據(jù)恢復模塊23和數(shù)據(jù)評估模塊24:
[0025] (1)數(shù)據(jù)預處理模塊21，用于對所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù) 進行分類，其具體執(zhí)行以下操作:通過K-means聚類對數(shù)據(jù)進行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復以上分類過程，將數(shù)據(jù)進行細分，形成分類下的子分類，并形成數(shù) 據(jù)的多級目錄。
[0026] (2)數(shù)據(jù)存儲模塊22,包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲子模塊223:
[0027] a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對存儲的數(shù)據(jù)進行分割，其具體執(zhí)行以下操作：
[0028] 當需要存儲數(shù)據(jù)r時，首先在遠程調(diào)度中心把數(shù)據(jù)r分割成長度均為h的n部分n， r2,…，rn，然后在有限域Zp中將每個ri分別分割成n個子塊ri,i，rw_ri,n，其中p>2 h，貝lj對于第j個子塊ri,j = ri ? (ri,i ? ? ri,j-irVodp，其中mod代表求余運算符；
[0029] 將{ri,i ? ? ri,n-i}設成是初始的分塊集，映射到集合{pi，p2"_pn}構建線性相關關系，用下式表示線性方程組：
[0030] aiiri，i+ai2ri，2+.._+ainri，n = Ci，l
[0031 ] aiir2, i+ai2r2,2+.._+ainr2, n = ci，2
[0032] ……
[0033] aiirn，l+ai2rn，2+."+ainrn，n = Ci，n
[0034]其中aij是從有限域Zp中任意選取的，以此類推得出C2，l，C2,2，…，C2，n，…，cn，l， *^11 ^ 1 -p C.l 1 … Cn,2,…，Cn,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關關系，令：…：,C= ^…：， Anl ^nn- -(nl cn.n. 卞1,1 … rnfl R=; …：，則上述線性方程組表示為AXR = C; L/l,n rnnl
[0035] 對矩陣R按下式進行二次混合得到新的矩陣C' ：AXRXA = C'。
[0036] b、數(shù)據(jù)加密子模塊222,用于對存儲的數(shù)據(jù)進行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：
[0037] 調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個的值以及用戶輸入的安全參數(shù)M直，輸出解密密匙對{KE，KD }，并將加密密匙KE與計算云服務器Hi共享，將解密密匙KD存儲在遠程調(diào)度中心。 [0038] 通過計算云服務器向偽隨機序列生成器輸入a^，生成與-一對應的標識Ta glJ，同時調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個aij所對應的數(shù)據(jù)值Vij，生成密文Zij，容易知 Tagij和Cij均為n X n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對C '進行一次混合加密得到C": Tag X C ' = C";然后用Z矩陣按下式對C"進行二次混合加密得到C"： C"X Z = C"；任意隨機產(chǎn)生B個虛擬向量，其中B多2n，隨機地將該虛擬向量安排入C"'中，得到一個NiXN2的矩陣Q，其中 NjPN2均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實的n值，進一步加強了數(shù)據(jù)的安全性。在此實施例中，mindfe)多n+1，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大1，稱為提高了 1個安全等級。
[0039] c、云存儲子模塊223,用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲存云服務器進行存儲，將得到的A、C、C '、C "、C " '、Q、Tag、Z、由C "'得到矩陣Q時的具體隨機路徑以及所述虛擬向量上傳到儲存云服務器。
[0040] (3)數(shù)據(jù)恢復模塊23,用于根據(jù)用戶的請求將儲存數(shù)據(jù)的恢復和取出，其包括分級匹配子模塊231和匹配容錯子模塊232,這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：
[0041] a、分級匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：
[0042] 用戶通過遠程調(diào)度中心發(fā)出請求需要恢復數(shù)據(jù)r，從儲存服務器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時的隨機路徑和虛擬向量，按照該隨機路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C"' 1;
[0043] 將與從儲存服務器中調(diào)出的C"'比較，如果不匹配則報錯，如果匹配則進入下一步；
[0044] 將按照預先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲存服務器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag 分別得出C5和CS，并分別與C "和C'比較，任一步驟不匹配均報錯，匹配成功后進入下一步；
[0045] 調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照RiAiCTA-1得到儲存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K D'，KD '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙 Kd進行比較，如果KD '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙KD相匹配，則云服務器向用戶發(fā)送得到的儲存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復了數(shù)據(jù)r;
[0046] b、匹配容錯子模塊232:
[0047]如果Kd'與Kd無法匹配則報錯并且將得到的數(shù)據(jù)r在設定的時間t內(nèi)作保存，如果在時間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。
