一种具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具备N‑7存储媒介完存性的电力大数据储存系统，该系统包括存储控制管理单元，存储控制管理单元分别与依次连接的电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元相连。该系统采用[39,14]的Fire码编译码技术、哈希函数摘要技术，允许同时发生任意≤7个存储媒介故障，具备N‑7完存性，解决电力大数据储存系统因存储媒介损坏而引起的数据丢失问题，保护电力系统的数据安全，提升电力系统的本质安全。

【技术实现步骤摘要】
一种具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统
本专利技术涉及一种电力大数据储存系统，特别是关于一种在电力行业中应用的具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统。
技术介绍
多个国家行业标准中，有“N-1”的术语，例如，1993年能源部、住建部颁布的《城市电力网规划设计导则》(能源电[1993]228号)中规定，城市配电网必须满足供电安全“N-1”准则要求。在电力系统
，N-1运行方式是指电力系统的N个元件中的任一独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故；N-2运行方式是指电力系统的N个元件中的任两独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。同理，“N-3”是指电力系统的N个元件中的任三独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电，不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。数据存贮系统中的磁带、磁盘、磁鼓、光盘等由于伤痕、读写头的接触不良等所产生的错误，这些错误是突发错误，或突发错误与随机错误并存。对比目前的数据储存系统，采用镜像(Mirroring)技术仅具备N-1(N个存储媒介单元中任意1个存储媒介单元故障，而不引起数据储存系统的数据丢失)，且可用容量仅50％；采用数据条带(DataStripping)和数据奇偶校验(Dataodd-evenparity)技术仅具备N-2(N个存储媒介单元中允许同时发生任意≤2个存储媒介单元故障，而不引起数据储存系统的数据丢失)。无法满足电力系统N-7要求。有限域亦称伽罗瓦域(GaloisField，GF)，是仅含有限个元素的域。GF(2)域是最简单的有限域，只有0和1两个元素的域，也称为二元域，其的加法运算“+”(即异或运算)满足：0+0＝0、0+1＝1和1+1＝0，乘法运算“×”(即与运算)满足：0×0＝0、0×1＝0和1×1＝1，关于加法的单位元是0，关于乘法的单位元是1，GF(2)域上的加法和减法是等价的。应用组合学、数论、代数以及代数几何等数学工具能构做出性能良好的纠错码，Fire码是PhillpFIRE提出的GF(2)域的码，是一类纠正突发错误(其中也包括首尾相接的循环突发错误和突发删除错误)的二进制循环码。[39,14]Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bits、能纠正突发错误的最大位数b为7bits；码长n＝39bits之中，[39,14]Fire码能纠正突发错误(其中也包括首尾相接的循环突发错误和突发删除错误)的比特(bit)数为≤7bits(即b＝7，b表征该码的纠正突发错误能力)，能发现所有长度≤(n-k)＝(39-14)＝25bits的突发错误，码效率(即信息元码位在整个码位占比，或称为信息率)为r＝k/n＝14/39＝35.9％，属于一种二进制循环码。[39,14]Fire码的生成多项式为g(x)＝(x25+x23+x22+x21+x20+x16+x15+x14+x13+x12+x10+x9+x8+x7+x3+x2+x+1)。g(x)＝(x2b-1+1)p(x)＝(x13+1)(x12+x10+x9+x8+x7+x3+x2+x+1)，纠正突发错误时(x13+1)和(x12+x10+x9+x8+x7+x3+x2+x+1)一起共同决定突发错误所发生的位置。电力系统数据储存系统相当于电力系统的神经中枢大脑。其存储媒介单元故障，造成数据丢失，将直接影响发电、输电、变电、配电、用电、调度系统的安全、平稳、可靠地运行。电力系统数据储存系统中存储媒介单元的故障概率相对较高，面临N-7挑战。N-7表示N个存储媒介单元中允许同时发生任意≤7个存储媒介单元故障，而不引起数据储存系统的数据丢失。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统，解决了电力大数据储存系统存储容量、容故障能力和扩展性三者均衡优化问题，保护数据安全，且保障数据具有一定的私密性和完整性，更好地支撑智慧电网具备N-7的高可靠性运行。提升了电力系统的本质安全，促进了电力系统的智能化发展。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统，其特征在于：所述系统包括存储控制管理单元以及依次连接的电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元；所述存储控制管理单元分别与所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元连接；所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元和所述电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元分别运用[39,14]Fire码写入和读取数据，所述[39,14]Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bits、能纠正突发错误的最大位数b为7bits，所述[39,14]Fire码是GF(2)域的码，属于二进制循环码中的一种；所述8×L行39列的存储媒介阵列用于存储电力大数据块，包括8×L行39列的存储单元的存储媒介阵列，L为正整数；所述写入通信传输通道和读出通信传输通道用于39路电力大数据块子块的传输，39列8×L行的39×8×L个电力大数据块子块的39列对应39路。进一步，所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元包括写入控制管理单元以及依次连接的电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块单元；所述写入控制管理单元分别与所述电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块单元连接且为其提供控制信号。进一步，所述写入控制管理单元为所述电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块提供时钟信号，生成第j列第i行的电力大数据块子块位置信息(i,j)及所述电力大数据块子块的哈希函数摘要信息hash(i,j)，1≤j≤39，1≤i≤8×L，L为正整数；所述电力大数据块预处理单元用于对待处理的所述电力大数据块进行预处理，使之变成14bytes的整倍数；所述预处理方法包括：将待处理的电力大数据块除以14bytes，获得余数为c，若c＝0，则所述电力大数据块尾部不添加“0”，若c≠0，则待存储的所述电力大数据块在尾部添加(14-c)bytes的“0”，所述c取1～13任一整数；所述[39,14]的Fire码编码器为将14bits的数据信息编码为39bits的Fire码的编码器；所述Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备N‑7存储媒介完存性的电力大数据储存系统，其特征在于：所述系统包括存储控制管理单元以及依次连接的电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元；所述存储控制管理单元分别与所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元连接；所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元和所述电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元分别运用[39,14]Fire码写入和读取数据，所述[39,14]Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bits、能纠正突发错误的最大位数b为7bits，所述[39,14]Fire码是GF(2)域的码，属于二进制循环码中的一种；所述8×L行39列的存储媒介阵列用于存储电力大数据块，包括8×L行39列的存储单元的存储媒介阵列，L为正整数；所述写入通信传输通道和读出通信传输通道用于39路电力大数据块子块的传输，39列8×L行的39×8×L个电力大数据块子块的39列对应39路。...

