省級泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)實踐

王欣

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

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

在目前電力需求逐漸增長的背景下，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，產(chǎn)生了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，成為了電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢之一。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中，采用云計算技術(shù)對其進行監(jiān)控，能夠為其運行提供更好保障。

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)是對傳統(tǒng)電力物聯(lián)網(wǎng)概念的進一步拓展，具體包括電力用戶與設(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)來源從電網(wǎng)側(cè)擴展到發(fā)電側(cè)以及用電側(cè)，同時有效控制溫度和濕度等外界環(huán)境數(shù)據(jù)，并結(jié)合市場報價與結(jié)算價格等類型的交易數(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)生的不同類型電力數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)的全面感知[1]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，充分運用各類先進信息技術(shù)與通信技術(shù)，在電力生產(chǎn)及消費過程中，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年開始，國家電網(wǎng)公司全面開展泛在電力物聯(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)當中包含各類感知設(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)，從而達到泛在化連接的目的。第二是其平臺具有開放共享的特點，有利于進行不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)不同主體之間的共享。第三是具有較強的數(shù)據(jù)計算與處理能力，具備邊緣智能、中樞智能兩級架構(gòu)，有利于數(shù)據(jù)分層處理，提高數(shù)據(jù)處理效率。

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

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

2.1 基本架構(gòu)

在上述云平臺監(jiān)控方案當中，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，具備實時告警的作用。并運用OpenStack和K8s平臺進行指標采集與存儲，具有平臺監(jiān)控代理功能。能夠全面滿足立體化監(jiān)控的需求。

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

2.2 監(jiān)控方式

對于OpenStack平臺宿主機與集群運行數(shù)據(jù)，具體通過node-exporter代理對宿主機資源運行指標進行采集，并利用OpenStack-exporter代理以及ceph-exporter代理，分別進行平臺運行指標與后端分布式存儲運行指標的采集，保證運行指標采集的全面性。而對于K8s平臺宿主機、集群和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用容器運行數(shù)據(jù)，通過node-exporter對宿主機資源運行指標進行采集，通過cAdvisor采集容器運行指標，利用kube-state-metrics進行Pod容器運行狀態(tài)等信息的采集。

2.3 運行過程分析

通過運行分析能夠有效把握國網(wǎng)云的運行狀況，具體需要根據(jù)業(yè)務(wù)的要求設(shè)計相應(yīng)的指標分析公式，從而全面了解資源分配的情況以及應(yīng)用容器的運行狀況，同時利用Grafana對運行指標進行可視化。比如對于OpenStack平臺，在其運行分析過程中的重點內(nèi)容為了解虛機創(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)平臺資源的分配。

2.4 告警功能

該監(jiān)控方案當中，需要對實時告警規(guī)則作出合理安排。根據(jù)實際使用需求，共設(shè)計出10種對于平臺與宿主機運行具有較強影響的告警規(guī)則。比如對于OpenStack節(jié)點與K8s節(jié)點，監(jiān)控項目包括平臺節(jié)點狀態(tài)和文件系統(tǒng)使用率，告警規(guī)則為節(jié)點宕機告警和文件系統(tǒng)使用率超過95%;對于OpenStack服務(wù)與K8s服務(wù)，監(jiān)控項目包括控制節(jié)點服務(wù)與計算節(jié)點服務(wù)，告警規(guī)則為上述兩種節(jié)點服務(wù)出現(xiàn)異常;對于分布式存儲，監(jiān)控項目為控制節(jié)點時鐘漂移、OSD節(jié)點異常關(guān)閉，告警規(guī)則為控制節(jié)點時鐘漂移告警，以及10min內(nèi)OSD節(jié)點關(guān)閉數(shù)量超過15個。

3 省級泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用

某地區(qū)電網(wǎng)公司對上述監(jiān)控方案進行了實際應(yīng)用。具體應(yīng)用過程包括OpenStack平臺的監(jiān)控實踐以及K8s平臺的監(jiān)控實踐兩部分。OpenStack平臺監(jiān)控的應(yīng)用方面，應(yīng)用了1個Prometheus實例監(jiān)控、1個OpenStack集群的架構(gòu)方式，能夠?qū)⒏婢畔⑾蛑悄苎矙z平臺進行推送。對于宿主機與平臺分別采用不同的Grafana監(jiān)控頁面。K8s平臺監(jiān)控的實際應(yīng)用上，應(yīng)用1個Prometheus實例監(jiān)控1個K8s集群的架構(gòu)方式，Grafana監(jiān)控頁面的設(shè)計上具有宿主機、平臺與容器應(yīng)用三種不同的監(jiān)控頁面。

4 結(jié)論

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是今后電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢之一，省級泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)能夠促進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的更好運行。在具體實施過程中，各地區(qū)電網(wǎng)公司應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合理的監(jiān)控方案。

參考文獻：

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

[2]鄒昊東，丁正陽，滕愛國，等.省級泛在電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)實踐[J].電力需求側(cè)管理，2019，21（06）：40-43.