一种基于边云协同的光伏发电数据安全同步方法与流程

本发明涉及光伏发电数据同步，具体为一种基于边云协同的光伏发电数据安全同步方法。

背景技术：

1、随着分布式光伏电站规模扩大，逆变器、汇流箱、气象传感器及边缘网关持续产生发电功率、设备状态和故障告警等运行数据。为降低云端计算压力并提高现场数据处理能力，现有技术通常采用边云协同架构，由边缘节点完成数据采集、处理及暂存，再将有关数据周期性或按需同步至云端。已有方案还通过边缘影子与云端影子、未同步数据标记及差异数据传输，实现弱网或断网后的数据恢复；同时通过设备身份认证、数据加密及哈希校验等方式提高云边通信过程中的数据安全。

2、然而，光伏电站通常分散设置，通信链路容易出现中断、时延波动及数据传输异常，待同步数据可能发生丢失、重复、乱序或延迟到达。现有方案主要关注数据能否传输、云边数据能否最终一致以及传输内容是否被窃取或篡改，通常依据数据发送完成、一般响应信息或数据差异确定同步状态。即使单个数据通过身份认证或完整性校验，也不能当然表明有关数据已被云端连续、完整地接收并实际完成持久化提交，因而可能造成边缘节点记录的数据同步状态与云端实际提交状态不一致，影响后续的数据补传、状态更新和本地数据管理。因此，如何提高不稳定通信环境下光伏边缘节点与云端之间数据同步状态判定的可靠性，成为现有技术中有待解决的技术问题。

3、为此，提出一种基于边云协同的光伏发电数据安全同步方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于边云协同的光伏发电数据安全同步方法，本发明通过事务提交后的存储数据重读核验与持久化闭合凭证协同，提高了数据同步状态判定和补偿同步的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于边云协同的光伏发电数据安全同步方法，包括：边缘节点将光伏发电数据写入带同步位置的本地日志，并维护已确认同步位置。

4、基于已确认同步位置选取待同步数据，构建限定身份信息、通信阶段信息、数据范围、数据数量及窗级校验信息的同步责任窗，并锁定所述数据范围。

5、将所述同步责任窗及待同步数据发送至云端，云端验证待同步数据并识别缺失数据和重复数据。

6、云端通过持久化事务写入验证通过的数据，事务提交后按所述数据范围重读存储数据，核验同步位置的数量和连续性，并根据重读存储数据生成云端校验信息；核验通过且云端校验信息与窗级校验信息一致时，将所述数据范围的终止日志位置确定为云端已提交同步位置并生成持久化闭合凭证，否则生成缺口信息。

7、持久化闭合凭证匹配同步责任窗时，将已确认同步位置更新至云端已提交同步位置，否则保持已确认同步位置不变；缺口信息匹配本地同步责任窗时，根据缺口信息补传数据。

8、优选的，所述边缘节点将光伏发电数据写入带同步位置的本地日志，包括：边缘节点采集光伏设备的光伏发电状态与电量数据构成光伏发电数据；将光伏发电数据进行格式化封装，生成包含数据内容、时间戳以及唯一数据流标识的数据记录；将所述数据记录依次追加写入本地日志中；为本地日志中的每条数据记录分配连续递增的日志位置编号，以日志位置编号作为对应的同步位置，并以数据流标识为索引，分别记录最新已写入日志位置编号和已确认同步位置。

9、优选的，所述构建限定身份信息、通信阶段信息、数据范围、数据数量及窗级校验信息的同步责任窗，并锁定所述数据范围，包括：边缘节点提取数据流标识与光伏设备的设备标识作为身份信息，提取会话连接标识作为通信阶段信息；将待同步数据中首尾两条数据记录的日志位置编号分别作为起始日志位置和终止日志位置，构成所述数据范围，并统计数据范围内的总数据条数作为数据数量；基于所述数据范围内的各数据记录内容及日志位置编号生成记录级校验值，并汇总所述记录级校验值生成窗级校验承诺值作为所述窗级校验信息；将所述数据范围内的所有数据记录的属性设为只读状态，完成数据范围的锁定。

