王昊煒 王 東 高 翔

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司)

0 引言

調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電一般遵循“統(tǒng)一配電、統(tǒng)一管理、分點(diǎn)控制”的原則。即將計(jì)算機(jī)用電與其他用電分開，并集中在機(jī)房的電源間進(jìn)行管理，并配備UPS電源系統(tǒng)。

隨著電網(wǎng)快速發(fā)展，大量智能化設(shè)備應(yīng)用到調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房，目前鎮(zhèn)江調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)依托自動(dòng)化機(jī)房監(jiān)控平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源、空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境量實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)房無(wú)人值守。

鎮(zhèn)江調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房依據(jù)資深運(yùn)維人員的豐富經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化整合UPS、列頭柜等各個(gè)環(huán)節(jié)資源，汲取之前積累的豐富經(jīng)驗(yàn)、實(shí)施中探索的先進(jìn)理念，建成一套基于物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)模型。并應(yīng)用在鎮(zhèn)江自動(dòng)化機(jī)房中，大大提升提升了機(jī)房機(jī)柜供電線路監(jiān)測(cè)、異常分析能力，確保調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房中各設(shè)備可靠運(yùn)行，提升快速維護(hù)能力。該項(xiàng)目也可推廣應(yīng)用于其它機(jī)房管理中。為此，文章介紹一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建

基于物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由物聯(lián)網(wǎng)和調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)通過(guò)終端服務(wù)器與UPS主機(jī)、配電柜、配電表、蓄電池監(jiān)測(cè)互聯(lián)；并在機(jī)柜上安裝智能PDU，并通過(guò)智能終端與智能PDU互聯(lián)，組成系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)。

調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通訊規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，以及對(duì)整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路的數(shù)據(jù)采集。并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，根據(jù)業(yè)務(wù)需要對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行提醒，使調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備了線路監(jiān)測(cè)、異常分析的能力。

其物理網(wǎng)總體構(gòu)建如下圖所示：

1.2 技術(shù)背景

調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括采集平臺(tái)和檢測(cè)平臺(tái)。

(1)采集平臺(tái)。采集平臺(tái)作為調(diào)度自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它負(fù)責(zé)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)完成對(duì)調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路所有設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)分析等。采集平臺(tái)為持續(xù)高效地完成數(shù)據(jù)收集采用了并發(fā)處理方式，使每個(gè)任務(wù)能夠相互獨(dú)立且相互不影響地在系統(tǒng)框架中執(zhí)行，同時(shí)對(duì)JVM的調(diào)配機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，保證采集系統(tǒng)中的各個(gè)任務(wù)能夠獨(dú)立高效有序的運(yùn)行。

通過(guò)增加緩存Redis3.0服務(wù)，提升采集效率；并通過(guò)并發(fā)高效的計(jì)算對(duì)即時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，提升異常提醒時(shí)效性。Redis是一個(gè)開源的使用ANSI C語(yǔ)言編寫、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型的數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供多種語(yǔ)言的應(yīng)用程序接口，可用于緩存、事件發(fā)布訂閱、高速隊(duì)列等場(chǎng)景。Redis3.0版本允許單點(diǎn)故障，它沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)地位一樣，擴(kuò)展性很好，節(jié)點(diǎn)間采用二進(jìn)制通信，節(jié)點(diǎn)與客戶端采用ascII協(xié)議通信。

部署Kafka消息隊(duì)列替換內(nèi)存隊(duì)列，Kafka是一個(gè)開源流處理平臺(tái)，由Scala和Java編寫，是一種高吞吐量的發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，具有如下特性：通過(guò)磁盤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供消息持久化，對(duì)于即使數(shù)以TB的消息存儲(chǔ)也能保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性；高吞吐量：即使是普通硬件Kafka也可支持每秒數(shù)百萬(wàn)消息；支持通過(guò)Kafka服務(wù)器和消費(fèi)機(jī)集群來(lái)分區(qū)消息；并支持Hadoop并行數(shù)據(jù)加載。

