泛在電力物聯(lián)網是以電力系統(tǒng)為核心,結合智能終端傳感器、通信網、人工智能和云平臺技術構成的復雜多網流系統(tǒng),是實現(xiàn)能源互聯(lián)網的重要舉措。群智感知因其強大的數(shù)據(jù)獲取能力,能很好地解決大規(guī)模感知網絡中部署維護成本高的關鍵難題,已經成為物聯(lián)網領域研究熱點之一。然而,群智感知網絡中移動用戶自私性和網絡信息非對稱性,使得移動用戶在沒有任何激勵的前提下,不愿高效參與感知任務,從而降低感知數(shù)據(jù)的質量和群智感知的性能,勢必會制約泛在電力物聯(lián)網的發(fā)展。為此,本文致力于研究基于契約理論的群智感知激勵機制以解決上述問題。全文主要貢獻如下:1.針對群智感知網絡信息非對稱引起的道德風險問題,本文提出泛在電力物聯(lián)網中單任務群智感知契約激勵機制設計方法。首先,針對網絡信息非對稱特點,將契約理論引入群智感知網絡中,建立考慮服務平臺以及移動用戶風險偏好的數(shù)學模型。其次,結合泛在電力物聯(lián)網單任務群智感知的特點,在滿足移動用戶個人理性與激勵相容約束條件基礎上,實現(xiàn)服務平臺效用最大化,以建立單任務群智感知契約優(yōu)化問題。再次,考慮到上述契約優(yōu)化問題特點,利用拉格朗日乘子法和Kuhn-Tucker條件,獲得單任務群智感知最優(yōu)契約設計。最后,實驗結果表明,本文提出的單任務群智感知契約激勵機制,能夠有效規(guī)避道德風險問題,以激勵移動用戶高效參與感知任務。2.考慮到移動用戶可能會參與多個群智感知任務,為避免單任務群智感知契約簽訂的巨大開銷,本文將上述單任務群智感知契約激勵機制擴展到多任務場景。在考慮多任務群智感知之間影響的前提下,通過引入誤差協(xié)方差矩陣以及成本系數(shù)矩陣,建立該場景下服務平臺和移動用戶數(shù)學模型。結合移動用戶的個人理性與激勵相容約束條件,提出多任務群智感知契約優(yōu)化問題及其優(yōu)化設計方法,以確保服務平臺效用最大化。在此基礎上,討論及分析技術獨立、隨機獨立以及雙重獨立三種特殊場景的多任務群智感知最優(yōu)契約設計方法。實驗結果表明,本文提出的多任務群智感知契約激勵機制,能夠在減少服務平臺效用損失前提下,有效激勵移動用戶高效參與多個群智感知任務。本文提出的基于契約理論群智感知激勵機制,可為創(chuàng)新群智感知模式、提高數(shù)據(jù)信息采集質量、推動泛在電力物聯(lián)網發(fā)展提供新思路。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TP391.44;TN929.5;TM73
【部分圖文】：

椿チ?鳾1]。2015年，清華大學及華北電力大學分別成立能源互聯(lián)網研究專項機構。2018年，中國正式進入了能源互聯(lián)網的“落地年”，在北京召開“2018全球能源互聯(lián)網大會”，發(fā)起成立首個能源領域的國際組織——全球能源互聯(lián)網發(fā)展合作組織，2018年國家能源局公布首批“互聯(lián)網+”智慧能源（能源互聯(lián)網）示范項目。整體而言，中國能源互聯(lián)網的發(fā)展條件逐漸趨于成熟。2019年，國家電網有限公司在該年度公司1號文件中強調年度工作重點為推動電網與互聯(lián)網相互融合，著力構建能源互聯(lián)網；并提出了“三型兩網、世界一流”戰(zhàn)略目標。如圖1.1所示，“三型兩網”戰(zhàn)略的本質是以堅強智能電網與泛在電力物聯(lián)網的良好建設運營為基礎，運用互聯(lián)網思維，發(fā)揮電網的樞紐作用，推動“兩網”協(xié)同并進，構成能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網，助力其建設成為世界一流能源互聯(lián)網企業(yè)，帶動產業(yè)鏈上下游和全社會共享發(fā)展成果[2]。因此，建設運營良好的泛在電力物聯(lián)網，為建設具有全球競爭力的領先型能源互聯(lián)網企業(yè)及能源行業(yè)變革提供必要技術條件。圖1.1能源互聯(lián)網泛在電力物聯(lián)網指在電力系統(tǒng)全過程中，融合移動互聯(lián)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進信息及通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)全過程網絡連通、數(shù)據(jù)連貫、人機交互的狀態(tài)感知全面、信息處置高效、應用簡便靈活等特征的智慧服務系統(tǒng)[3]。在泛在電力物聯(lián)網中，電力行業(yè)上中下游企業(yè)及用戶、電力行業(yè)設備之間以及人與設備之間，即發(fā)電企業(yè)、相關的電網企業(yè)、電力供應商、用戶、發(fā)電設備、電網運營設