10、优选的，所述云端验证待同步数据并识别缺失数据和重复数据，包括：云端根据接收到的身份信息和通信阶段信息，分配独立绑定的内存沙箱作为接收区域；基于数字签名与哈希校验机制对待同步数据进行内容与来源验证，剔除未通过验证的数据记录；校验所述接收区域内数据记录的日志位置编号，剔除日志位置编号重复的数据记录完成重复数据识别；比对所述起始日志位置至终止日志位置之间的连续编号，将未在接收区域内匹配到相应日志位置编号的编号判定为缺失数据。

11、优选的，所述持久化闭合凭证的生成，包括：云端将验证通过且剔除重复后的数据记录写入持久化存储区域，并为本次写入建立持久化事务；在持久化事务提交后，根据身份信息和数据范围，从持久化存储区域重新读取对应的数据记录，统计不同日志位置编号的数量，并验证起始日志位置至终止日志位置之间的日志位置编号连续性；基于重新读取的数据记录重新计算生成云端窗级校验承诺值作为云端校验信息；在不同日志位置编号的数量与数据数量相等、日志位置编号连续，且云端校验信息与窗级校验信息一致时，将终止日志位置对应的同步位置确定为云端已提交同步位置，生成携带云端数字签名的凭证文件作为持久化闭合凭证。

12、优选的，所述否则生成缺口信息，包括：云端分别根据待同步数据验证结果和事务提交后的存储数据重读结果确定缺失数据，提取所述缺失数据对应的日志位置编号生成第一类责任窗缺口信息；在所述云端校验信息与所述窗级校验信息比对不一致时，提取所述数据范围内的全部日志位置编号生成第二类责任窗缺口信息；云端对所述第一类责任窗缺口信息、第二类责任窗缺口信息进行数字签名后，作为所述缺口信息下发至边缘节点。

13、优选的，所述持久化闭合凭证匹配同步责任窗时，将已确认同步位置更新至云端已提交同步位置，包括：边缘节点对持久化闭合凭证的数字签名进行验证，验证通过后，将凭证中的身份信息、通信阶段信息、数据范围、数据数量及窗级校验信息与本地锁定的同步责任窗进行比对，并比对凭证中的云端校验信息与窗级校验信息；在上述信息均比对一致的情况下，边缘节点将对应数据流标识的已确认同步位置更新至所述持久化闭合凭证中的云端已提交同步位置；解除起始日志位置至终止日志位置之间数据记录的锁定状态，并释放对应的本地缓存空间。

14、优选的，所述缺口信息匹配本地同步责任窗时，根据缺口信息补传数据，包括：边缘节点在所述缺口信息为第一类责任窗缺口信息时，提取所述同步责任窗中缺失日志位置对应的数据记录；在所述缺口信息为第二类责任窗缺口信息时，提取所述同步责任窗内的全部数据记录；利用提取的数据记录构建与所述同步责任窗关联的补偿同步责任窗并发送至云端；云端写入补传数据后，按所述同步责任窗的数据范围进行存储数据重读核验，核验通过时生成与所述同步责任窗匹配的持久化闭合凭证。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、1、本发明通过在边缘节点设置连续递增的日志位置编号，并维护已确认同步位置，基于已确认同步位置选取待同步数据，构建包含身份信息、通信阶段信息、数据范围、数据数量及窗级校验信息的同步责任窗，并锁定对应数据范围，使一次同步任务具有明确的数据边界、数据归属和校验依据，为云端数据验证、持久化核验及边缘节点同步位置更新提供统一的责任单元。

17、2、本发明在云端完成待同步数据验证后，通过持久化事务写入验证通过的数据，并在事务提交后按照同步责任窗的数据范围重新读取实际存储数据，对同步位置数量、连续性及数据内容进行核验；在核验通过且云端校验信息与窗级校验信息一致时，确定云端已提交同步位置并生成持久化闭合凭证。该方式使同步确认不再仅依赖数据接收或写入结果，而与云端实际完成事务提交并经重读核验的数据边界相对应，提高同步状态判定的可靠性和可验证性。

18、3、本发明将已确认同步位置的更新与持久化闭合凭证的验证结果相关联，在凭证与本地同步责任窗匹配时，将已确认同步位置更新至云端已提交同步位置，并解除数据锁定；在存在数据缺失或校验异常时保持已确认同步位置不变，根据缺口信息提取对应日志位置的数据构建补偿同步责任窗。该方式有利于避免未完成持久化闭合的数据被提前确认，并减少无关数据的重复传输，使边缘节点同步状态、云端提交结果及本地数据管理保持一致。