基于云原生構架的自主可控流域電力生產系統研究

摘""要：電力生產是現代社會的基礎產業之一，高效的電力生產對于確保能源供應和經濟發展至關重要。旨在探索并實現了融合云原生構架的現代化技術與電力生產相結合的電力生產系統，通過提高電力企業生產運營的數字化和信息化水平，促進電力生產的智能化。達到提高電力生產效率、降低成本、提升安全性和可靠性，獲得更好的經濟效益和社會效益的目標。

關鍵詞：云原生""自主可控性""電力行業""智能化""可持續發展

中圖分類號：TM62

Research"on"the"Autonomous"and"Controllable"Basin"Power"Production"System"Based"on"Cloud-Native"Architecture

XU"Hongyuan

（Huadian"Jinsha"River"Upstream"Hydropower"Development"Co.，"Ltd.，"Chengdu，"Sichuan"Province，610095"China）

Abstract："Electricity"production"is"one"of"the"fundamental"industries"in"modern"society，"and"efficient"electricity"production"is"crucial"for"ensuring"energy"supply"and"economic"development."This"study"aims"to"explore"and"implement"a"power"production"system"that"combines"modern"technologies"integrating"cloud-native"architecture"and"electricity"production，"which"promotes"the"intelligentization"of"power"production"by"improving"the"digitalization"and"informatization"level"of"the"production"and"operation"of"power"enterprises，"so"as"to"achieve"the"goal"of"improving"power"production"efficiency，"reducing"costs，"enhancing"safety"and"reliability，"and"gaining"better"economic"and"social"benefits.

Key"Words："Cloud-native;"Autonomous"controllablility;"Electric-power"industry;"Intelligentization;"Sustainable"development

先進技術云原生架構的彈性、可維護性、可伸縮性、容錯性和自動化，使系統更加靈活，適應性更強，有助于提高電力生產系統的可用性和安全性。自主可控性是在確保數據的隱私和系統的安全至關重要，它強調了系統在關鍵基礎設施領域的獨立性和可控性，以減少對外部供應商或第三方的依賴，從而提高系統的安全性、可信性和靈活性，確保電力生產的可靠性和穩定性。

1"電力生產行業現狀

隨著能源需求的不斷增加和環保意識的提高，電力行業需要不斷調整和創新，以適應新的挑戰和機遇。同時，技術的進步也為電力生產管理提供了更多的可能性，比如云計算，大數據分析、人工智能和物聯網技術的應用。電力行業的未來將更加注重可持續性、智能化和綠色發展[1]。

2"研究目的和意義

通過研究基于云原生構架的自主可控的電力生產系統提高電力生產的效率。這包括提高電力生產的可靠性，可控性和可持續性，確保電力供應滿足需求。通過數據分析，自動化控制和智能決策支持，系統可以更好地適應電力需求的變化，提高電力系統的智能化水平。本系統擁有自主的數據控制和安全機制，能夠保護關鍵的電力生產數據。

3"研究思路與方法

3.1"研究思路

電力生產系統涉及多個子系統和設備，相關信息化系統較多，各系統定位清晰、責任主體間分工明確，導致數據和信息分散在各個系統中難以整合和共享。系統需要實時監控電力生產過程，設備狀態和性能。

• 建立一套完善的數據收集、數據抽取、清洗、加載和轉換的體系。
• 建立一套完善的數據質量管理機制。
• 為了保證數據的安全性，各種接口方式都應該保證其接入的安全性。"

基于云原生構架的自主可控流域電力生產管理系統搭建管理模塊，生產運營模塊，業務保障模塊，解決電站的運營可視、業務可管和風險可控問題，實現對運行監視需要對各電站、子陣設備進行全面實時監視和告警，保障發電穩定運行[2]。依托智能算法開發多種高級應用，如發電曲線分析、設備故障趨勢分析、電站發電量同環比分析、智能運維設備應用等，為公司在金上區域的運維管理，提供技術支撐，能夠極大提升電站運營運維管理成效；建立安防中心，形成技防、物防、人防相結合，實現全方位立體監控、事件高效處置、高效調查。

