CN104951024A - 一种基于电力应用的大数据一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于电力应用的大数据一体机，包括机柜、外部服务器和一个或多个变电设备测点传感器，还包括设置于机柜下部的一个或多个下部计算存储服务器，设置于机柜中部的电源模块和千兆管理网络模块，从上到下依次设置于机柜上部的万兆光纤数据网路模块、一个或多个上部计算存储服务器以及一个或多个高性能计算存储服务器，设置于机柜背面的风扇和风扇控制器，集成度高，设备可用性高，扩展性好，系统性能稳定。

Description

一种基于电力应用的大数据一体机

技术领域

本发明涉及电力设备监测分析应用领域，具体涉及到一种基于电力应用的大数据一体机。

背景技术

目前，为了保证电网安全、稳定、高效运行，通常会进行变电设备状态监测，将监测到的设备测点数据存储到实时数据库，并周期性的将实时数据库中数据转存到历史数据库，为设备故障预警及监测提供分析数据。在实际监测场景中，由于电力设备监测数据量大，数据规模的急剧膨胀，以及随着科技的进步和全方位集成分析处理的发展要求，传统的数据库已经不能满足存储和集成分析处理的要求。

随着计算机技术的飞速发展，各行业的数据急速增长，数据量变的越来越大，类型也越来越多，数据结构也趋于复杂化，传统的数据库不但各设备独立方式，并且需要较大的部署空间，存在不易部署、成本较高等缺点，不能满足用户的一般要求。大数据一体机及其数据库的出现和发展成了新兴的发展趋势，然而，目前并没有专门针对电力行业设计和使用的大数据一体机及其数据分析方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向电力行业大数据应用场景，软硬一体、模块化、电力业务可定制的大数据一体机。

本发明提供了一种基于电力应用的大数据一体机，包括机柜、外部服务器和一个或多个变电设备测点传感器，还包括设置于机柜下部的一个或多个下部计算存储服务器，设置于机柜中部的电源模块和千兆管理网络模块，从上到下依次设置于机柜上部的万兆光纤数据网路模块、一个或多个上部计算存储服务器以及一个或多个高性能计算存储服务器，设置于机柜背面的风扇和风扇控制器，风扇控制器分别与电源模块和风扇连接；

其中变电设备测点传感器的输出端分别连接实时数据库输入端和万兆光纤数据网路模块的输入端，实时数据库输出端也与万兆光纤数据网路模块的输入端连接，所述变电设备测点传感器用于实时的获取变电设备测点信息，变电设备测点传感器获取变电设备测点信息后，将获取的变电设备测点信息发送给实时数据库和/或万兆光纤数据网路模块，实时数据库将接收到的变电设备测点信息进行存储，当接收到发送命令时，将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块；万兆光纤数据网路模块分别与下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器连接，用于将从实时数据库和/或变电设备测点传感器接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块传输给下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和/或高性能计算存储服务器中的存储器中；其中下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和高性能计算存储服务器分别包括2路CPU处理器，高性能计算存储服务器还包括1个图形处理器GPU，电源模块中一单独的电源对高性能计算存储服务器中的GPU供电，其余电源对一体机中的其他设备进行供电，其中电源模块为5+5冗余供电电源，功率≥19200W；

机柜内还设置温度传感器，用于测量机柜内的温度，风扇控制器根据机柜内的温度进行分级控制风扇的输出功率，其中满足：

1级：当0≤P≤0.25，输出40％功率；

2级：当0.25＜P≤0.5，输出65％功率；

3级：当0.5＜P≤0.8，输出85％功率；

4级：当0.8＜P≤1，输出100％功率；

其中S为温度传感器测得的机柜内温度，E为大数据一体机正常工作时的最大允许温度，P为温度控制参数。

优选地，所述变电设备测点信息为油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息和在线红外成像信息中的一种或组合。

