王帥，張良武，張忠社，李兆偉，趙閃

（1.國網(wǎng)烏魯木齊供電公司，新疆 烏魯木齊 830063:2.國網(wǎng)新疆電力有限公司,新疆 烏魯木齊 830063:3.國網(wǎng)阿勒泰供電公司,新疆 阿勒泰 836000:4.國網(wǎng)昌吉供電公司,新疆 昌吉 831100）

0 引言

電力企業(yè)管理的工作重點(diǎn)是協(xié)調(diào)企業(yè)相關(guān)資源，保障電廠設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，使電力企業(yè)的發(fā)電能力能夠滿足電網(wǎng)對(duì)電力的需求。完成這一任務(wù)需要多專業(yè)的協(xié)調(diào)應(yīng)用，需要大量的電力企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，并且用先進(jìn)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的自動(dòng)化。如何構(gòu)建高效的適合電力企業(yè)業(yè)務(wù)管理需求的生產(chǎn)過程控制和管理系統(tǒng)成為電力企業(yè)管理創(chuàng)新的難點(diǎn)[1]。

當(dāng)前對(duì)電力信息管理的方法主要有差分信息融合方法、自適應(yīng)特征提取方法、關(guān)聯(lián)特征分析方法和統(tǒng)計(jì)分析方法等，構(gòu)建電力信息管理系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則函數(shù)和模糊決策函數(shù)，通過模糊度尋優(yōu)控制，進(jìn)行電力信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)電力信息管理系統(tǒng)時(shí)信息調(diào)度時(shí)間較長[2]。在以上理論的基礎(chǔ)上，提出云計(jì)算環(huán)境下的電力信息一體化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，分解電力信息的海量數(shù)據(jù)，結(jié)合電力公司的發(fā)展需求，對(duì)電力信息進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電力信息一體化管控。

1 總體架構(gòu)

根據(jù)云平臺(tái)提供的服務(wù)和用戶之間的差異[3]，以電力信息一體化調(diào)度系統(tǒng)為例，云計(jì)服務(wù)分為三個(gè)層次：第一層為SaaS層，電力信息一體化調(diào)度系統(tǒng)的訪問用戶通過云端的使用統(tǒng)一的入口進(jìn)行一站式瀏覽或檢索；第二層為PaaS層，該層對(duì)于電力信息一體化調(diào)度系統(tǒng)來說為開發(fā)和部署電力信息的平臺(tái)；第三層為IaaS層，該層為電力信息一體化調(diào)度系統(tǒng)的用戶提供基本的計(jì)算機(jī)資源。

根據(jù)上述分析，得到電力信息管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖1所示。

結(jié)合圖1所示，分析雙滑履球磨機(jī)滑履軸承安裝的技術(shù)要點(diǎn)并研究相應(yīng)的安裝程序。

圖1 電力信息管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

2 電力信息一體化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 構(gòu)建虛擬機(jī)電力信息調(diào)度模型

接收管控中心的數(shù)據(jù)請(qǐng)求后，根據(jù)發(fā)送指令的實(shí)際內(nèi)容，識(shí)別電力信息建立虛擬機(jī)調(diào)度模型。選取不同地區(qū)中處理電力信息的服務(wù)器，將其等效為一個(gè)虛擬機(jī)，使同一地區(qū)的服務(wù)器處于同一局域網(wǎng)中，數(shù)字表示電力信息的服務(wù)器，統(tǒng)一編號(hào)服務(wù)器對(duì)電力信息的處理速度，根據(jù)識(shí)別的電力信息大小，分配不同虛擬機(jī)管控任務(wù)[4]。采用動(dòng)態(tài)遷移方式調(diào)度電力信息，首先確定電力信息集群的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)終端監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，然后區(qū)分需要遷移的物理節(jié)點(diǎn)。設(shè)置一個(gè)固定的閾值，以CPU使用率為閾值大小的判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)使用率超過閾值時(shí)，將遷出服務(wù)器處理的電力信息，將資源放置其他節(jié)點(diǎn)，降低該節(jié)點(diǎn)負(fù)載，當(dāng)節(jié)點(diǎn)利用率低于設(shè)定閾值時(shí)，則遷出該節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的全部虛擬機(jī)，消除該節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的電力信息，以此確保電力信息服務(wù)質(zhì)量。采用時(shí)間序列的平滑指數(shù)，預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)不同時(shí)間窗口的CPU利用率，計(jì)算公式為：

公式中，Q為節(jié)點(diǎn)CPU利用率預(yù)測(cè)值，α為小于1的預(yù)測(cè)參數(shù)，?為平滑指數(shù)正態(tài)分布的隨機(jī)變量，n表管控時(shí)間窗的時(shí)間變化，xt為t時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)歷史負(fù)載權(quán)值。通過公式（1），確定需要遷移的電力信息節(jié)點(diǎn)，復(fù)制服務(wù)器存儲(chǔ)的電力信息數(shù)據(jù)，衡量虛擬機(jī)體積，選取最小體積的虛擬機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移。體積V計(jì)算公式為：

公式中， 1V為虛擬機(jī)CPU使用率， 2V為虛擬機(jī)內(nèi)存使用率， 3V為虛擬機(jī)硬盤使用率，通過以上三個(gè)指標(biāo)，確定電力信息使用率，當(dāng)使用率越低，則虛擬機(jī)體積越小。至此完成虛擬機(jī)電力信息調(diào)度模型的構(gòu)建。

