摘 要：電力物聯網的建設支撐了電網業務與新興業務的發展，并將進一步全面形成共建、共治、共享的能源互聯網生態圈。依托電力物聯網建設，數據中心的發展進行了分析和展望。關鍵詞：電力物聯網; 數據中心; 能耗管理; 監測系統; 節能0引言數據中心PUE值應限制在1.3以下。電力物聯網技術的提出，為解決數據中心能耗管理可以為電力用戶提供更高質量的服務。本文首先分析了目前數據中心能耗管理的未來研究方向。1電力物聯網1.1電力物聯網的主要特征電力物聯網擁有將能源系統全周期內的各環節設備、用戶的全狀態感知以及全業務穿透的強大能力，具有以下3個特征。一是信息感知全面、組網迅速。其網絡層可實現多模多制式的網絡傳輸技術融合，全面覆蓋、連接感知傳感器和電力設施，全面檢測數據并迅速組建物聯網，開展信息采集、處理、感知，達到準確無誤的效果。二是信息整合度高，通信方式簡潔。泛在物聯網通過有效地融合聯網和通信技術，以簡化、提高局域電力的通信步驟與方法，呈現出電網信息化、智能化、互聯網化的發展新勢頭。其中傳感與通信設備能夠以多跳的方式進行無線通信，從而縮短物聯網設備間的通信距離; 而通信網絡中包含的多條通信鏈路使通信具有靈活性和容錯性。三是拓撲形式多樣，具備一定自我修復能力。拓撲變化頻繁是根據電力資源網分布安裝要求，為節省基礎設備維修投入而對傳感器進行定時休整變動，主要解決長時間工作運行導致的傳感設備問題。但拓撲變化不會影響傳感器的高效運行，其所具備的智能修復系統可自主檢查，并根據實時信息調整修復。1.2 電力物聯網的架構體系電力物聯網架構體系可分為感知層、網絡層、平臺層與應用層。其架構如圖1所示。感知層是電力物聯網的物理基礎，一般包含中心及一體化云平臺等，重在實現電力終端物聯管理、對采集數據進行深度挖掘及高效處理數據信息。應用層是電力物聯網的價值實現層，分為對內業務和對外業務。對內業務包括提高客戶服務水平、提升企業經營績效、提升電網運行經濟性和穩定性、提升新能源滲透和消納等; 對外業務包括建設綜合能源智慧服務平臺、建設綜合能源生態環境、建立數據共享服務等。2數據中心能耗管理研究進展2.1數據中心能耗數據中心能耗降低的重點在于減小空調系統和 UPS 供電系統的能耗。數據中心熱島效應，造成大量的能量損耗; 空調分布位置和控制策略不合理，導致空調制冷效率低。2.2 基于物聯網的數據中心監測系統在基于物聯網的數據中心網絡監測系統進行說明。(1)能源動力監測系統 對市電、蓄電池、UPS供電系統進行監測，實現對數據中心UPS控制策略優化。該算法在不影響電池使用壽命的前提下，可以平衡本地電網和可再生能源電力。實際數據表明: 在系統結構、負載和運行環境相同的條件下，使用UPS控制策略可將UPS系統運行成本降低40%。（2）數據中心節能效果顯著。（3）安防預警系統一般采用門禁、視頻監控等方式對數據中心各個系統崩潰、二級警告為各個系統性能的降低等。（4）數據中心審核系統( Cloud Data Center Analysis System，CDCAS)。該系統包含一個受動態規則控制的自治代理模型和日志分析模型，收集服務日志、安全日志和防火墻日志等，通過安全控制策略對非法行為進行阻止和警告，并將動態安全報告提交給用戶。基于物聯網的數據中心監測系統可以提供較好的監測服務，但監測系統之間的關聯程度低，缺乏信息的統一管理和靈活調度。2.3基于電力物聯網架構的數據中心能耗管理設計電力物聯網技術為數據中心綜合系統架構如圖3所示。該數據中心系統，其架構如圖4所示。該架構對各種信息數據進行整合，實現各種監測數據信息的一體化，提升數據中心的數據計算、數據存儲、終端設備等的安全系數。電力物聯網技術的技術架構可以分為“云、管、邊、端”4部分。（1）“云” 采用虛擬化技術為用戶提供遠程資源。資源的合理化分配不僅提高了服務質量，而且降低了計算所帶來的能量消耗。文獻提出了一種新型的合并算法和虛擬化技術，減少了 數據中心的整體能耗。此外，為保證數據信息安全，云加密技術的應用也至關重要。文獻設計了一種基于分布式環境密鑰的加密系統，使用一個從多個匹配密鑰派生的加密密鑰對所有文件進行加密，能夠抵御數據泄露、竊聽攻擊和模擬攻擊。（2）“管” 邊緣設備與云平臺的數據傳輸通道。根據網絡架構對多網絡協議和通信方式進行融合，得到新型的一體化通信網絡。在新型數據中心的實時監測能力，降低了數據中心能耗監測的難度。（3）“邊” 提供邊緣計算的分布式智能代理。終端設備的不斷智能化發展，致使終端數據量大幅增長。邊緣計算減輕了云服務平臺的任務量，減少了數據上傳所需要的帶寬。邊緣設備可對終端的部分請求做出及時應答，在用戶側進行分布式計算，就近提供決策服務，縮短了“請求/應答”的距離，減少了通信帶來的能量消耗。在數據中心應用場景中，由于智能終端節點相對固定，可通過部署一定數量和*佳位置的邊緣設備達到網絡延遲*小化。文獻采用K－means 聚類算法確定邊緣設備的部署數量和*優位置，且考慮智能終端與邊緣設備的關聯性，實現了終端任務完成時間*小化的目標。實驗數據表明，在滿足智能終端服務質量的前提下，基于K－means聚類部署算法選擇的邊緣服務器部署數量*佳，系統完成任務的平均時間為4.58s。（4）“端”狀態感知和執行控制命令的智能終端設備。在數據中心應采用合理的智能終端調度方案，提高智能終端協同完成任務的能力。文獻采用自適應多種群協同差分進化算法求解傳感器調度方案，提高傳感器協同能力。實驗結果表明，該方案可有效調度多傳感器，應對多任務需求。基于電力物聯網的數據中心的整體能耗。此外，在運行維護方面，智能化的巡檢設備大幅提高了運行維護效率，減少了維護成本。2.4研究進展為解決電力設備數量龐大、分布范圍廣、傳統電力系統難以對數據進行有效管理等問題，本團隊開展了低功耗廣域物聯網技術( Low Power Wide Area Network，LPWAN)與邊緣計算融合的相關研究，構建“云、管、邊、端”一體化管控的平臺架構。其中，LPWAN技術與邊緣計算融合，已應用于電力設備環境監測，其應用場景示意如圖5所示。