省级泛在电力物联网云平台监控系统建设实践

来源:用户上传      作者:王欣

　　摘 要：本文对泛在电力物联网的概念及其主要特征作出简单概述，在此基础上结合具体的应用方式研究省级泛在电力物联网云平台监控系统建设及其实际应用，为相关工作人员提供参考。
　　关键词：省级;泛在电力物联网;云平台;监控
　　在目前电力需求逐渐增长的背景下，电网的复杂程度也随之不断提高。物联网与人工智能技术的快速发展的同时，产生了泛在电力物联网的概念，成为了电网发展的主要趋势之一。泛在电力物联网建设过程中，采用云计算技术对其进行监控，能够为其运行提供更好保障。
　　1 泛在电力物联网的概念及特征
　　1.1 概念
　　泛在电力物联网是对传统电力物联网概念的进一步拓展，具体包括电力用户与设备、电网企业、发电企业、供应商等多方面信息的互联及交互。能够将物联网数据来源从电网侧扩展到发电侧以及用电侧，同时有效控制温度和湿度等外界环境数据，并结合市场报价与结算价格等类型的交易数据，有利于全面获得关于电力生产、传输及使用中产生的不同类型电力数据，实现对电网系统的全面感知[1]。泛在电力物联网的建设过程中，充分运用各类先进信息技术与通信技术，在电力生产及消费过程中，更加全面掌握电力系统状态，并能够高效处理相关信息。2019年开始，国家电网公司全面开展泛在电力物联网建設工作。
　　1.2 主要特征
　　泛在电力物联网的基本特征主要包括以下几方面：第一是终端泛在接入，泛在电力物联网当中包含各类感知设备，能够有效接入与电力生产、传输、使用有关的各种数据，并具备覆盖广泛的通信网络，从而达到泛在化连接的目的。第二是其平台具有开放共享的特点，有利于进行不同业务数据的融合，实现不同主体之间的共享。第三是具有较强的数据计算与处理能力，具备边缘智能、中枢智能两级架构，有利于数据分层处理，提高数据处理效率。
　　2 省级泛在电力物联网云平台监控系统的建设方案
　　省级泛在电力物联网云平台监控系统的主要作用是为泛在电力物联网云平台进行监控和预警，从而提高平台的云计算服务质量。关于泛在电力物联网云平台监控系统的建设，此前许多研究人员提出过多种不同的解决方案，以下介绍其中一种体现容器化云平台技术与开源技术的云平台监控方案。
　　2.1 基本架构
　　在上述云平台监控方案当中，采用了Prometheus作为监控工具，发挥采集服务作用，采用Grafana作为可视化工具用于监控展现，并采用了智能巡检平台，具备实时告警的作用。并运用OpenStack和K8s平台进行指标采集与存储，具有平台监控代理功能。能够全面满足立体化监控的需求。
　　在这一方案中，该系统为了充分满足云平台当中不同层面指标采集、存储的需要，在监控后台、监控代理的选择上应具备较高的可靠性。对Prometheus的选择与应用是一种有效的解决方法，该系统主要特点为数据采集与分析中心化，同时具有分布式监控代理的特点，Prometheus目前的官方认证中代理数量为600个左右，覆盖范围广泛，符合国网云统一监控要求[2]。
　　2.2 监控方式
　　对于OpenStack平台宿主机与集群运行数据，具体通过node-exporter代理对宿主机资源运行指标进行采集，并利用OpenStack-exporter代理以及ceph-exporter代理，分别进行平台运行指标与后端分布式存储运行指标的采集，保证运行指标采集的全面性。而对于K8s平台宿主机、集群和物联网应用容器运行数据，通过node-exporter对宿主机资源运行指标进行采集，通过cAdvisor采集容器运行指标，利用kube-state-metrics进行Pod容器运行状态等信息的采集。
　　2.3 运行过程分析
　　通过运行分析能够有效把握国网云的运行状况，具体需要根据业务的要求设计相应的指标分析公式，从而全面了解资源分配的情况以及应用容器的运行状况，同时利用Grafana对运行指标进行可视化。比如对于OpenStack平台，在其运行分析过程中的重点内容为了解虚机创建数量、CPU与内存资源分配占比等方面，从而更加合理地指导平台资源的分配。
　　2.4 告警功能
　　该监控方案当中，需要对实时告警规则作出合理安排。根据实际使用需求，共设计出10种对于平台与宿主机运行具有较强影响的告警规则。比如对于OpenStack节点与K8s节点，监控项目包括平台节点状态和文件系统使用率，告警规则为节点宕机告警和文件系统使用率超过95%;对于OpenStack服务与K8s服务，监控项目包括控制节点服务与计算节点服务，告警规则为上述两种节点服务出现异常;对于分布式存储，监控项目为控制节点时钟漂移、OSD节点异常关闭，告警规则为控制节点时钟漂移告警，以及10min内OSD节点关闭数量超过15个。
　　3 省级泛在电力物联网云平台监控系统的实际应用
　　某地区电网公司对上述监控方案进行了实际应用。具体应用过程包括OpenStack平台的监控实践以及K8s平台的监控实践两部分。OpenStack平台监控的应用方面，应用了1个Prometheus实例监控、1个OpenStack集群的架构方式，能够将告警信息向智能巡检平台进行推送。对于宿主机与平台分别采用不同的Grafana监控页面。K8s平台监控的实际应用上，应用1个Prometheus实例监控1个K8s集群的架构方式，Grafana监控页面的设计上具有宿主机、平台与容器应用三种不同的监控页面。
　　4 结论
　　泛在电力物联网是今后电网发展的主要趋势之一，省级泛在电力物联网云平台监控系统的建设能够促进泛在电力物联网的更好运行。在具体实施过程中，各地区电网公司应根据实际情况选择合理的监控方案。
　　参考文献：
　　[1]曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力，2019，47（04）：1-7+58.
　　[2]邹昊东，丁正阳，滕爱国，等.省级泛在电力物联网云平台监控系统建设实践[J].电力需求侧管理，2019，21（06）：40-43.
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