2.2 基于云計(jì)算調(diào)度電力信息實(shí)現(xiàn)管控

通過構(gòu)建模型，確定需要調(diào)度的物理節(jié)點(diǎn)和虛擬機(jī)，利用云計(jì)算調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)電力信息的動(dòng)態(tài)遷移[5]。統(tǒng)計(jì)所有虛擬機(jī)的子任務(wù)完成時(shí)間、計(jì)算性能和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)寬帶，將電力信息線路整合到云端，將調(diào)度節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，調(diào)度任務(wù)作為云任務(wù)，其他物理節(jié)點(diǎn)定義為從節(jié)點(diǎn)。使每個(gè)云任務(wù)只能在一個(gè)電力信息上執(zhí)行，對(duì)云任務(wù)進(jìn)行編號(hào)，按照優(yōu)先級(jí)，由高到低排序調(diào)度任務(wù)。設(shè)置調(diào)度任務(wù)的約束條件，設(shè)主節(jié)點(diǎn)為i，從節(jié)點(diǎn)為j，則時(shí)間約束函數(shù)公式為：

公式中，D為信息調(diào)度方案的可靠程度，ξ為虛擬機(jī)運(yùn)行的電力信息數(shù)量，O為云任務(wù)總數(shù)量，Mk為經(jīng)過信息調(diào)度后，第k 個(gè)云任務(wù)選擇電力信息的可能性。計(jì)算主節(jié)點(diǎn)i 到從節(jié)點(diǎn)j，不同調(diào)度鏈路的信息時(shí)間P和可靠性D，選取最優(yōu)調(diào)度鏈路，將云任務(wù)分配至該鏈路上，同時(shí)更新虛擬機(jī)的固有時(shí)刻。調(diào)度完成后，計(jì)算節(jié)點(diǎn)j 對(duì)云任務(wù)的有效處理性，公式為：

公式中，ζ為節(jié)點(diǎn)j 對(duì)電力信息的處理能力，即電力信息下載可行性，L( j)為虛擬機(jī)的云任務(wù)計(jì)算長度，β表示云任務(wù)下載時(shí)間段，為下載完成時(shí)間和下載開始時(shí)間的差值。及時(shí)調(diào)整云任務(wù)的計(jì)算長度，使有效處理性的預(yù)測(cè)值ζ達(dá)到最大，以此代替原有的虛擬機(jī)性能參數(shù)，當(dāng)云任務(wù)完成后，實(shí)時(shí)分配下一個(gè)云任務(wù)，根據(jù)虛擬機(jī)的參數(shù)變化，隨時(shí)調(diào)整云任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，提供更可靠的電力信息，直至遍歷所有虛擬機(jī)，分配完所有云任務(wù)。至此完成電力信息的調(diào)度，使信息節(jié)點(diǎn)負(fù)載達(dá)到均衡，完成云計(jì)算環(huán)境下電力信息一體化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)選取無線局域網(wǎng)，IP地址為187.132.6.2，網(wǎng)絡(luò)類型為4G，連接公網(wǎng)的接口為wlan0，設(shè)定電力信息存儲(chǔ)塊的大小為120MB，數(shù)據(jù)采樣的信息長度為1024，D/A的控制數(shù)字量為ΔD=65536×V/5，仿真測(cè)試時(shí)間15min。根據(jù)上述仿真參數(shù)設(shè)定，得到電力信息管理系統(tǒng)的輸出功率參數(shù)如圖3所示。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

最大鏈路利用率是反映鏈路最大使用程度的指標(biāo)，可以間接反映電力信息調(diào)度處理能力。不同方法的最大鏈路利用率對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

圖2 最大鏈路利用率對(duì)比結(jié)果

通過圖2可知，不同方法的鏈路最大利用率以不同速度產(chǎn)生變化，從整體上來看，本文系統(tǒng)的利用率具有一定的優(yōu)勢(shì)，說明該系統(tǒng)路徑法利用率更高，有效避開發(fā)生電力信息調(diào)度瓶頸的路徑，為電力信息的均衡調(diào)度提供有力條件，并且在部分路徑出現(xiàn)問題時(shí)，能夠選取有效路徑進(jìn)行分流，充分驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性。當(dāng)電力信息調(diào)度完畢后，比較兩種系統(tǒng)管控下，電力信息負(fù)載均衡度，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表1所示：

表1 負(fù)載均衡度對(duì)比結(jié)果

由表1可知，本文系統(tǒng)平均負(fù)載均衡度為18.5、16.3，方法平均負(fù)載均衡度為46.9，因此本文系統(tǒng)降低了電力信息傳輸過程中的負(fù)載均衡度。

4 結(jié)論

此次設(shè)計(jì)方法在云計(jì)算環(huán)境下，設(shè)計(jì)電力信息一體化管控系統(tǒng)，提高了電力信息調(diào)度效率。但此次研究仍存在一定不足，對(duì)電力信息管控的安全性需求比較模糊，在今后的研究中，會(huì)對(duì)安全性參數(shù)進(jìn)行細(xì)化，進(jìn)一步發(fā)揮云計(jì)算優(yōu)勢(shì)，保證電力信息管控的安全性。