王欣

摘?要：本文對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念及其主要特征作出簡(jiǎn)單概述，在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體的應(yīng)用方式研究省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)及其實(shí)際應(yīng)用，為相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：省級(jí);泛在電力物聯(lián)網(wǎng);云平臺(tái);監(jiān)控

在目前電力需求逐漸增長(zhǎng)的背景下，電網(wǎng)的復(fù)雜程度也隨之不斷提高。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的快速發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)生了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，成為了電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，采用云計(jì)算技術(shù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，能夠?yàn)槠溥\(yùn)行提供更好保障。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念及特征

1.1 概念

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)傳統(tǒng)電力物聯(lián)網(wǎng)概念的進(jìn)一步拓展，具體包括電力用戶(hù)與設(shè)備、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、供應(yīng)商等多方面信息的互聯(lián)及交互。能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源從電網(wǎng)側(cè)擴(kuò)展到發(fā)電側(cè)以及用電側(cè)，同時(shí)有效控制溫度和濕度等外界環(huán)境數(shù)據(jù)，并結(jié)合市場(chǎng)報(bào)價(jià)與結(jié)算價(jià)格等類(lèi)型的交易數(shù)據(jù)，有利于全面獲得關(guān)于電力生產(chǎn)、傳輸及使用中產(chǎn)生的不同類(lèi)型電力數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的全面感知[1]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，充分運(yùn)用各類(lèi)先進(jìn)信息技術(shù)與通信技術(shù)，在電力生產(chǎn)及消費(fèi)過(guò)程中，更加全面掌握電力系統(tǒng)狀態(tài)，并能夠高效處理相關(guān)信息。2019年開(kāi)始，國(guó)家電網(wǎng)公司全面開(kāi)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作。

1.2 主要特征

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本特征主要包括以下幾方面：第一是終端泛在接入，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中包含各類(lèi)感知設(shè)備，能夠有效接入與電力生產(chǎn)、傳輸、使用有關(guān)的各種數(shù)據(jù)，并具備覆蓋廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到泛在化連接的目的。第二是其平臺(tái)具有開(kāi)放共享的特點(diǎn)，有利于進(jìn)行不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)不同主體之間的共享。第三是具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理能力，具備邊緣智能、中樞智能兩級(jí)架構(gòu)，有利于數(shù)據(jù)分層處理，提高數(shù)據(jù)處理效率。

2 省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)方案

省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警，從而提高平臺(tái)的云計(jì)算服務(wù)質(zhì)量。關(guān)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，此前許多研究人員提出過(guò)多種不同的解決方案，以下介紹其中一種體現(xiàn)容器化云平臺(tái)技術(shù)與開(kāi)源技術(shù)的云平臺(tái)監(jiān)控方案。

2.1 基本架構(gòu)

在上述云平臺(tái)監(jiān)控方案當(dāng)中，采用了Prometheus作為監(jiān)控工具，發(fā)揮采集服務(wù)作用，采用Grafana作為可視化工具用于監(jiān)控展現(xiàn)，并采用了智能巡檢平臺(tái)，具備實(shí)時(shí)告警的作用。并運(yùn)用OpenStack和K8s平臺(tái)進(jìn)行指標(biāo)采集與存儲(chǔ)，具有平臺(tái)監(jiān)控代理功能。能夠全面滿(mǎn)足立體化監(jiān)控的需求。

在這一方案中，該系統(tǒng)為了充分滿(mǎn)足云平臺(tái)當(dāng)中不同層面指標(biāo)采集、存儲(chǔ)的需要，在監(jiān)控后臺(tái)、監(jiān)控代理的選擇上應(yīng)具備較高的可靠性。對(duì)Prometheus的選擇與應(yīng)用是一種有效的解決方法，該系統(tǒng)主要特點(diǎn)為數(shù)據(jù)采集與分析中心化，同時(shí)具有分布式監(jiān)控代理的特點(diǎn)，Prometheus目前的官方認(rèn)證中代理數(shù)量為600個(gè)左右，覆蓋范圍廣泛，符合國(guó)網(wǎng)云統(tǒng)一監(jiān)控要求[2]。