數字化基礎設施：需根據對公司、區域集控中心、電站側的各類應用建設的需求分析，明確對ICT基礎設施支撐能力的需求。需建設大數據平臺、視頻管理平臺、物聯網平臺、GIS＋BIM平臺等數字化平臺，實現數據共享、業務聯動、統籌管理，同時明確對數據中心及機房、通信網絡及安全防護等系統建設的需求[3]。

3.2"研究方法

系統配套手機端的應用，通過實現在手機端完成待辦的處理、流程的審批、設備的巡檢、缺陷的登記、操作票的操作等功能，充分利用手機的功能與特性實現待辦的提醒、工作現場的拍照、操作數據的實時同步與更新，大大提高了用戶使用系統的便捷性、數據的時效性，有效提高了電站管理系統日常生產管理的水平。

與監控系統接口獲取監控系統中的實時數據，對生產管理系統的設備運行情況、機組的負荷情況、電站的發電用電情況等加以梳理、統計與分析，為電站生產管理系統提供輔助決策依據，并針對數據結果設計合理、簡潔、直觀的展示界面。

按照業務及配套基礎設施需求，規劃建立“1＋4＋N”的智能場站業務應用體系，“1”為1個統一的數字平臺，“4”為4個業務應用體系，包括工程管理、集控中心、智慧生產運營平臺和業務保障系統，“N”為各應用體系包含的若干應用。

3.2.1"開發平臺

系統研究采用三峽高科自主研發的應用軟件快速開發平臺。該平臺致力于解決管理類應用系統開發過程中，由于技術體系和開發工具不一致、開發流程和規范不統一等原因導致的開發效率低、重復開發率高、維護成本高、系統間集成困難等問題，為應用系統提供通用、成熟、可復用的共享服務和微服務解決方案。從技術和業務兩方面解決應用系統開發過程中的公共問題，讓應用系統聚焦業務實現與業務優化，提升開發效率和產品質量[4]。平臺通過組件化、配置化、可視化、一體化的方式為企業管理類軟件開發業務提供較為完整的支撐，從設計、開發、構建，到運行、維護，覆蓋軟件開發全生命周期。

3.2.2"系統架構

本系統采用技術先進的微服務架構搭建，應用系統采用前后端分離的技術架構。后端搭建分布式服務集群，前端根據實際場景開發多客戶端系統，滿足水電站場景應用的需要。

3.2.3"業務架構

實現公司-電廠二層生產運營全業務鏈管理，減輕員工工作強度，提升電站安全生產管理水平和智能化水平。安全生產管理系統基于統一的技術構架和集成平臺將管理數據、生產數據結合，通過前端、后臺數據智能分析為公司的安全生產管理部門提供集管理、監控、預警和指揮管理于一體的智能管控平臺[5]。

3.2.4"技術架構

基于微服務架構的電力生產管理系統設計及實現的核心是建立微服務架構的技術標準，將不同廠家、不同產品、不同運行環境、不同開發工具開發的應用系統遵循該技術標準，進行業務應用組件化和服務化，實現松散型、低耦合的集成，不同的信息系統可以相互調用功能服務。

3.2.5"技術標準

• 本系統使用"Java"語言開發，采用前后端分離的架構設計，移動端與"PC"端前端頁面展示不同，后臺系統功能一致。
• 整體架構標準：采用“前-后”端分離技術架構，微服務+分布式服務架構。采用服務化實現業務功能。
• 后臺技術標準：使用"spring"cloud。
• 前端技術標準：使用"React、Vue、Angular"等技術。
• 數據庫標準：支持多種數據庫，如：MySQL、SQL"SERVER、Oracle、達夢數據庫"DM8。

