近年來國家提出了“碳高峰”“碳中和”的發展規劃，既是碳排放大戶、又關乎民生的電力及電網行業，成為了降本增效的排頭兵。
結合電力及電網行業的復雜性，在這個領域盡快實現數字化轉型，是對降低碳排放最具成效的升級模式，這也牽涉出一個問題：電力及電網的數字化轉型應該如何進行，其中的難點和痛點都有哪些？今天就以一個美信科技賦能某電力企業的數字化轉型為例，剖析一二。
電力及電網數字化：實現碳中和的鑰匙
2020年12月召開的中央經濟工作會議以及2021年3月兩會期間的政府工作報告，都把做好碳達峰、碳中和工作列為了重點任務，力求在2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和。
目前，提出碳中和的多是歐美發達國家，其中大多已經實現了碳達峰；從碳達峰跨越到碳中和，預計尚且有40年到70年的窗口期。歐美發達國家的經濟建設大多已經與碳排放脫鉤，而我國目前尚且處于發展階段，碳排放遠未達到發展周期內的峰值。想要在更短的時間實現碳達峰、碳中和的戰略目標，任務不可謂不艱巨。
基于能源結構的特殊性，我國電力80%產生于火電；電力行業的碳排放量，在能源行業中占比達到41%。“雙碳”目標的下達，無疑將電力行業推到了風口浪尖上。
電力行業的特殊性在于，電能的產、銷往往是不間斷的，需要精準的生產與調度策劃以及完備的故障預案，才能避免無謂的碳排放和資源耗費。電力行業面臨著前所未有的大變革，超高壓、大容量、智能化成為了電力系統即將叩開的時代大門。這也對電力設備的運維提出了苛刻的挑戰：通過監控準確、及時發現并處理電力設備的異常，同時對設備進行全生命周期的實時監控，在新時代的電力生產之中成為了基本要求。
電力系統如不快速實現智能化生產管理，勢必成為碳中和大業的阿克琉斯之踵。
近期，美信科技基于極富競爭力的技術優勢，在電力行業又下一城，幫助某電力企業深度賦能，為其搭建了省級一體化運行指揮平臺，對分列三個地區的各個子網絡的設備和二次系統運行工況實現全面感知、提供故障快速處置信息，提升了其綜合分析能力及自動化運維能力。
這個過程中，該企業面臨的技術挑戰在電力行業中也較為典型：
挑戰一：設備資產狀態無法實時感知，影響IT優化管理
該企業設備資產信息在調控云進行統一管理。但其調度云里的信息，僅涵蓋資產設備的類型、配置等靜態信息，及設備資產流程管理信息；缺乏相應的手段了解設備實時運行的狀態。
在電力電網數字化建設、設備智能化管理中，這是業內常見的一大頑疾：在傳統監測模式下，最需要監控的設備狀態信息往往是缺失的。由于設備智能化程度參差不齊，設備信息編碼缺乏統一的載體，致使設備巡檢、缺陷、故障等信息無法歸集到資產管理中。雖然設備上云，但資產監管也停留在字面上，而無法對設備實現線上故障的預警及告警。
挑戰二：故障無法快速定位，故障處理速度緩慢
電力電網的自動化運維是精密的系統工程，對其穩定性、系統資源的要求相當高，故障從異常報錯到被決策者定位，其中的影響因素較多。簡單列舉如下：網絡環境如何？網絡報文是否正常？系統資源、數據庫是否有瓶頸？……
復雜系統多重因素疊加，其不確定性可能導致故障定位失效，復雜性更是容易拖慢效率。由于電力行業的特殊性，對故障的避免和排除效率具有更高的要求。
挑戰三：網絡環境復雜，難以從全局視角實現統一監管，影響領導決策
該企業市調中心要管理三個地調中心，每個地調中心有一區、二區、三區和變電站，其中一二區和三區存在物理隔離；一區存在主網和配網；變電站也劃分1區和2區，并且也存在物理隔離，這就導致了網絡環境的錯綜復雜。這種情況在電力及電網的部署之中并不罕見，電力及電網設施往往需要占據一定的土地面積，并且對設施周圍環境有相應的要求，故而多為分散部署；即便出現問題，也需要專人專程進行維護。若要實現一體化運行指揮，需要進行跨地區、跨網絡的信息交互。傳統的組網架構對跨地區、跨網絡的任務只能進行分散管理，難以從全局視角進行統一監管。
挑戰四：國產化升級，監控需求復雜化
在信創大背景下，該企業也在進行國產化替代升級，廣泛運用國產數據庫、服務器、操作系統、虛擬設備，已應用了凝思操作系統、浪潮/曙光服務器、h3c/華為網絡設備以及深信服/啟明星辰的安全設備等各類型、各品牌國產化設備。不過問題也同時存在：當前的國產設備缺乏有效的統一監控解決方案；憑借單設備的優良性能，對全局效率的提升幫助不大。
挑戰五：缺乏底層設備狀態和告警數據，可視化系統無法實現真正的管理功能
電網部署了三維可視化系統，實現機房、機柜、設備資產、機柜配線等多維度可視化，但沒有底層設備的實時狀態數據，僅可用于展現匯報結果，無法達到真正的管理效果。對于電力行業來說，可視化是數字化升級的一個方向之一。設備虛擬視圖可以幫助工程師快速定位故障位置，節省寶貴的故障排除時間。然而這與虛擬資產狀態的實時監控一樣，需要利用監控系統采集設備的實時運行狀態，并結合數據庫中的歷史數據比對，才能發現異常并發出告警。