[0048] (4)數(shù)據(jù)評估模塊24,對數(shù)據(jù)預處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過程、數(shù)據(jù)存儲模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過程、數(shù)據(jù)恢復模塊23中的分級匹配過程進行監(jiān)督和評價，為后續(xù)的改進提供數(shù)據(jù)支持。
[0049]在此實施例的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置中，（1)設置數(shù)據(jù)預處理模塊21對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分類，能夠有效提高計算效率，減少時間成本；
[0050] (2)先對數(shù)據(jù)平均分割，再對每個子塊進行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關，也與R中其它的列有關，關聯(lián)性強，而且將偽隨機函數(shù)和同態(tài)加密機制有機地結合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對密匙和隨機函數(shù)進行破解，而且必須獲得矩陣中每一個元素的值，才能恢復處全部信息；
[0051] (3)將隨機產(chǎn)生的虛擬向量隨機地安排到矩陣C"'中，能有效掩飾真實的n值，這進一步提高了破譯的難度，這對于均分分割的方案來說是尤為重要的，min^Ns)多n+1，得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大1，提高了 1個安全等級；
[0052] (4)恢復數(shù)據(jù)過程中每一個步均與儲存的數(shù)據(jù)進行比較，降低了容錯率;一次數(shù)據(jù) 恢復失敗后，并不立即丟失恢復出來的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計算強度。
[0053] 應用場景2:
[0054]如圖1所示的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元1，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)等。
[0055]遠程調(diào)度中心2,用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的電力設備狀態(tài) 參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào) 度中心2還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口。
[0056]專用云服務器4,包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心2傳送來的數(shù)據(jù)。
[0057]防火墻設備3,連接在遠程調(diào)度中心2與專用云服務器4之間，遠程調(diào)度中心2的數(shù) 據(jù)經(jīng)過防火墻設備3后才能進入專用云服務器4。
[0058] 本發(fā)明設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
[0059] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān) 控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。
[0060] 優(yōu)選地，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)1C卡6,所述終端接口為射頻讀寫器5,所述射頻讀寫器5通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)1C卡6,同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心 2〇
[0061 ]優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲存和恢復單元包括數(shù)據(jù)預處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、數(shù)據(jù)恢復模塊23和數(shù)據(jù)評估模塊24:
[0062] (1)數(shù)據(jù)預處理模塊21，用于對所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù) 進行分類，其具體執(zhí)行以下操作:通過K-means聚類對數(shù)據(jù)進行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復以上分類過程，將數(shù)據(jù)進行細分，形成分類下的子分類，并形成數(shù) 據(jù)的多級目錄。
[0063] (2)數(shù)據(jù)存儲模塊22,包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲子模塊223:
[0064] a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對存儲的數(shù)據(jù)進行分割，其具體執(zhí)行以下操作：
[0065] 當需要存儲數(shù)據(jù)r時，首先在遠程調(diào)度中心把數(shù)據(jù)r分割成長度均為h的n部分n， r2,…，rn，然后在有限域Zp中將每個ri分別分割成n個子塊ri,i，rw_ri,n，其中p>2 h，貝lj對于第j個子塊ri,j = ri ? (ri,i ? rw_ ? ri,j-irVodp，其中mod代表求余運算符；
[0066] 將{ri,i ? rw_ ? ri,n-i}設成是初始的分塊集，映射到集合{pi，p2"_pn}構建線性相關關系，用下式表示線性方程組：
[0067] aiiri,i+ai2ri,2+---+ainri,n = Ci,i
[0068] aiir2,i+ai2r2,2+---+ainr2,n = Ci,2
[0069] ……
[0070] aiirn, l+ai2rn, 2+."+ainrn, n = Ci, n
[0071 ]其中aij是從有限域Zp中任意選取的，以此類推得出C2,l , C2,2 , ??? , C2,n, ??? , Cn,l , "%i …r^ii Cn,2,…，Cn,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關關系，令： - = ，：〇丨-：，紅打1 ….C7il ^n,n. 廠1，.1 ^ 71.1 丨《二? …；，則上述線性方程組表示為AXR = C; Xl,n ^nn.