采用LPWAN技術，可使環境監測節點靈活部署，構建廣泛的監測網絡;采用分布式邊緣網關對電力設備終端數據進行分析和處理，提高了電力巡檢的效率。此外，本研究團隊在已構建的電力物聯網數據中心能耗管理進行優化。3高校綜合能效解決方案3.1校園電力監控與運維集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維，班組重新優化整合，減少人力配置。3.2后勤計費管理采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。3.2.1宿舍用電管理針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。3.2.2商鋪水電收費針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理。3.2.3充電樁管理平臺充電樁在“源、網、荷、儲、充”信息能源結構中是必不可缺的。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必不可缺的一部分。3.2.4智能照明管理通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。3.3能源管理系統針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。3.4智慧消防系統智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。4.平臺部署硬件選型4.1電力監控與運維平臺應用場合產品型號功能變電所運維云平臺AcrelCloud-1000AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。智能網關Anet系列8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。ANet-2E4SM4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。10KV進/饋線AM6-L相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。10/0.4KV變壓器AML-S分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。35kV/100kV/6kV間隔智能操控、35kV/10kV/6kV傳感器ASD500一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。35kV/10kV/6kV傳感器合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米；35kV/10kV/6kV間隔電參量測量APM810三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DORS485/Modbus；LCD顯示；變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫ARTM-Pn可至多配套60個ATE400測溫傳感器，無線溫度傳感器ATE400適用于手車式動觸頭，電纜與母排搭接處，隔離刀閘搭接處等電氣搭接點的溫度測量，采用捆綁式安裝。可使用ATC-400無線測溫接收器接收數據。該終端可單獨安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內。中低壓回路WHD72-11WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RHADW300三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目）DTSD1352三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級4.2后勤計費管理4.2.1宿舍/商業預付費平臺應用場景型號圖 片保護功能預付費云平臺AcrelCloud-3200系統為B/S架構，主要包括前端管理網站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量系列，實現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。智能數據采集Anet系列8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。ANet-2E4SM4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。ABox5000多路RS485接口，能對多種終端設備進行數據采集支持網口通過ModbusTcp協議采集其它系統或設備轉發的數據提供6路DC12/24V電壓輸出接口支持4級遙測越限告警，遙信變位告警功能支持斷點續傳功能，實時檢測，防止數據丟失計量及預付費儀表DDSY1352-Z·全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF·預付費功能：可設置欠費蔬閘功能，除欠用電功能·惡性負數識別，作息時間·RS-485通訊接口，MODBUS或DL／T645規約·具有CPA證書DTSY1352-Z.全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF·不平衡度、2-31次請波測量.