摘 要：电力物联网的建设支撑了电网业务与新兴业务的发展，并将进一步全面形成共建、共治、共享的能源互联网生态圈。依托电力物联网建设，数据中心的发展进行了分析和展望。关键词：电力物联网; 数据中心; 能耗管理; 监测系统; 节能0引言数据中心PUE值应限制在1.3以下。电力物联网技术的提出，为解决数据中心能耗管理可以为电力用户提供更高质量的服务。本文首先分析了目前数据中心能耗管理的未来研究方向。1电力物联网1.1电力物联网的主要特征电力物联网拥有将能源系统全周期内的各环节设备、用户的全状态感知以及全业务穿透的强大能力，具有以下3个特征。一是信息感知全面、组网迅速。其网络层可实现多模多制式的网络传输技术融合，全面覆盖、连接感知传感器和电力设施，全面检测数据并迅速组建物联网，开展信息采集、处理、感知，达到准确无误的效果。二是信息整合度高，通信方式简洁。泛在物联网通过有效地融合联网和通信技术，以简化、提高局域电力的通信步骤与方法，呈现出电网信息化、智能化、互联网化的发展新势头。其中传感与通信设备能够以多跳的方式进行无线通信，从而缩短物联网设备间的通信距离; 而通信网络中包含的多条通信链路使通信具有灵活性和容错性。三是拓扑形式多样，具备一定自我修复能力。拓扑变化频繁是根据电力资源网分布安装要求，为节省基础设备维修投入而对传感器进行定时休整变动，主要解决长时间工作运行导致的传感设备问题。但拓扑变化不会影响传感器的高效运行，其所具备的智能修复系统可自主检查，并根据实时信息调整修复。1.2 电力物联网的架构体系电力物联网架构体系可分为感知层、网络层、平台层与应用层。其架构如图1所示。感知层是电力物联网的物理基础，一般包含中心及一体化云平台等，重在实现电力终端物联管理、对采集数据进行深度挖掘及高效处理数据信息。应用层是电力物联网的价值实现层，分为对内业务和对外业务。对内业务包括提高客户服务水平、提升企业经营绩效、提升电网运行经济性和稳定性、提升新能源渗透和消纳等; 对外业务包括建设综合能源智慧服务平台、建设综合能源生态环境、建立数据共享服务等。2数据中心能耗管理研究进展2.1数据中心能耗数据中心能耗降低的重点在于减小空调系统和 UPS 供电系统的能耗。数据中心热岛效应，造成大量的能量损耗; 空调分布位置和控制策略不合理，导致空调制冷效率低。2.2 基于物联网的数据中心监测系统在基于物联网的数据中心网络监测系统进行说明。(1)能源动力监测系统 对市电、蓄电池、UPS供电系统进行监测，实现对数据中心UPS控制策略优化。该算法在不影响电池使用寿命的前提下，可以平衡本地电网和可再生能源电力。实际数据表明: 在系统结构、负载和运行环境相同的条件下，使用UPS控制策略可将UPS系统运行成本降低40%。（2）数据中心节能效果显著。（3）安防预警系统一般采用门禁、视频监控等方式对数据中心各个系统崩溃、二级警告为各个系统性能的降低等。（4）数据中心审核系统( Cloud Data Center Analysis System，CDCAS)。该系统包含一个受动态规则控制的自治代理模型和日志分析模型，收集服务日志、安全日志和防火墙日志等，通过安全控制策略对非法行为进行阻止和警告，并将动态安全报告提交给用户。基于物联网的数据中心监测系统可以提供较好的监测服务，但监测系统之间的关联程度低，缺乏信息的统一管理和灵活调度。2.3基于电力物联网架构的数据中心能耗管理设计电力物联网技术为数据中心综合系统架构如图3所示。该数据中心系统，其架构如图4所示。该架构对各种信息数据进行整合，实现各种监测数据信息的一体化，提升数据中心的数据计算、数据存储、终端设备等的安全系数。电力物联网技术的技术架构可以分为“云、管、边、端”4部分。（1）“云” 采用虚拟化技术为用户提供远程资源。资源的合理化分配不仅提高了服务质量，而且降低了计算所带来的能量消耗。文献提出了一种新型的合并算法和虚拟化技术，减少了 数据中心的整体能耗。此外，为保证数据信息安全，云加密技术的应用也至关重要。文献设计了一种基于分布式环境密钥的加密系统，使用一个从多个匹配密钥派生的加密密钥对所有文件进行加密，能够抵御数据泄露、窃听攻击和模拟攻击。（2）“管” 边缘设备与云平台的数据传输通道。根据网络架构对多网络协议和通信方式进行融合，得到新型的一体化通信网络。在新型数据中心的实时监测能力，降低了数据中心能耗监测的难度。（3）“边” 提供边缘计算的分布式智能代理。终端设备的不断智能化发展，致使终端数据量大幅增长。边缘计算减轻了云服务平台的任务量，减少了数据上传所需要的带宽。边缘设备可对终端的部分请求做出及时应答，在用户侧进行分布式计算，就近提供决策服务，缩短了“请求/应答”的距离，减少了通信带来的能量消耗。在数据中心应用场景中，由于智能终端节点相对固定，可通过部署一定数量和*佳位置的边缘设备达到网络延迟*小化。文献采用K－means 聚类算法确定边缘设备的部署数量和*优位置，且考虑智能终端与边缘设备的关联性，实现了终端任务完成时间*小化的目标。实验数据表明，在满足智能终端服务质量的前提下，基于K－means聚类部署算法选择的边缘服务器部署数量*佳，系统完成任务的平均时间为4.58s。（4）“端”状态感知和执行控制命令的智能终端设备。在数据中心应采用合理的智能终端调度方案，提高智能终端协同完成任务的能力。文献采用自适应多种群协同差分进化算法求解传感器调度方案，提高传感器协同能力。实验结果表明，该方案可有效调度多传感器，应对多任务需求。基于电力物联网的数据中心的整体能耗。此外，在运行维护方面，智能化的巡检设备大幅提高了运行维护效率，减少了维护成本。2.4研究进展为解决电力设备数量庞大、分布范围广、传统电力系统难以对数据进行有效管理等问题，本团队开展了低功耗广域物联网技术( Low Power Wide Area Network，LPWAN)与边缘计算融合的相关研究，构建“云、管、边、端”一体化管控的平台架构。其中，LPWAN技术与边缘计算融合，已应用于电力设备环境监测，其应用场景示意如图5所示。采用LPWAN技术，可使环境监测节点灵活部署，构建广泛的监测网络;采用分布式边缘网关对电力设备终端数据进行分析和处理，提高了电力巡检的效率。此外，本研究团队在已构建的电力物联网数据中心能耗管理进行优化。3高校综合能效解决方案3.1校园电力监控与运维集成设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行，集中调控，集中监控，数字化巡检，移动运维，班组重新优化整合，减少人力配置。