湖北工業(yè)大學碩士學位論文2備、電力供應設備、電力設備各者之間均可形成信息互聯(lián)及交互[4-5]。泛在電力物聯(lián)網將物聯(lián)網技術與電力系統(tǒng)相結合，從而實現(xiàn)多種類型信息傳感設備與通信類信息資源共享。同時，泛在電力物聯(lián)網技術可以促進具有物理概念的實體擁有自我標識、動態(tài)感知及智能處理信息的能力[6]。因此，全面深度獲娶存儲、運用電力系統(tǒng)運行過程中產生的所有數(shù)據(jù)信息是建設泛在電力物聯(lián)網的必要條件，而形成數(shù)據(jù)互聯(lián)必須通過電網中鋪設的傳感器設備[7]。如圖1.2所示，泛在電力物聯(lián)網由應用層、平臺層、網絡層以及感知層構成。在泛在電力物聯(lián)網中，感知層通過先進的傳感器或者采集器等設備，實現(xiàn)對電網運行時各類數(shù)據(jù)的精確采集。網絡層通過現(xiàn)有的互聯(lián)網、移動通信網、衛(wèi)星通信網等基礎網絡設施，對來自感知層的信息進行接入和傳輸。當數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_層后，平臺層會完成數(shù)據(jù)的處理與篩眩應用層會對經過平臺層處理的數(shù)據(jù)進行應用，再通過進行相關的應用操作，實現(xiàn)不同的應用功能。泛在電力物聯(lián)網的建設是在現(xiàn)有電網上增加傳感測量技術、集成通信技術和高級計算控制方法，實現(xiàn)物聯(lián)網和智能電網的高度融合[8]。圖1.2泛在電力物聯(lián)網的基本結構感知層是泛在電力物聯(lián)網的基礎層和數(shù)據(jù)源，感知終端包括傳感器、電子標簽、量測裝置、監(jiān)測裝置、采集終端、定位終端、邊緣網關等設備，可以實現(xiàn)能源互聯(lián)網中發(fā)-輸-變-配-用、源-網-荷-儲-人的狀態(tài)感知、量值傳遞、環(huán)境監(jiān)測、行為追蹤等功能[9]。目前，針對電網各個環(huán)節(jié)的業(yè)務需求和電力設備特點，通過不同量程、靈敏度、測量精度和封裝形式的感知終端的研發(fā)應用，已經實現(xiàn)了較為廣泛的應用部署。如圖1.3所示，電網已經在發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節(jié)部署了感知終端，以完成對電網的數(shù)據(jù)信息收集。

湖北工業(yè)大學碩士學位論文3圖1.3泛在電力物聯(lián)網中感知技術的應用然而，感知終端設備的大量架設以及維修會給電網帶來巨大的運營成本。與此同時，隨著低功耗物聯(lián)網、5G等技術的加速發(fā)展，物聯(lián)網與人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術融合應用，我國物聯(lián)網產業(yè)正在邁入規(guī)模化創(chuàng)新的新階段。隨著物聯(lián)網產業(yè)的快速發(fā)展，群智感知作為一種新的數(shù)據(jù)模式應運而生。在群智感知網絡中，人們可以在任何時間和任意地點，通過人們攜帶的移動智能終端設備，形成覆蓋動態(tài)范圍的群智感知網絡。通過參與這樣的網絡，人們能夠實時地提出數(shù)據(jù)需求或共享數(shù)據(jù)信息。群智感知的數(shù)據(jù)獲取模式基于無線通信技術，通過移動人群使用自身持有的智能設備來解決大批量、大范圍移動感知任務所形成，其在獲取大批量、大容量信息數(shù)據(jù)時的質量、效率及速度有著顯著優(yōu)勢[10]。群智感知通過物聯(lián)網技術將眾包思想和移動設備感知能力相結合，其典型結構如圖1.4所示。圖1.4群智感知典型結構群智感知通過人們已有的移動智能終端設備形成交互式、參與式的感知網絡，將感知任務發(fā)布給在網絡中的個體或群，并從各地收集大規(guī)模、多維度的異構數(shù)據(jù)，解決各種大規(guī)模數(shù)據(jù)需求問題，提供質量高、可信度高、可用性高的數(shù)據(jù)服務[11-13]。在群智感知網絡中，大部分的感知任務無需專業(yè)人士完成，僅有少量任務
【參考文獻】

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1 南文倩;郭斌;陳薈慧;於志文;吳文樂;周興社;;基于跨空間多元交互的群智感知動態(tài)激勵模型[J];計算機學報;2015年12期

2 田世明;欒文鵬;張東霞;梁才浩;孫耀杰;;能源互聯(lián)網技術形態(tài)與關鍵技術[J];中國電機工程學報;2015年14期

本文編號：2874580