數據凍結功能·高精度0.5S級電能計量·預付費功能·惡性負載識別，作息時間管理·RS-485通訊接口，MODBUS或DL／T645規約·具有CPA證書ADW300支持多種通訊方式：支持RS-485，NB-loT、LoRa、WIFI及4G通訊支持多種規格外置開口式互感器，方便改造項目接線支持多路DUDO、溫度、漏電監測·具有電能質量分析和需量統計功能·具有CPA證書DDSY1352-xDM一進多出，可實現宿舍照明，插座、空調，衛生間等用電分路計量和控制·諧波1％（2-42），2％（43-63）·全電參量測量：U、1、P、Q、S、PFABox5000數據融合終端·預付費功能：基礎用電下發·支持網口通過ModbusTcp協議采集其它系統或設備轉發的數據多路RS485撞口，能對多種終瑞設備進行數據采集·惡性負載識別：阻性負載識別、相位插座識別、夜間小功率載跳閘記錄·提供6路DC12／24V電壓輸出接口·作息時間管理ADF400系列支持12路三相或36路單相組合計量，可單三相混用，直接接入與互感器接入混用：全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF·高精度0.5S級電能計量·預付費功能·惡性負載識別，作息時間管理LXSY系列·預付費功能∶∶先買水后用水，欠費關闖遠傳功能支持總線通訊和物聯網通訊雙顯功能電子顯示和機械字輪顯示閥門自動維護、IP68防防護ENC測試達到國家標準、克服環境電磁干擾影響，穩定性強中壓產品AM系列綜合保護裝置·具有級強的數據處理，邏輯造算和信息存儲能力，可為35kY及以下電壓等級的進線，饋線、變壓器，高壓電動機，高壓電容器等對象提供過負荷、低電壓、過電壓、熱過載、非電量等保護功能，防止事故擴大，降低高價值設備損壞的風險。APView500相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。智能儀表及用電監控裝置APM系列全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月值和上月值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網AEM系列三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、需量、歷史電能統計、開關量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協議ARCM系列ARCM系列電氣火災探測器可對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理，集成度高，體積小巧，安裝方便，防范因泄漏電流而導致的電氣火災.4.2.2充電樁管理平臺應用場景型號圖 片保護功能充電樁管理平臺AcrelCloud-9000采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。新能源汽車充電樁AEV-AC007D-LCD輸入輸出電壓：AC220V1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標配無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一（下單備注規格，無備注默認4G通訊）。AEV-DC060S直流60kw雙槍一體充電機AEV-DC120S直流120kw雙槍一體充電機智能電動車充電樁ACX10A系列10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電ACX2A系列2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電4.2.3智能照明管理應用場景產品型號功能普通照明配電系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤5VA3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、35mm標準導軌式安裝按鍵面板ASL220-F1/21聯兩鍵1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；5、86底盒安裝探測器ASL220-PM/TPIR+照度傳感器1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；4、安裝方式：嵌入式；5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm備用照明雙切系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持繼電器輸出。4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。7、35mm標準導軌式安裝應用場景產品型號功能普通照明配電系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤5VA3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、35mm標準導軌式安裝按鍵面板ASL220-F1/21聯兩鍵1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；5、86底盒安裝探測器ASL220-PM/TPIR+照度傳感器1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；4、安裝方式：嵌入式；5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm備用照明雙切系列1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持繼電器輸出。4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。7、35mm標準導軌式安裝IP網關ASL200-485-IPIP協議轉換器（ALIBUS