[0072] 對矩陣R按下式進行二次混合得到新的矩陣C' ：AXRXA = C'。
[0073] b、數(shù)據(jù)加密子模塊222,用于對存儲的數(shù)據(jù)進行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：
[0074] 調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個的值以及用戶輸入的安全參數(shù)M直，輸出解密密匙對{KE，KD }，并將加密密匙KE與計算云服務器Hi共享，將解密密匙KD存儲在遠程調(diào)度中心。 [0075] 通過計算云服務器向偽隨機序列生成器輸入a^，生成與-一對應的標識Ta glJ，同時調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個aij所對應的數(shù)據(jù)值Vij，生成密文Zij，容易知 Tagij和Cij均為n X n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對C '進行一次混合加密得到C": Tag X C ' = C";然后用Z矩陣按下式對C"進行二次混合加密得到C"： C"X Z = C"；任意隨機產(chǎn)生B個虛擬向量，其中B多2n，隨機地將該虛擬向量安排入C"'中，得到一個NiXN2的矩陣Q，其中 NjPN2均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實的n值，進一步加強了數(shù)據(jù)的安全性。在此實施例中，mindfe)多n+2,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大2,稱為提高了 2個安全等級。
[0076] c、云存儲子模塊223,用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲存云服務器進行存儲，將得到的A、C、C '、C "、C " '、Q、Tag、Z、由C "'得到矩陣Q時的具體隨機路徑以及所述虛擬向量上傳到儲存云服務器。
[0077] (3)數(shù)據(jù)恢復模塊23,用于根據(jù)用戶的請求將儲存數(shù)據(jù)的恢復和取出，其包括分級匹配子模塊231和匹配容錯子模塊232,這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：
[0078] a、分級匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：
[0079] 用戶通過遠程調(diào)度中心發(fā)出請求需要恢復數(shù)據(jù)r，從儲存服務器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時的隨機路徑和虛擬向量，按照該隨機路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C"' 1;
[0080] 將與從儲存服務器中調(diào)出的C"'比較，如果不匹配則報錯，如果匹配則進入下一步；
[0081] 將按照預先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲存服務器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag 分別得出C5和CS，并分別與C "和C'比較，任一步驟不匹配均報錯，匹配成功后進入下一步；
[0082] 調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照RiAicTA-1得到儲存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙Kd'，Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙 Kd進行比較，如果Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙Kd相匹配，則云服務器向用戶發(fā)送得到的儲存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復了數(shù)據(jù)r;
[0083] b、匹配容錯子模塊232:
[0084]如果Kd'與Kd無法匹配則報錯并且將得到的數(shù)據(jù)r在設定的時間t內(nèi)作保存，如果在時間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。
[0085] (4)數(shù)據(jù)評估模塊24,對數(shù)據(jù)預處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過程、數(shù)據(jù)存儲模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過程、數(shù)據(jù)恢復模塊23中的分級匹配過程進行監(jiān)督和評價，為后續(xù)的改進提供數(shù)據(jù)支持。
[0086]在此實施例的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置中，（1)設置數(shù)據(jù)預處理模塊21對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分類，能夠有效提高計算效率，減少時間成本；
[0087] (2)先對數(shù)據(jù)平均分割，再對每個子塊進行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關，也與R中其它的列有關，關聯(lián)性強，而且將偽隨機函數(shù)和同態(tài)加密機制有機地結合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對密匙和隨機函數(shù)進行破解，而且必須獲得矩陣中每一個元素的值，才能恢復處全部信息；
[0088] (3)將隨機產(chǎn)生的虛擬向量隨機地安排到矩陣C"'中，能有效掩飾真實的n值，這進一步提高了破譯的難度，這對于均分分割的方案來說是尤為重要的，mir^N^Ns)多n+2,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大2,提高了 2個安全等級；
[0089] (4)恢復數(shù)據(jù)過程中每一個步均與儲存的數(shù)據(jù)進行比較，降低了容錯率;一次數(shù)據(jù) 恢復失敗后，并不立即丟失恢復出來的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計算強度。
[0090] 應用場景3:
[0091]如圖1所示的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元1，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)等。
