基于物联网的调度自动化机房配电线路监测系统研发

王昊炜 王 东 高 翔

(国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司)

0 引言

调度自动化机房配电一般遵循“统一配电、统一管理、分点控制”的原则。即将计算机用电与其他用电分开，并集中在机房的电源间进行管理，并配备UPS电源系统。

随着电网快速发展，大量智能化设备应用到调度自动化机房，目前镇江调度自动化设备运行监测依托自动化机房监控平台，可以实现对电源、空调等设备运行状态进行监控，同时对机房内环境进行监控，并对数据中心设备运行参数和环境量实时监控和管理，实现机房无人值守。

镇江调度自动化机房依据资深运维人员的丰富经验，优化整合UPS、列头柜等各个环节资源，汲取之前积累的丰富经验、实施中探索的先进理念，建成一套基于物联网的调度自动化机房配电线路监测模型。并应用在镇江自动化机房中，大大提升提升了机房机柜供电线路监测、异常分析能力，确保调度自动化机房中各设备可靠运行，提升快速维护能力。该项目也可推广应用于其它机房管理中。为此，文章介绍一种基于物联网技术的调度自动化机房配电线路监测系统。

1 系统概述

1.1 物联网构建

基于物联网的调度自动化机房配电线路监测系统是由物联网和调度自动化监测系统组成。该系统通过终端服务器与UPS主机、配电柜、配电表、蓄电池监测互联；并在机柜上安装智能PDU，并通过智能终端与智能PDU互联，组成系统的调度自动化机房配电线路监测物联网。

调度自动化监测平台通过标准的通讯规则，实现对整个物联网进行数据收集，以及对整个调度自动化机房配电线路的数据采集。并对采集的数据进行收集和分析，根据业务需要对异常数据进行提醒，使调度自动化监测系统具备了线路监测、异常分析的能力。

其物理网总体构建如下图所示：

1.2 技术背景

调度自动化监测系统主要包括采集平台和检测平台。

(1)采集平台。采集平台作为调度自动化监测系统的基础，它负责通过物联网网完成对调度自动化机房配电线路所有设备的数据采集、数据解析、数据过滤、数据分析等。采集平台为持续高效地完成数据收集采用了并发处理方式，使每个任务能够相互独立且相互不影响地在系统框架中执行，同时对JVM的调配机制进行优化，保证采集系统中的各个任务能够独立高效有序的运行。

通过增加缓存Redis3.0服务，提升采集效率；并通过并发高效的计算对即时采集数据进行分析计算，提升异常提醒时效性。Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、可基于内存亦可持久化的日志型的数据库，并提供多种语言的应用程序接口，可用于缓存、事件发布订阅、高速队列等场景。Redis3.0版本允许单点故障，它没有中心节点，各个节点地位一样，扩展性很好，节点间采用二进制通信，节点与客户端采用ascII协议通信。

部署Kafka消息队列替换内存队列，Kafka是一个开源流处理平台，由Scala和Java编写，是一种高吞吐量的发布订阅消息系统，具有如下特性：通过磁盘数据结构提供消息持久化，对于即使数以TB的消息存储也能保持长时间稳定性；高吞吐量：即使是普通硬件Kafka也可支持每秒数百万消息；支持通过Kafka服务器和消费机集群来分区消息；并支持Hadoop并行数据加载。

此外，为了保证每个采集任务正常运行，我们都会给每个任务分配一个监控线程来监控每个任务的工作状态，提升服务健壮性。

(2)监测平台。监测平台作为整个系统的展示层，采用了前后端分离的总体架构，具体技术基于H5+Struts+spring+Ibatis的技术框架。其中界面展示采用了H5/JSP技术，Structs作为控制层控制展示页面与具体使用者参与交互的技术，将使用者的操作传递至业务逻辑层，业务逻辑层由Spring来担当，各个与业务相关的类由Spring框架容器来管理，数据访问层基于Ibatis框架实现数据的存储和读取。

3 系统总体架构

3.1 采集平台架构设计

采集平台提供串口通讯、数据传输、报文解析、数据分析等功能。为了提高网络传输效率，采用结构化的形式进行文件整理，并过滤移除冗余信息后，尽量缩减至最必要的网络传输数据，减轻服务器及网络传输的压力，降低运维工作的难度。

采集平台自动采集设备层的运行数据，并对采集的数据进行转换、修偏；实现采集数据的统一传输和统一处理；通过缓存技术提升服务稳定性和性能，并实现即时采集数据的存储和查询。计算服务对即时采集数据进行实时解析并根据业务规则及时发现异常信息；数据接口服务提供系统数据资源共享。

采集平台架构图如下图：

3.2 监测平台架构设计

监测平台主要包括配置管理、监测平台两个部分内容。配置管理主要提供规约参数配置、采集策略配置、设备档案配置、业务规则配置等核心功能支撑采集平台正常运行；监测平台主要提供可视化功能直接面向用户，具体包括监测总览、实时监测数据、异常数据、统计分析等功能。各模块之间采用低耦合高内聚，每个模块分工明确，提高系统的稳定性。

采集服务整体框架图如下：

3.3 系统先进性

调度自动化机房配电线路监测模型，打破以前的单点设备(UPS主机、配电柜、配电表、蓄电池)点位监测模式，构建了整个调度自动化机房配电线路监测系统生态，组成系统的调度自动化机房配电线路监测物联网，建成了一套基于物联网的调度自动化机房配电线路监测模型。

该系统设计在通讯层充分考虑了业务调用和设备控制分离,通过配置的方式实现对设备驱动的自动加载,从而实现了业务调用和设备控制层的无关性。

构建了智能数据传送方法，在采集平台中，采集数据可根据采集服务平台的业务需要调整采集数据传输与存储方式，可将采集或告警数据存在本地，也可实时同步到数据服务层。提高了系统的灵活性和可靠性。

实现了对采集平台重要服务和进程监测，监测服务运行状态以及相关信息，分析运行系统的可靠性和高效性。保证采集平台能够稳定、安全、可靠的运行，确保监测平台应用的可靠性和稳定性。

4 结束语

文章介绍一种基于物联网技术的调度自动化机房配电线路监测系统。建成了一套基于物联网的调度自动化机房配电线路监测模型。采用物联网技术对该模型进行采集监测，实现对调度自动化机房供电线路监测，弥补了以往自动化机房列头柜之后的线路监测空白。提升了调度自动化机房机柜供电线路监测、异常分析能力，确保调度自动化机房中各设备可靠运行，提升快速维护能力。具有良好的应用前景。