【技术特征摘要】
1.一种具备N-7存储媒介完存性的电力大数据储存系统，其特征在于：所述系统包括存储控制管理单元以及依次连接的电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元；所述存储控制管理单元分别与所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元、写入通信传输通道、8×L行39列的存储媒介阵列、读出通信传输通道和电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元连接；所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元和所述电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元分别运用[39,14]Fire码写入和读取数据，所述[39,14]Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bits、能纠正突发错误的最大位数b为7bits，所述[39,14]Fire码是GF(2)域的码，属于二进制循环码中的一种；所述8×L行39列的存储媒介阵列用于存储电力大数据块，包括8×L行39列的存储单元的存储媒介阵列，L为正整数；所述写入通信传输通道和读出通信传输通道用于39路电力大数据块子块的传输，39列8×L行的39×8×L个电力大数据块子块的39列对应39路。2.如权利要求1所述系统，其特征在于：所述电力大数据块的[39,14]Fire码编码处理单元包括写入控制管理单元以及依次连接的电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块单元；所述写入控制管理单元分别与所述电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块单元连接且为其提供控制信号。3.如权利要求2所述系统，其特征在于：所述写入控制管理单元为所述电力大数据块预处理单元、[39,14]的Fire码编码器、串/并变换器、输入缓存器和生成电力大数据块子块提供时钟信号，生成第j列第i行的电力大数据块子块位置信息(i,j)及所述电力大数据块子块的哈希函数摘要信息hash(i,j)，1≤j≤39，1≤i≤8×L，L为正整数；所述电力大数据块预处理单元用于对待处理的所述电力大数据块进行预处理，使之变成14bytes的整倍数；所述预处理方法包括：将待处理的电力大数据块除以14bytes，获得余数为c，若c＝0，则所述电力大数据块尾部不添加“0”，若c≠0，则待存储的所述电力大数据块在尾部添加(14-c)bytes的“0”，所述c取1～13任一整数；所述[39,14]的Fire码编码器为将14bits的数据信息编码为39bits的Fire码的编码器；所述Fire码的码长n为39bits、信息位k为14bits、能纠正突发错误的最大位数b为7bits；所述串/并变换器为将1路串行信息变换为39路并行信息的变换器；所述输入缓存器为39列8行阵列的堆栈缓存器(8×39bits)，写入：按照行逐比特依次写入，每次写入1bit，39bits为1行，从堆栈缓存器的顶端向底端，逐行压入堆栈缓存器；39列8行阵列的堆栈缓存器写满后，暂停本轮写入，开始本轮读出：按照列逐字节依次读出，每字节8bits，8bits为1列，每次读取1B＝8bits，从堆栈缓存器的底端向顶端，逐列读取堆栈缓存器；39列8行阵列的堆栈缓存器读空后，暂停本轮读出，开始下一轮写入；所述生成电力大数据块子块单元根据待存储的xbytes字节的电力大数据块生成39×8×L个电力大数据块子块，L为正整数。4.如权利要求1所述系统，其特征在于：所述电力大数据块的[39,14]Fire码译码处理单元包括读出控制管理单元以及依次连接的汇聚电力大数据块的子块单元、输出缓存器、并/串变换器、[39,14]的Fire码译码器和电力大数据块后处理单元；所述读出控制管理单元分别与所述汇聚电力大数据块的子块单元、输出缓存器、并/串变换器、[39,14]的Fire码译码器和电力大数据块后处理单元连接且为其提供控制信号。5.如权利要求4所述系统，其特征在于：所述读出控制管理单元为所述汇聚电力大数据块的子...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗浡瑞，苗新，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11