[0092]遠程調(diào)度中心2,用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的電力設備狀態(tài) 參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào) 度中心2還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口。
[0093]專用云服務器4,包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心2傳送來的數(shù)據(jù)。
[0094]防火墻設備3,連接在遠程調(diào)度中心2與專用云服務器4之間，遠程調(diào)度中心2的數(shù) 據(jù)經(jīng)過防火墻設備3后才能進入專用云服務器4。
[0095] 本發(fā)明設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
[0096] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān) 控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。
[0097] 優(yōu)選地，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)1C卡6,所述終端接口為射頻讀寫器5,所述射頻讀寫器5通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)1C卡6,同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心 2〇
[0098]優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲存和恢復單元包括數(shù)據(jù)預處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、數(shù)據(jù)恢復模塊23和數(shù)據(jù)評估模塊24:
[0099] (1)數(shù)據(jù)預處理模塊21，用于對所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù) 進行分類，其具體執(zhí)行以下操作:通過K-means聚類對數(shù)據(jù)進行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復以上分類過程，將數(shù)據(jù)進行細分，形成分類下的子分類，并形成數(shù) 據(jù)的多級目錄。
[0100] (2)數(shù)據(jù)存儲模塊22,包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲子模塊223:
[0101] a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對存儲的數(shù)據(jù)進行分割，其具體執(zhí)行以下操作：
[0102] 當需要存儲數(shù)據(jù)r時，首先在遠程調(diào)度中心把數(shù)據(jù)r分割成長度均為h的n部分n， r2,…，rn，然后在有限域Zp中將每個ri分別分割成n個子塊ri,i，rw_ri,n，其中p>2 h，貝lj對于第j個子塊ri,j = ri ? (ri,i ? rw_ ? ri,j-irVodp，其中mod代表求余運算符；
[0103] 將{ri,i ? ry" ? ri,n-i}設成是初始的分塊集，映射到集合{pi，p2"_pn}構建線性相關關系，用下式表示線性方程組：
[0104] aiiri,i+ai2ri,2+---+ainri,n = Ci,i
[0105] aiir2,i+ai2r2,2+---+ainr2,n = Ci,2
[0106] ……
[01 07] SLilYn, l+ai2rn, a^ ^~cLinTn,n = Ci, n
[0108]其中aij是從有限域Zp中任意選取的，以此類推得出C2,l , C2,2 , ??? , C2,n, ??? , Cn,l , ^11 - Ru … cn，2,…，cn，n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關關系，令A_ :…：，C=:…：， ^nn. .^ni ^n,,n. ^1,1 廠n」. K=; …：，則上述線性方程組表示為AXR = C; ... y 1/ l,n lnnJ
[0109] 對矩陣R按下式進行二次混合得到新的矩陣C' ：AXRXA = C'。
[0110] b、數(shù)據(jù)加密子模塊222,用于對存儲的數(shù)據(jù)進行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：
[0111]調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個的值以及用戶輸入的安全參數(shù)M直，輸出解密密匙對{Ke，Kd }，并將加密密匙Ke與計算云服務器Hi共享，將解密密匙Kd存儲在遠程調(diào)度中心。 [0112]通過計算云服務器向偽隨機序列生成器輸入aij，生成與aij 對應的標識Tagij，同時調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個aij所對應的數(shù)據(jù)值Vij，生成密文Zij，容易知 Tagij和Cij均為n X n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對C '進行一次混合加密得到C": Tag X C ' = C";然后用Z矩陣按下式對C"進行二次混合加密得到C"： C"X Z = C"；任意隨機產(chǎn)生B個虛擬向量，其中B多2n，隨機地將該虛擬向量安排入C"'中，得到一個NiXN2的矩陣Q，其中他和犯均大于 n，所述虛擬向量用于掩飾真實的n值，進一步加強了數(shù)據(jù)的安全性。在此實施例中，mindfe)多n+3,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大3,稱為提高了 3個安全等級。
[0113] c、云存儲子模塊223,用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲存云服務器進行存儲，將得到的A、C、C '、C "、C " '、Q、Tag、Z、由C "'得到矩陣Q時的具體隨機路徑以及所述虛擬向量上傳到儲存云服務器。
[0114] (3)數(shù)據(jù)恢復模塊23,用于根據(jù)用戶的請求將儲存數(shù)據(jù)的恢復和取出，其包括分級匹配子模塊231和匹配容錯子模塊232,這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：
[0115] a、分級匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：