3.2后勤计费管理采用先进的网络抄表付费管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、一卡通等充值支付方式，可设置补贴方案。通过能源付费管理方式，培养用能群体和部门的节能意识。3.2.1宿舍用电管理针对学生宿舍用电进行管理控制：可批量下发基础用电额度和定时通断功能；可进行恶性负载识别，检测违规电气，并可获取违规用电跳闸记录。3.2.2商铺水电收费针对校园超市、商铺、食堂及其他针对个体的水电用能进行预付费管理。3.2.3充电桩管理平台充电桩在“源、网、荷、储、充”信息能源结构中是必不可缺的。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必不可缺的一部分。3.2.4智能照明管理通过对高校路灯的全局监测，提供对路灯灵活智能的管理，实现校园内任一线路，任一个路灯的定时开关、强制开关、亮度调节，以及定时控制方案灵活设置，确保路灯照明的智能控制和高效节能。3.3能源管理系统针对校园水、电、气等各类接入能源进行统计分析，包含同比分析、环比分分析、损耗分析等。了解用能总量和能源流向。按校园建筑的分类进行采集和统计的各类建筑耗电数据。如办公类建筑耗电、教学类建筑耗电、学生宿舍耗电等，对数据分门别类的分析，提供领导决策，提高管理效能。构建符合校园节能监管内容及要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集工作，自动生成各种形式的报表、图表以及系统性的能耗审计报告，能够监测能耗设备的运行状态，设置控制策略，达到节能目的。3.4智慧消防系统智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。4.平台部署硬件选型4.1电力监控与运维平台应用场合产品型号功能变电所运维云平台AcrelCloud-1000AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。智能网关Anet系列8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。ANet-2E4SM4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。10KV进/馈线AM6-L相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。10/0.4KV变压器AML-S分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。35kV/100kV/6kV间隔智能操控、35kV/10kV/6kV传感器ASD500一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。35kV/10kV/6kV传感器合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125℃，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；35kV/10kV/6kV间隔电参量测量APM810三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DORS485/Modbus；LCD显示；变压器接头测温低压进出线柜接头测温ARTM-Pn可至多配套60个ATE400测温传感器，无线温度传感器ATE400适用于手车式动触头，电缆与母排搭接处，隔离刀闸搭接处等电气搭接点的温度测量，采用捆绑式安装。可使用ATC-400无线测温接收器接收数据。该终端可单独安装在高压柜、低压抽屉柜内。中低压回路WHD72-11WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0RH～99RHADW300三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目）DTSD1352三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级4.2后勤计费管理4.2.1宿舍/商业预付费平台应用场景型号图 片保护功能预付费云平台AcrelCloud-3200系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。智能数据采集Anet系列8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。ANet-2E4SM4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。ABox5000多路RS485接口，能对多种终端设备进行数据采集支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据提供6路DC12/24V电压输出接口支持4级遥测越限告警，遥信变位告警功能支持断点续传功能，实时检测，防止数据丢失计量及预付费仪表DDSY1352-Z·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF·预付费功能：可设置欠费蔬闸功能，除欠用电功能·恶性负数识别，作息时间·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约·具有CPA证书DTSY1352-Z.全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF·不平衡度、2-31次请波测量.