省級泛在電力物聯網云平臺監控系統建設實踐

王欣

摘?要：本文對泛在電力物聯網的概念及其主要特征作出簡單概述，在此基礎上結合具體的應用方式研究省級泛在電力物聯網云平臺監控系統建設及其實際應用，為相關工作人員提供參考。

關鍵詞：省級;泛在電力物聯網;云平臺;監控

在目前電力需求逐漸增長的背景下，電網的復雜程度也隨之不斷提高。物聯網與人工智能技術的快速發展的同時，產生了泛在電力物聯網的概念，成為了電網發展的主要趨勢之一。泛在電力物聯網建設過程中，采用云計算技術對其進行監控，能夠為其運行提供更好保障。

1 泛在電力物聯網的概念及特征

1.1 概念

泛在電力物聯網是對傳統電力物聯網概念的進一步拓展，具體包括電力用戶與設備、電網企業、發電企業、供應商等多方面信息的互聯及交互。能夠將物聯網數據來源從電網側擴展到發電側以及用電側，同時有效控制溫度和濕度等外界環境數據，并結合市場報價與結算價格等類型的交易數據，有利于全面獲得關于電力生產、傳輸及使用中產生的不同類型電力數據，實現對電網系統的全面感知[1]。泛在電力物聯網的建設過程中，充分運用各類先進信息技術與通信技術，在電力生產及消費過程中，更加全面掌握電力系統狀態，并能夠高效處理相關信息。2019年開始，國家電網公司全面開展泛在電力物聯網建設工作。

1.2 主要特征

泛在電力物聯網的基本特征主要包括以下幾方面：第一是終端泛在接入，泛在電力物聯網當中包含各類感知設備，能夠有效接入與電力生產、傳輸、使用有關的各種數據，并具備覆蓋廣泛的通信網絡，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，有利于進行不同業務數據的融合，實現不同主體之間的共享。第三是具有較強的數據計算與處理能力，具備邊緣智能、中樞智能兩級架構，有利于數據分層處理，提高數據處理效率。

2 省級泛在電力物聯網云平臺監控系統的建設方案

省級泛在電力物聯網云平臺監控系統的主要作用是為泛在電力物聯網云平臺進行監控和預警，從而提高平臺的云計算服務質量。關于泛在電力物聯網云平臺監控系統的建設，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容器化云平臺技術與開源技術的云平臺監控方案。

2.1 基本架構

在上述云平臺監控方案當中，采用了Prometheus作為監控工具，發揮采集服務作用，采用Grafana作為可視化工具用于監控展現，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，具有平臺監控代理功能。能夠全面滿足立體化監控的需求。

在這一方案中，該系統為了充分滿足云平臺當中不同層面指標采集、存儲的需要，在監控后臺、監控代理的選擇上應具備較高的可靠性。對Prometheus的選擇與應用是一種有效的解決方法，該系統主要特點為數據采集與分析中心化，同時具有分布式監控代理的特點，Prometheus目前的官方認證中代理數量為600個左右，覆蓋范圍廣泛，符合國網云統一監控要求[2]。

2.2 監控方式

對于OpenStack平臺宿主機與集群運行數據，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、集群和物聯網應用容器運行數據，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云的運行狀況，具體需要根據業務的要求設計相應的指標分析公式，從而全面了解資源分配的情況以及應用容器的運行狀況，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容為了解虛機創建數量、CPU與內存資源分配占比等方面，從而更加合理地指導平臺資源的分配。

2.4 告警功能

該監控方案當中，需要對實時告警規則作出合理安排。根據實際使用需求，共設計出10種對于平臺與宿主機運行具有較強影響的告警規則。比如對于OpenStack節點與K8s節點，監控項目包括平臺節點狀態和文件系統使用率，告警規則為節點宕機告警和文件系統使用率超過95%;對于OpenStack服務與K8s服務，監控項目包括控制節點服務與計算節點服務，告警規則為上述兩種節點服務出現異常;對于分布式存儲，監控項目為控制節點時鐘漂移、OSD節點異常關閉，告警規則為控制節點時鐘漂移告警，以及10min內OSD節點關閉數量超過15個。

3 省級泛在電力物聯網云平臺監控系統的實際應用

某地區電網公司對上述監控方案進行了實際應用。具體應用過程包括OpenStack平臺的監控實踐以及K8s平臺的監控實踐兩部分。OpenStack平臺監控的應用方面，應用了1個Prometheus實例監控、1個OpenStack集群的架構方式，能夠將告警信息向智能巡檢平臺進行推送。對于宿主機與平臺分別采用不同的Grafana監控頁面。K8s平臺監控的實際應用上，應用1個Prometheus實例監控1個K8s集群的架構方式，Grafana監控頁面的設計上具有宿主機、平臺與容器應用三種不同的監控頁面。

4 結論

泛在電力物聯網是今后電網發展的主要趨勢之一，省級泛在電力物聯網云平臺監控系統的建設能夠促進泛在電力物聯網的更好運行。在具體實施過程中，各地區電網公司應根據實際情況選擇合理的監控方案。

參考文獻：

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

[2]鄒昊東，丁正陽，滕愛國，等.省級泛在電力物聯網云平臺監控系統建設實踐[J].電力需求側管理，2019，21（06）：40-43.