[0116] 用戶通過遠程調(diào)度中心發(fā)出請求需要恢復數(shù)據(jù)r，從儲存服務器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時的隨機路徑和虛擬向量，按照該隨機路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C"' 1;
[0117] 將與從儲存服務器中調(diào)出的C"'比較，如果不匹配則報錯，如果匹配則進入下一步；
[0118] 將按照預先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲存服務器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag 分別得出C5和CS，并分別與C "和C'比較，任一步驟不匹配均報錯，匹配成功后進入下一步；
[0119] 調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照RiA^TA^1得到儲存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙Kd'，Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙 Kd進行比較，如果Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙Kd相匹配，則云服務器向用戶發(fā)送得到的儲存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復了數(shù)據(jù)r;
[0120] b、匹配容錯子模塊232:
[0121]如果Kd'與Kd無法匹配則報錯并且將得到的數(shù)據(jù)r在設定的時間t內(nèi)作保存，如果在時間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。
[0122] (4)數(shù)據(jù)評估模塊24,對數(shù)據(jù)預處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過程、數(shù)據(jù)存儲模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過程、數(shù)據(jù)恢復模塊23中的分級匹配過程進行監(jiān)督和評價，為后續(xù)的改進提供數(shù)據(jù)支持。
[0123] 在此實施例的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置中，（1)設置數(shù)據(jù)預處理模塊21對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分類，能夠有效提高計算效率，減少時間成本；
[0124] (2)先對數(shù)據(jù)平均分割，再對每個子塊進行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關，也與R中其它的列有關，關聯(lián)性強，而且將偽隨機函數(shù)和同態(tài)加密機制有機地結合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對密匙和隨機函數(shù)進行破解，而且必須獲得矩陣中每一個元素的值，才能恢復處全部信息；
[0125] (3)將隨機產(chǎn)生的虛擬向量隨機地安排到矩陣C"'中，能有效掩飾真實的n值，這進一步提高了破譯的難度，這對于均分分割的方案來說是尤為重要的，mir^N^Ns)多n+3,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大3,提高了 3個安全等級；
[0126] (4)恢復數(shù)據(jù)過程中每一個步均與儲存的數(shù)據(jù)進行比較，降低了容錯率;一次數(shù)據(jù) 恢復失敗后，并不立即丟失恢復出來的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計算強度。
[0127]應用場景4:
[0128] 如圖1所示的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元1，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)等。
[0129] 遠程調(diào)度中心2,用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的電力設備狀態(tài) 參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào) 度中心2還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口。
[0130]專用云服務器4,包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心2傳送來的數(shù)據(jù)。
[0131]防火墻設備3,連接在遠程調(diào)度中心2與專用云服務器4之間，遠程調(diào)度中心2的數(shù) 據(jù)經(jīng)過防火墻設備3后才能進入專用云服務器4。
[0132] 本發(fā)明設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
[0133] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān) 控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。
[0134] 優(yōu)選地，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)1C卡6,所述終端接口為射頻讀寫器5,所述射頻讀寫器5通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)1C卡6,同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心 2〇
[0135] 優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲存和恢復單元包括數(shù)據(jù)預處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、數(shù)據(jù)恢復模塊23和數(shù)據(jù)評估模塊24:
[0136] (1)數(shù)據(jù)預處理模塊21，用于對所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù) 進行分類，其具體執(zhí)行以下操作:通過K-means聚類對數(shù)據(jù)進行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復以上分類過程，將數(shù)據(jù)進行細分，形成分類下的子分類，并形成數(shù) 據(jù)的多級目錄。
[0137] (2)數(shù)據(jù)存儲模塊22,包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲子模塊223:
