一种基于电网信息物理系统感知数据压缩采样方法及装置

1.一种基于电网信息物理系统感知数据压缩采样方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：按电网信息物理系统的物理节点划分目标区域，构建信息拓扑模型；按所述信息拓扑模型，定义所述物理节点状态变化量构成的稀疏矩阵；根据所述稀疏矩阵定义电网信息物理系统的观测矩阵；为观测矩阵中的观测向量赋值，并以信息熵最小为目标，迭代更新信息熵，获取最优观测矩阵。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划分目标区域X包括：将电网信息物理系统部署于m*m的平面空间内，对所述平面空间进行矩形划分得到下式m 2 个互相拼接的矩形子区域，每个子区域均包含电气设备、传感器和通信装置；其中，x表示子区域，所述每个子区域均包含所述物理节点PN x 和信息节点IN x ，PN x 表示与子区域对应的电气设备。 3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述构建信息拓扑模型包括：将与子区域对应的传感器和通信装置定义为信息节点IN x ，电网信息系统控制中心监测子区域x，获取信息拓扑模型上所述信息节点IN x 的传感数据。 4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按信息拓扑模型，定义物理节点状态变化量构成的稀疏矩阵包括：所述物理节点的原始信号vec(X)的定义如式所示：vec(X)＝[x 11 ,x 12 ,…x mm ]；所述物理节点PN x 的状态变化量的定义为S x ，基于压缩感知理论，获得所述物理节点的状态变化量构成的稀疏矩阵状态变化信号：vec(S)＝[s 11 ,s 12 ,…s mm ]；其中，所述状态变化信号为原始信号的稀疏表示。 5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下式定义电网信息物理系统的观测矩阵Φ：Φ＝[Φ 1 ,Φ 2 ,…Φ m 2 ] T其中，Φ 1 ,Φ 2 ,…Φ m 2 均为n维观测向量；所述观测矩阵为m 2 *n阶矩阵，能够对原始信号vec(X)进行压缩采样；其中，n表示vec(S)中非零值的个数。 6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测向量赋值包括：依据信息拓扑模型中的不同通信路径，将所述物理节点的能量分布作为权值，并根据信息拓扑模型的通信路径中信息节点IN x 和物理节点PN x 的对应关系和电网信息物理系统的运行状态，为观测矩阵Φ中的观测向量赋值。 7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过Dijkstra算法计算所述通信路径。 8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式迭代更新信息熵：其中，H x (f)为信息熵初始值，H x+1 (f)为增加观测向量Φ x+1 后，获得的新的信息熵， 为常数，x∈[1,2,…m 2 -1],m 2 表示观测向量数量。 9.一种基于电网信息物理系统感知数据压缩采样装置，其特征在于，所述装置包括：目标区域划分模块，用于按电网信息物理系统的物理节点划分目标区域；构建模块，用于构建信息拓扑模型；第一定义模块，用于按所述信息拓扑模型，定义所述物理节点状态变化量构成的稀疏矩阵；第二定义模块，用于根据所述稀疏矩阵定义电网信息物理系统的观测矩阵；赋值模块，用于为观测矩阵中的观测向量赋值；迭代计算模块，用于以信息熵最小为目标，迭代更新信息熵；获取模块，用于获取最优观测矩阵。 10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述目标区域划分模块包括：部署单元，用于将电网信息物理系统部署于m*m的平面空间内；划分单元，用于对所述平面空间进行矩形划分得到下式m 2 个互相拼接的矩形子区域，每个子区域均包含电气设备、传感器和通信装置；其中，x表示子区域，所述每个子区域均包含所述物理节点PN x 和信息节点IN x ，PN x 表示与子区域对应的电气设备。 11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述构建模块包括：设置单元，用于将与子区域对应的传感器和通信装置定义为信息节点IN x ，电网信息系统控制中心监测子区域x；读取单元，用于获取信息拓扑模型上所述信息节点IN x 的传感数据。 12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一定义模块包括：原始信号定义单元，用于将所述物理节点的原始信号vec(X)的定义为：vec(X)＝[x 11 ,x 12 ,…x mm ]；变化量定义单元，用于将所述物理节点PN x 的状态变化量的定义为S x ，基于压缩感知理论，获得所述物理节点的状态变化量构成的稀疏矩阵状态变化信号：vec(S)＝[s 11 ,s 12 ,…s mm ]。 13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二定义模块包括：观测矩阵定义单元：用于通过下式定义电网信息物理系统的观测矩阵Φ：Φ＝[Φ 1 ,Φ 2 ,…Φ m 2 ] T其中，Φ 1 ,Φ 2 ,…Φ m 2 均为n维观测向量；所述观测矩阵为m 2 *n阶矩阵，能够对原始信号vec(X)进行压缩采样；其中，n表示vec(S)中非零值的个数。 14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述赋值模块包括：第一处理单元，用于依据信息拓扑模型中的不同通信路径，将所述物理节点的能量分布作为权值；第二处理单元，用于根据信息拓扑模型的通信路径中信息节点IN x 和物理节点PN x 的对应关系和电网信息物理系统的运行状态，为观测矩阵Φ中的观测向量赋值。 15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述迭代计算模块包括：更新单元，用于通过下式迭代更新信息熵：其中，H x (f)为信息熵初始值，H x+1 (f)为增加观测向量Φ x+1 后，获得的新的信息熵， 为常数，x∈[1,2,…m 2 -1],m 2 表示观测向量数量。