3.2.6"開發框架

在微服務架構中，API網關是系統中各個服務之間的協作樞紐，不允許直接調用微服務提供者。同步調用采用HTTP"REST方式，支持負載均衡，通常使用FeignClient或RestTemplate。此外，系統還提供了多種異步調用方案，如RabbitMQ、Kafka和Spring"Cloud"Stream，以滿足不同的業務需求。

為了確保系統的安全性，API接口需要授權才能訪問，用戶登錄成功后會生成驗證信息，如token或cookie，以確保接口調用的合法性。

通過斷路器（Circuit"Breaker）機制實現遠程服務故障或壓力過載時的熔斷和降級。使用Netflix的Hystrix組件，系統可以自動應對各種異常情況，確保系統的穩定性。此外，系統還采用了統一的日志管理，ELK集合框架用于集中管理和分析所有微服務的日志。監控管理方面，系統使用Hystrix進行服務的監控，同時使用Nagios進行服務器資源的監控。統一配置管理由Spring"Cloud"Config配置中心來實現，確保各微服務的配置信息能夠及時通知到各個組件[6]。

系統通過Mock方式進行單元測試模擬各組件，確保代碼的質量。分布式Session采用Redis來實現，負載均衡采用軟負載均衡（Soft"Load"Balancing），由Ribbon實現。

4"經濟效益與應用前景

4.1"經濟效益

基于云原生構架的自主可控流域電力生產管理系統的實施將在多個方面為電力生產行業帶來豐富的經濟效益。通過智能化監測和數據分析，使電力企業能夠更好地協調和監督生產活動，降低資源浪費，從而減少生產成本。系統的自主可控性有助于數據安全，保護關鍵生產和管理數據，進一步提高生產的可靠性和穩定性，減少潛在損失。云原生構架的靈活性和可伸縮性也有助于降低部署和維護成本，進一步提高了經濟效益。系統的實時監測和智能決策支持有助于改進風險管理，降低生產中斷和損失，進一步提高電力生產的可靠性，從而提高了經濟效益。

基于云原生構架的自主可控流域電力生產管理系統帶來的價值：解決種類繁多的設備的管理需求；增加設備運行的可靠性和可用性；提高生產績效，以減少成本上升的影響優化庫存水平，降低成本；掌握準確數據，以驅動狀態修計劃；可視、可控，自動化地管理所有設備和基礎架構；優化運營流程，以達到通過最小代價獲得更大回報；在統一平臺管理設備和服務，給客戶帶來更大回報。

4.2"應用前景

該系統提高生產效率，通過實時監控、數據分析和智能決策支持，能夠不斷優化電力生產的各個方面，降低資源浪費，從而確保電力供應能夠滿足不斷增加的需求。云原生架構和自主可控性有助于降低部署和維護成本，同時通過數據分析功能，電力企業更有效地管理資源和能源利用，降低生產成本，提高盈利能力。系統可以確保關鍵生產和管理數據不受威脅，降低潛在風險。智能化生產也是這個系統不可或缺的優勢，系統中的智能決策支持功能幫助電力企業更好地管理風險，減少生產中斷，改進運營效率，從而提高競爭力。

5"結語

本研究旨在探索云原生技術與自主可控性在流域電力生產管理系統中的應用，以應對電力行業的新挑戰。國家政策文件的支持為推動電力生產智能化和現代化提供了堅實基礎。該系統提高了電力生產的效率，確保電力供應滿足需求，降低資源浪費，降低生產成本，并提高電力系統的智能化水平。系統的自主可控性有助于確保數據安全，保護關鍵生產和管理數據，提高電力生產的可靠性和穩定性。此外，云原生構架的靈活性和可伸縮性有助于降低部署和維護成本，進一步提高了經濟效益。系統的實時監測和智能決策支持改進了風險管理，降低了生產中斷和損失，提高了競爭力。

參考文獻

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