[0138] a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對存儲的數(shù)據(jù)進行分割，其具體執(zhí)行以下操作：
[0139] 當需要存儲數(shù)據(jù)r時，首先在遠程調(diào)度中心把數(shù)據(jù)r分割成長度均為h的n部分n， r2,…，rn，然后在有限域Zp中將每個ri分別分割成n個子塊ri,i，rw_ri,n，其中p>2 h，貝lj對于第j個子塊ri,j = ri ? (ri,i ? rw_ ? i,j-irVodp，其中mod代表求余運算符；
[0140] 將{ri,i ? rw_ ? ri,n-i}設成是初始的分塊集，映射到集合{pi，p2"_pn}構建線性相關關系，用下式表示線性方程組：
[0141 ] aiiri,i+ai2ri,2+***+ainri,n = ci,i
[0142] aiir2，i+ai2r2,2+."+ainr2，n = Ci，2
[0143] ……
[0144] aiirn，i+ai2rn，2+."+ainrn， n = Ci，n
[0145]其中aij是從有限域Zp中任意選取的，以此類推得出C2，l，C2,2，…，C2，n，…，cn，l， tin ... cij ^ >：? > c> i ri cn,2,…，cn,n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關關系，令A=丨…5 = i…i ， finl ' *' ^nn, *" ^nsn. 卞 1,1 ^n,l R=丨丨，則上述線性方程組表示為AXR = C; ?y*. ? ? * Y' i.n /nnJ
[0146] 對矩陣R按下式進行二次混合得到新的矩陣C' ：AXRXA = C'。
[0147] b、數(shù)據(jù)加密子模塊222,用于對存儲的數(shù)據(jù)進行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：
[0148] 調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個的值以及用戶輸入的安全參數(shù)M直，輸出解密密匙對{KE，KD }，并將加密密匙KE與計算云服務器Hi共享，將解密密匙KD存儲在遠程調(diào)度中心。
[0149] 通過計算云服務器向偽隨機序列生成器輸入a^，生成與-一對應的標識TaglJ，同時調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個aij所對應的數(shù)據(jù)值Vij，生成密文Zij，容易知 Tagij和Cij均為n X n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對C '進行一次混合加密得到C": Tag X C ' = C";然后用Z矩陣按下式對C"進行二次混合加密得到C"' ： C"X Z = C"；任意隨機產(chǎn)生B個虛擬向量，其中B多2n，隨機地將該虛擬向量安排入C"'中，得到一個NiXN2的矩陣Q，其中 NjPN2均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實的n值，進一步加強了數(shù)據(jù)的安全性。在此實施例中，mindfe)多n+4,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大4,稱為提高了 4個安全等級。
[0150] c、云存儲子模塊223,用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲存云服務器進行存儲，將得到的A、C、C '、C "、C " '、Q、Tag、Z、由C "'得到矩陣Q時的具體隨機路徑以及所述虛擬向量上傳到儲存云服務器。
[0151] (3)數(shù)據(jù)恢復模塊23,用于根據(jù)用戶的請求將儲存數(shù)據(jù)的恢復和取出，其包括分級匹配子模塊231和匹配容錯子模塊232,這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：
[0152] a、分級匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：
[0153] 用戶通過遠程調(diào)度中心發(fā)出請求需要恢復數(shù)據(jù)r，從儲存服務器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時的隨機路徑和虛擬向量，按照該隨機路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C"' 1;
[0154] 將與從儲存服務器中調(diào)出的C"'比較，如果不匹配則報錯，如果匹配則進入下一步；
[0155] 將按照預先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲存服務器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag 分別得出C5和CS，并分別與C "和C'比較，任一步驟不匹配均報錯，匹配成功后進入下一步；
[0156] 調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照RiAiCTA-1得到儲存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙K D'，KD '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙 Kd進行比較，如果KD '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙KD相匹配，則云服務器向用戶發(fā)送得到的儲存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復了數(shù)據(jù)r;
[0157] b、匹配容錯子模塊232:
[0158]如果Kd'與Kd無法匹配則報錯并且將得到的數(shù)據(jù)r在設定的時間t內(nèi)作保存，如果在時間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。
[0159] (4)數(shù)據(jù)評估模塊24,對數(shù)據(jù)預處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過程、數(shù)據(jù)存儲模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過程、數(shù)據(jù)恢復模塊23中的分級匹配過程進行監(jiān)督和評價，為后續(xù)的改進提供數(shù)據(jù)支持。
[0160]在此實施例的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置中，（1)設置數(shù)據(jù)預處理模塊21對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分類，能夠有效提高計算效率，減少時間成本；