上述五點挑戰，也是電力行業在數字化轉型中存在的普遍痛點。
監控易打造一體化運行指揮平臺
針對該電網公司的訴求和挑戰，美信科技用監控易為其構建一體化運行指揮平臺。與該企業傳統監控系統相比，監控易具有以下方面的優勢：
架構：一體化、可拓展化的基石
針對該企業的設備特點，美信科技為其搭建了總體由數據對接-監控層-采集層組成的三層物理架構；按照管理框架設計了市-地-分區的三層部署架構。
在物理層面，采集層采集到的各種來源的數據，匯總到監控層；監控層將采集到的數據與歷史數據或標準值對比，輸出告警和可視化視圖，方便人工介入對故障進行排除或預處理。
在管理層面，監控易的分布式架構支持多場景部署模式，三層部署架構既保證了跨地區、跨網絡的統一管理，也支持部署架構的橫向、垂直拓展，這也有助于該企業進行更為精細化的數據采集以及業務的擴張。在即將到來的物聯網時代，傳統的網絡構型已經不能滿足日益增加的細分應用場景，網絡呈現多種部署模式將會是常態，面向物聯網開發的分布式架構運維管理平臺——監控易，可以更靈活地構建相應的組網模式。
性能：大規模監控的底層保障
監控易憑借自研的Big River時序數據庫，對監控大規模設備在效率上占絕對優勢，這相對電力電網應用的傳統監控體系有顛覆性的提升。比如，傳統監控軟件單點監控最高到3000臺設備就會運行緩慢、性能下降，而監控易一臺服務器能輕松監控上萬臺設備并保持長期穩定運行；傳統監控軟件僅能實現分鐘級輪詢，監控易可以實現秒級輪詢；傳統監控軟件存儲歷史數據過多會影響性能，監控易可存儲海量數據卻不受影響。
電網這類產業設備精密，產生的實時數據體量龐大，數據存儲與運算能力會成為數字化的瓶頸。Big River時序數據庫專為大規模設備監控打造，使一體化監控運維不再受制于數據庫性能。
告警系統：精準降低人工成本
相較于電力行業傳統監控的告警系統，監控易的告警系統對電力產業人工成本的高效利用有了質的影響：
1、多端快速告警：告警可通過短信、APP、微信、郵件等多種端口發送，工程師無需時刻盯著監控系統，最快告警時間可達到5秒；
2、靈活的告警策略：不同對象的告警，可發送給不同管理員；
3、提供抑制告警泛濫的設置，避免大量重復告警，為運維人員提供精準告警信息；
4、完善的告警依賴邏輯，如上級系統告警后，下級系統便不再重復告警。
鏈路可視化：全局管控的“地圖”
監控易可自動發現網絡中的拓撲結構，并生成可視化鏈路視圖；依托高效、多線程的算法，對全網設備進行實時輪詢和狀態展示刷新，并定位故障。
國產設備統一監控：解決國產硬件之間“水土不服”
監控易可對所有支持IPMI協議的服務器硬件進行監控，支持主流的國產、國外服務器，解決了國產硬件缺乏統一監控方案的問題，為企業IT設備國產替代創造了契機。
通過監控易，該電力企業的訴求完全實現：調度云中的設備資產與設備實時狀態對接，可在調度云對設備進行統一監控管理；網絡故障通過可視化鏈路視圖快速定位；跨區域、跨網絡業務得以一體化監控；國產化硬件獲得有效的統一解決方案。
“數字化+國產替代”雙升級，缺的是“統籌者”
目前，對于電力行業而言，數字化、智能化轉型的命題，既令人向往，又需萬分謹慎。
由于電能難于儲存，電力幾乎是所有能源產業之中最為追求產-銷平衡的一個。除了合理的生產調度決策，對電力設備的穩定性、對數據監控的精確性要求近乎嚴苛。橫亙在數字化轉型面前的阻礙，又以設備的監控與巡檢為甚。
業內較為突出的問題，有設備智能化程度偏低（缺乏監控標識）、監控系統不能結合歷史數據對比實現自動告警（缺乏專用數據庫）、設備/網絡之間信息共享不足（缺乏統一監控標識導致的信息壁壘）、設備信息種類多樣難于整合（難以納入設備資產管理）等等。這些制約著電力行業的數字化轉型。
一旦這些問題解決，將極大地為電力企業賦能。只零散地抓住其中一個或幾個問題解決，對全局或毫無幫助，甚至起到反效果。如單純引入新設備，這與打破新舊設備之間信息壁壘的初衷可能相互矛盾。
在國家“信創”大潮下，各種國產替代產品有了長足的發展，其中的“陣痛”也逐漸暴露出來。信創大軍們各顯神通，市場卻太過于“年輕”。國產軟、硬件缺乏統一的標準，最終導致的結果可能是——匆忙之下國產替代導致生態不兼容。這在電力行業、在該企業身上有較為明顯的體現。
監控易最終得以為該電力企業成功打造省級電力一體化運行指揮中心，核心在于擔任了“統籌者”的角色。監控易遵循“平臺化”“被集成”的解決方案思路，這種思路很容易從監控易產品中體現出來：如分布式架構平臺具備了良好的拓展性、監測數據先寫入緩存再入庫減小了寫入壓力、64位尋址提升了數據讀取效率、低代碼開發環境使開發人員能夠以更大的自由度進行定制……
這對于大規模設備監控和將國產設備納入生態都是極為友好的。在“雙碳”目標和信創大潮下，電力產業進行“數字化+國產替代化”轉型，最需要的，恰恰正是這樣的“統籌者”思路。