2.2 監(jiān)控方式

對(duì)于OpenStack平臺(tái)宿主機(jī)與集群運(yùn)行數(shù)據(jù)，具體通過(guò)node-exporter代理對(duì)宿主機(jī)資源運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行采集，并利用OpenStack-exporter代理以及ceph-exporter代理，分別進(jìn)行平臺(tái)運(yùn)行指標(biāo)與后端分布式存儲(chǔ)運(yùn)行指標(biāo)的采集，保證運(yùn)行指標(biāo)采集的全面性。而對(duì)于K8s平臺(tái)宿主機(jī)、集群和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用容器運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)node-exporter對(duì)宿主機(jī)資源運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行采集，通過(guò)cAdvisor采集容器運(yùn)行指標(biāo)，利用kube-state-metrics進(jìn)行Pod容器運(yùn)行狀態(tài)等信息的采集。

2.3 運(yùn)行過(guò)程分析

通過(guò)運(yùn)行分析能夠有效把握國(guó)網(wǎng)云的運(yùn)行狀況，具體需要根據(jù)業(yè)務(wù)的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的指標(biāo)分析公式，從而全面了解資源分配的情況以及應(yīng)用容器的運(yùn)行狀況，同時(shí)利用Grafana對(duì)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行可視化。比如對(duì)于OpenStack平臺(tái)，在其運(yùn)行分析過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容為了解虛機(jī)創(chuàng)建數(shù)量、CPU與內(nèi)存資源分配占比等方面，從而更加合理地指導(dǎo)平臺(tái)資源的分配。

2.4 告警功能

該監(jiān)控方案當(dāng)中，需要對(duì)實(shí)時(shí)告警規(guī)則作出合理安排。根據(jù)實(shí)際使用需求，共設(shè)計(jì)出10種對(duì)于平臺(tái)與宿主機(jī)運(yùn)行具有較強(qiáng)影響的告警規(guī)則。比如對(duì)于OpenStack節(jié)點(diǎn)與K8s節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控項(xiàng)目包括平臺(tái)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和文件系統(tǒng)使用率，告警規(guī)則為節(jié)點(diǎn)宕機(jī)告警和文件系統(tǒng)使用率超過(guò)95%;對(duì)于OpenStack服務(wù)與K8s服務(wù)，監(jiān)控項(xiàng)目包括控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)與計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)，告警規(guī)則為上述兩種節(jié)點(diǎn)服務(wù)出現(xiàn)異常;對(duì)于分布式存儲(chǔ)，監(jiān)控項(xiàng)目為控制節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘漂移、OSD節(jié)點(diǎn)異常關(guān)閉，告警規(guī)則為控制節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘漂移告警，以及10min內(nèi)OSD節(jié)點(diǎn)關(guān)閉數(shù)量超過(guò)15個(gè)。

3 省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

某地區(qū)電網(wǎng)公司對(duì)上述監(jiān)控方案進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。具體應(yīng)用過(guò)程包括OpenStack平臺(tái)的監(jiān)控實(shí)踐以及K8s平臺(tái)的監(jiān)控實(shí)踐兩部分。OpenStack平臺(tái)監(jiān)控的應(yīng)用方面，應(yīng)用了1個(gè)Prometheus實(shí)例監(jiān)控、1個(gè)OpenStack集群的架構(gòu)方式，能夠?qū)⒏婢畔⑾蛑悄苎矙z平臺(tái)進(jìn)行推送。對(duì)于宿主機(jī)與平臺(tái)分別采用不同的Grafana監(jiān)控頁(yè)面。K8s平臺(tái)監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用上，應(yīng)用1個(gè)Prometheus實(shí)例監(jiān)控1個(gè)K8s集群的架構(gòu)方式，Grafana監(jiān)控頁(yè)面的設(shè)計(jì)上具有宿主機(jī)、平臺(tái)與容器應(yīng)用三種不同的監(jiān)控頁(yè)面。

4 結(jié)論

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是今后電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)能夠促進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的更好運(yùn)行。在具體實(shí)施過(guò)程中，各地區(qū)電網(wǎng)公司應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的監(jiān)控方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及實(shí)施方案初探[J].智慧電力，2019，47（04）：1-7+58.

[2]鄒昊東，丁正陽(yáng)，滕愛(ài)國(guó)，等.省級(jí)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐[J].電力需求側(cè)管理，2019，21（06）：40-43.