[0161] (2)先對數(shù)據(jù)平均分割，再對每個子塊進行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關，也與R中其它的列有關，關聯(lián)性強，而且將偽隨機函數(shù)和同態(tài)加密機制有機地結合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對密匙和隨機函數(shù)進行破解，而且必須獲得矩陣中每一個元素的值，才能恢復處全部信息；
[0162] (3)將隨機產(chǎn)生的虛擬向量隨機地安排到矩陣C"'中，能有效掩飾真實的n值，這進一步提高了破譯的難度，這對于均分分割的方案來說是尤為重要的，mir^N^Ns)多n+4,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大4,提高了 4個安全等級；
[0163] (4)恢復數(shù)據(jù)過程中每一個步均與儲存的數(shù)據(jù)進行比較，降低了容錯率;一次數(shù)據(jù) 恢復失敗后，并不立即丟失恢復出來的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計算強度。
[0164] 實施例5:
[0165] 如圖1所示的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，包括電力設備數(shù)據(jù)采集單元1，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)等。
[0166] 遠程調(diào)度中心2,用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的電力設備狀態(tài) 參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào) 度中心2還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口。
[0167] 專用云服務器4,包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心2傳送來的數(shù)據(jù)。
[0168] 防火墻設備3,連接在遠程調(diào)度中心2與專用云服務器4之間，遠程調(diào)度中心2的數(shù) 據(jù)經(jīng)過防火墻設備3后才能進入專用云服務器4。
[0169] 本發(fā)明設計了獨特的遠程調(diào)度中心，該遠程調(diào)度中心通過防火墻與云服務器互通，任何非法用戶想要獲得電力設備數(shù)據(jù)的難度大大提高，保證了設備的安全。
[0170]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān) 控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。
[0171] 優(yōu)選地，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)1C卡6,所述終端接口為射頻讀寫器5,所述射頻讀寫器5通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)1C卡6,同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心 2〇
[0172] 優(yōu)選地，如圖2所示，所述數(shù)據(jù)儲存和恢復單元包括數(shù)據(jù)預處理模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、數(shù)據(jù)恢復模塊23和數(shù)據(jù)評估模塊24:
[0173] (1)數(shù)據(jù)預處理模塊21，用于對所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元1采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù) 進行分類，其具體執(zhí)行以下操作:通過K-means聚類對數(shù)據(jù)進行分類，以聚類中心為名稱為每一分類建立目錄，重復以上分類過程，將數(shù)據(jù)進行細分，形成分類下的子分類，并形成數(shù) 據(jù)的多級目錄。
[0174] (2)數(shù)據(jù)存儲模塊22,包括數(shù)據(jù)分割子模塊221、數(shù)據(jù)加密子模塊222和云存儲子模塊223:
[0175] a、數(shù)據(jù)分割子模塊221，用于對存儲的數(shù)據(jù)進行分割，其具體執(zhí)行以下操作：
[0176] 當需要存儲數(shù)據(jù)r時，首先在遠程調(diào)度中心把數(shù)據(jù)r分割成長度均為h的n部分n， r2,…，rn，然后在有限域Zp中將每個ri分別分割成n個子塊ri,i，rw_ri,n，其中p>2 h，貝lj對于第j個子塊ri,j = ri ? (ri,i ? rw_ ? ri,j-irVodp，其中mod代表求余運算符；
[0177] 將{ri,i ? ry" ? ri,n-i}設成是初始的分塊集，映射到集合{pi，p2"_pn}構建線性相關關系，用下式表示線性方程組：
[0178] aiiri,i+ai2ri,2+---+ainri,n = Ci,i
[0179] aiir2,i+ai2r2,2+---+ainr2,n = Ci,2
[0180] ……
[0181 ] aiirn, i+ai2rn, 2+- ? -+ainrn, n = Ci, n
[0182]其中aij是從有限域Zp中任意選取的，以此類推得出C2,l , C2,2 , ??? , C2,n, ??? , Cn,l , ^Xl ^Xn ^li ^i,n Cn，2,…，Cn，n，用矩陣的形式表現(xiàn)出其相關關系，令:…：, C- i…：， Unx * * ? Unn, finl cnrn. -廠1，1 " ^Vj,l K= ?-;，則上述線性方程組表示為AXR = C; ? i,n
[0183] 對矩陣R按下式進行二次混合得到新的矩陣C' ：AXRXA = C'。
[0184] b、數(shù)據(jù)加密子模塊222,用于對存儲的數(shù)據(jù)進行加密以提高數(shù)據(jù)的安全性，其具體執(zhí)行以下操作：
[0185] 調(diào)用密匙生成函數(shù)，根據(jù)每個的值以及用戶輸入的安全參數(shù)M直，輸出解密密匙對{KE，KD }，并將加密密匙KE與計算云服務器Hi共享，將解密密匙KD存儲在遠程調(diào)度中心。