此外，為了保證每個(gè)采集任務(wù)正常運(yùn)行，我們都會(huì)給每個(gè)任務(wù)分配一個(gè)監(jiān)控線程來(lái)監(jiān)控每個(gè)任務(wù)的工作狀態(tài)，提升服務(wù)健壯性。

(2)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。監(jiān)測(cè)平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的展示層，采用了前后端分離的總體架構(gòu)，具體技術(shù)基于H5+Struts+spring+Ibatis的技術(shù)框架。其中界面展示采用了H5/JSP技術(shù)，Structs作為控制層控制展示頁(yè)面與具體使用者參與交互的技術(shù)，將使用者的操作傳遞至業(yè)務(wù)邏輯層，業(yè)務(wù)邏輯層由Spring來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，各個(gè)與業(yè)務(wù)相關(guān)的類由Spring框架容器來(lái)管理，數(shù)據(jù)訪問(wèn)層基于Ibatis框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。

3 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.1 采集平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

采集平臺(tái)提供串口通訊、數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)文解析、數(shù)據(jù)分析等功能。為了提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，采用結(jié)構(gòu)化的形式進(jìn)行文件整理，并過(guò)濾移除冗余信息后，盡量縮減至最必要的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，減輕服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膲毫?，降低運(yùn)維工作的難度。

采集平臺(tái)自動(dòng)采集設(shè)備層的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、修偏；實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸和統(tǒng)一處理；通過(guò)緩存技術(shù)提升服務(wù)穩(wěn)定性和性能，并實(shí)現(xiàn)即時(shí)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢。計(jì)算服務(wù)對(duì)即時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析并根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常信息；數(shù)據(jù)接口服務(wù)提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享。

采集平臺(tái)架構(gòu)圖如下圖：

3.2 監(jiān)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括配置管理、監(jiān)測(cè)平臺(tái)兩個(gè)部分內(nèi)容。配置管理主要提供規(guī)約參數(shù)配置、采集策略配置、設(shè)備檔案配置、業(yè)務(wù)規(guī)則配置等核心功能支撐采集平臺(tái)正常運(yùn)行；監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要提供可視化功能直接面向用戶，具體包括監(jiān)測(cè)總覽、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析等功能。各模塊之間采用低耦合高內(nèi)聚，每個(gè)模塊分工明確，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

采集服務(wù)整體框架圖如下：

3.3 系統(tǒng)先進(jìn)性

調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)模型，打破以前的單點(diǎn)設(shè)備(UPS主機(jī)、配電柜、配電表、蓄電池)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)模式，構(gòu)建了整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生態(tài)，組成系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)，建成了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)模型。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)在通訊層充分考慮了業(yè)務(wù)調(diào)用和設(shè)備控制分離,通過(guò)配置的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)加載,從而實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)調(diào)用和設(shè)備控制層的無(wú)關(guān)性。

構(gòu)建了智能數(shù)據(jù)傳送方法，在采集平臺(tái)中，采集數(shù)據(jù)可根據(jù)采集服務(wù)平臺(tái)的業(yè)務(wù)需要調(diào)整采集數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)方式，可將采集或告警數(shù)據(jù)存在本地，也可實(shí)時(shí)同步到數(shù)據(jù)服務(wù)層。提高了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集平臺(tái)重要服務(wù)和進(jìn)程監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)以及相關(guān)信息，分析運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性和高效性。保證采集平臺(tái)能夠穩(wěn)定、安全、可靠的運(yùn)行，確保監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)用的可靠性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章介紹一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建成了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房配電線路監(jiān)測(cè)模型。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)該模型進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房供電線路監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了以往自動(dòng)化機(jī)房列頭柜之后的線路監(jiān)測(cè)空白。提升了調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房機(jī)柜供電線路監(jiān)測(cè)、異常分析能力，確保調(diào)度自動(dòng)化機(jī)房中各設(shè)備可靠運(yùn)行，提升快速維護(hù)能力。具有良好的應(yīng)用前景。