数据冻结功能·高精度0.5S级电能计量·预付费功能·恶性负载识别，作息时间管理·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约·具有CPA证书ADW300支持多种通讯方式：支持RS-485，NB-loT、LoRa、WIFI及4G通讯支持多种规格外置开口式互感器，方便改造项目接线支持多路DUDO、温度、漏电监测·具有电能质量分析和需量统计功能·具有CPA证书DDSY1352-xDM一进多出，可实现宿舍照明，插座、空调，卫生间等用电分路计量和控制·谐波1％（2-42），2％（43-63）·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PFABox5000数据融合终端·预付费功能：基础用电下发·支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据多路RS485撞口，能对多种终瑞设备进行数据采集·恶性负载识别：阻性负载识别、相位插座识别、夜间小功率载跳闸记录·提供6路DC12／24V电压输出接口·作息时间管理ADF400系列支持12路三相或36路单相组合计量，可单三相混用，直接接入与互感器接入混用：全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF·高精度0.5S级电能计量·预付费功能·恶性负载识别，作息时间管理LXSY系列·预付费功能∶∶先买水后用水，欠费关闯远传功能支持总线通讯和物联网通讯双显功能电子显示和机械字轮显示阀门自动维护、IP68防防护ENC测试达到国家标准、克服环境电磁干扰影响，稳定性强中压产品AM系列综合保护装置·具有级强的数据处理，逻辑造算和信息存储能力，可为35kY及以下电压等级的进线，馈线、变压器，高压电动机，高压电容器等对象提供过负荷、低电压、过电压、热过载、非电量等保护功能，防止事故扩大，降低高价值设备损坏的风险。APView500相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G,16D0+22D1,通讯2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。智能仪表及用电监控装置APM系列全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月值和上月值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。通讯方式：RS485，Prifibus-DP、以太网AEM系列三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU协议ARCM系列ARCM系列电气火灾探测器可对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理，集成度高，体积小巧，安装方便，防范因泄漏电流而导致的电气火灾.4.2.2充电桩管理平台应用场景型号图 片保护功能充电桩管理平台AcrelCloud-9000采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。新能源汽车充电桩AEV-AC007D-LCD输入输出电压：AC220V1个充电接口，充电线长5米；输出功率7km；扫码、刷卡支付：标配无线通讯：4G、WIFI、蓝牙三选一（下单备注规格，无备注默认4G通讯）。AEV-DC060S直流60kw双枪一体充电机AEV-DC120S直流120kw双枪一体充电机智能电动车充电桩ACX10A系列10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电ACX2A系列2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电4.2.3智能照明管理应用场景产品型号功能普通照明配电系列1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。2、功耗：≤5VA3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、35mm标准导轨式安装按键面板ASL220-F1/21联两键1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电；2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选；3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；5、86底盒安装探测器ASL220-PM/TPIR+照度传感器1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V；2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作；4、安装方式：嵌入式；5、外形尺寸：ф80mm*33mm；产品外露尺寸：ф80mm*2.5mm备用照明双切系列1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持继电器输出。4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防联动启动一般照明（备用照明）。7、35mm标准导轨式安装应用场景产品型号功能普通照明配电系列1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。2、功耗：≤5VA3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、35mm标准导轨式安装按键面板ASL220-F1/21联两键1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电；2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选；3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制；4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；5、86底盒安装探测器ASL220-PM/TPIR+照度传感器1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V；2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作；4、安装方式：嵌入式；5、外形尺寸：ф80mm*33mm；产品外露尺寸：ф80mm*2.5mm备用照明双切系列1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。2、功耗：≤3VA3、4路16A磁保持继电器输出。4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。6、消防联动启动一般照明（备用照明）。7、35mm标准导轨式安装IP网关ASL200-485-IPIP协议转换器（ALIBUS