[0186] 通過計算云服務器向偽隨機序列生成器輸入a^，生成與-一對應的標識TaglJ，同時調(diào)用同態(tài)加密函數(shù)，輸入加密密匙及每個aij所對應的數(shù)據(jù)值Vij，生成密文Zij，容易知 Tagij和Cij均為n X n矩陣，分別記為Tag和Z矩陣；用Tag矩陣按下式對C '進行一次混合加密得到C": Tag X C ' = C";然后用Z矩陣按下式對C"進行二次混合加密得到C"： C"X Z = C"；任意隨機產(chǎn)生B個虛擬向量，其中B多2n，隨機地將該虛擬向量安排入C"'中，得到一個NiXN2的矩陣Q，其中 NjPN2均大于n，所述虛擬向量用于掩飾真實的n值，進一步加強了數(shù)據(jù)的安全性。在此實施例中，mindfe)多n+5,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大5,稱為提高了 5個安全等級。
[0187] c、云存儲子模塊223,用于將加密后的數(shù)據(jù)上傳到儲存云服務器進行存儲，將得到的A、C、C '、C "、C " '、Q、Tag、Z、由C "'得到矩陣Q時的具體隨機路徑以及所述虛擬向量上傳到儲存云服務器。
[0188] (3)數(shù)據(jù)恢復模塊23,用于根據(jù)用戶的請求將儲存數(shù)據(jù)的恢復和取出，其包括分級匹配子模塊231和匹配容錯子模塊232,這里所指的用戶包括合法用戶和非法用戶：
[0189] a、分級匹配子模塊231，其具體執(zhí)行以下操作：
[0190] 用戶通過遠程調(diào)度中心發(fā)出請求需要恢復數(shù)據(jù)r，從儲存服務器中調(diào)出矩陣Q、生成矩陣Q時的隨機路徑和虛擬向量，按照該隨機路徑逆向剔除虛擬向量后得到矩陣C"' 1;
[0191] 將與從儲存服務器中調(diào)出的C"'比較，如果不匹配則報錯，如果匹配則進入下一步；
[0192] 將按照預先編寫好的逆向函數(shù)以及從儲存服務器中調(diào)出的矩陣Z和矩陣Tag 分別得出C5和CS，并分別與C "和C'比較，任一步驟不匹配均報錯，匹配成功后進入下一步；
[0193] 調(diào)出矩陣A，一方面根據(jù)矩陣A的可逆性按照RiAicTA-1得到儲存數(shù)據(jù)r，另一方面將A用預先編好的解密函數(shù)解密，得到解密密匙Kd'，Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙 Kd進行比較，如果Kd '與存儲在遠程調(diào)度中心的解密密匙Kd相匹配，則云服務器向用戶發(fā)送得到的儲存數(shù)據(jù)r，這樣就恢復了數(shù)據(jù)r;
[0194] b、匹配容錯子模塊232:
[0195] 如果Kd'與Kd無法匹配則報錯并且將得到的數(shù)據(jù)r在設定的時間t內(nèi)作保存，如果在時間t內(nèi)用戶重新匹配上密匙，則直接將數(shù)據(jù)r發(fā)送給用戶，否則丟失該數(shù)據(jù)r。
[0196] (4)數(shù)據(jù)評估模塊24,對數(shù)據(jù)預處理模塊21中的數(shù)據(jù)分類過程、數(shù)據(jù)存儲模塊22中的數(shù)據(jù)分割和加密過程、數(shù)據(jù)恢復模塊23中的分級匹配過程進行監(jiān)督和評價，為后續(xù)的改進提供數(shù)據(jù)支持。
[0197] 在此實施例的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置中，（1)設置數(shù)據(jù)預處理模塊21對大規(guī)模數(shù)據(jù)進行分類，能夠有效提高計算效率，減少時間成本；
[0198] (2)先對數(shù)據(jù)平均分割，再對每個子塊進行分割，由于C中任意元素的值不僅與R中第j列有關，也與R中其它的列有關，關聯(lián)性強，而且將偽隨機函數(shù)和同態(tài)加密機制有機地結合在矩陣加密中，竊取者想要獲得數(shù)據(jù)r的完整信息，不光要對密匙和隨機函數(shù)進行破解，而且必須獲得矩陣中每一個元素的值，才能恢復處全部信息；
[0199] (3)將隨機產(chǎn)生的虛擬向量隨機地安排到矩陣C"'中，能有效掩飾真實的n值，這進一步提高了破譯的難度，這對于均分分割的方案來說是尤為重要的，mir^N^Ns)多n+5,得到的矩陣Q的行數(shù)或者列數(shù)至少比n值大5,提高了 5個安全等級；
[0200] (4)恢復數(shù)據(jù)過程中每一個步均與儲存的數(shù)據(jù)進行比較，降低了容錯率;一次數(shù)據(jù) 恢復失敗后，并不立即丟失恢復出來的數(shù)據(jù)，而是采取暫存的方式，降低了系統(tǒng)的計算強度。
[0201] 最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質和范圍。
【主權項】
1. 一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，其特征是，包括電力設備數(shù)據(jù) 采集單元，用于對電力設備的狀態(tài)參數(shù)進行采集，所述狀態(tài)參數(shù)包括變壓器高低側開關狀態(tài)、變壓器自身狀態(tài)參數(shù)、斷路器及隔離刀閘狀態(tài)參數(shù)；遠程調(diào)度中心，用于接收由所述電力設備數(shù)據(jù)采集單元采集到的電力設備狀態(tài)參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式轉換，并將轉換后的信息格式定義為統(tǒng)一通信格式;所述遠程調(diào)度中心還包括數(shù)據(jù)儲存和恢復單元，用于向專用云服務器提供數(shù)據(jù)儲存和恢復功能，同時提供人機交換端口；專用云服務器，包括計算云服務器和儲存云服務器，所述計算云服務器為數(shù)據(jù)處理提供計算支撐，所述儲存云服務器用于儲存遠程調(diào)度中心傳送來的數(shù)據(jù)；防火墻設備，連接在遠程調(diào)度中心與專用云服務器之間，遠程調(diào)度中心的數(shù)據(jù)經(jīng)過防火墻設備后才能進入專用云服務器。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集單元包括終端接口，其中所述終端接口與電力系統(tǒng)中待監(jiān)控的電力設備相連接，采集所述電力設備的數(shù)據(jù)信息，所述電力設備至少包括:發(fā)電機、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及用電設備中的一種或幾種。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種基于多重安全的電力設備智能大數(shù)據(jù)處理裝置，其特征是，所述電力設備上設置有數(shù)據(jù)IC卡，所述終端接口為射頻讀寫器，所述射頻讀寫器通過射頻電磁波聯(lián)系數(shù)據(jù)IC卡，同時通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至遠程調(diào)度中心。
【文檔編號】H04L29/06GK105959326SQ201610561396
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】張志華

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