优选地，机柜为标准的42U机柜，其中机柜内含L型导轨，导轨高度﹤2.2mm。

优选地，电源模块采用整体集中式供电。

优选地，采用整体背部散热，风扇支持热插拔。

优选地，千兆管理网络模块包括服务器集中管理模块。

优选地，下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和高性能计算存储服务器都采用机架式结构，每一个计算存储服务器都包括：2路intel至强E5-2620v2型处理器，内存为16G*8，DDR3，ECC，频率≥1333MHz；还包括企业级800G固态硬盘SSD；还包括3.5寸企业级硬盘：2T*10，SATA，7200rpm，6G接口带宽，并且支持热插拔。

优选地，图形处理器GPU的型号为NVIDIA Tesla K40。

优选地，所述机柜为多个。

本发明与现有技术相比，可以实现：

1)针对电力行业设计和使用了大数据一体机，为电力行业的大数据分析提供了基础；

2)全分布式大数据处理架构，将复杂的计算单元(高性能计算单元)、存储单元、通讯单元、管理单元等IT基础设施模块进行集成，提供开箱即用(Readto Run)的完整设备，进行整体性能调优，避免由于各设备生产商执行标准不一致造成的功能、性能损失，提升设备可用性。

3)根据大数据分析平台内存计算(提升计算效率)、流式计算(应对实时计算需求)等计算特点对硬件系统进行定制优化，内存-SSD-HDD三层存储体系有效缓解内存压力，万兆光纤网络的使用，提升了各节点的通信速率，以应对大规模并行计算需求；

4)系统扩展线性增长，产品提供从1/4配置、1/2配置、满配置一直可扩展到多机柜配置等多种集群系统初始配置规模，根据项目实际需求灵活配置产品，不需要为后期系统升级预购设备。当系统出现性能瓶颈时，按需线性扩展系统。

附图说明

图1基于电力应用的大数据一体机结构示意图

图2机柜后视图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明还提供了一种基于电力应用的大数据一体机，如附图1所示，包括机柜9、外部服务器8和一个或多个变电设备测点传感器7，还包括设置于机柜9下部的一个或多个下部计算存储服务器5，设置于机柜中部的电源模块4和千兆管理网络模块3，从上到下依次设置于机柜9上部的万兆光纤数据网路模块1、一个或多个上部计算存储服务器6以及一个或多个高性能计算存储服务器2，如附图2所示，还包括设置于机柜9背面的风扇10和风扇控制器11，风扇控制器11分别与电源模块4和风扇10连接；其中变电设备测点传感器7的输出端分别连接实时数据库8输入端和万兆光纤数据网路模块1的输入端，实时数据库8输出端也与万兆光纤数据网路模块1的输入端连接，所述变电设备测点传感器7用于实时的获取变电设备测点信息，例如油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息、在线红外成像信息等，变电设备测点传感器7获取变电设备测点信息后，将获取的变电设备测点信息发送给实时数据库8和/或万兆光纤数据网路模块1，实时数据库8将接收到的变电设备测点信息进行存储，当接收到发送命令时，将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块1；万兆光纤数据网路模块1分别与下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6以及高性能计算存储服务器2连接，用于将从实时数据库8和/或变电设备测点传感器7接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6以及高性能计算存储服务器2进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块3传输给下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6和/或高性能计算存储服务器2中的存储器中。

在优选的实施方式中，机柜1可以为标准的42U机柜，机柜内含L型导轨，导轨高度﹤2.2mm，采用整体集中式供电，电源模块4为5+5冗余供电电源，功率≥19200VA，整体背部散热，风扇窗9组，每组风扇窗3个140*38mm风扇10，风扇10支持热插拔，千兆管理网络模块3包括服务器集中管理模块。

下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6结构类似，都采用机架式结构，下部计算存储服务器5、上部计算存储服务器6通过机柜内的L型导轨安装于机柜中，并且每一个计算存储服务器都包括2路intel至强E5-2620v2型处理器，内存为16G*8，DDR3，ECC，频率≥1333MHz，还包括企业级800G固态硬盘SSD，3.5寸企业级硬盘为2T*10，SATA，7200rpm，6G接口带宽，并且支持热插拔，网卡为万兆口*2，并且还包括单独的单独管理网口(RJ45)SAS卡：LSI SAS2308主控，支持raid 1.0。

高性能计算存储服务器2和计算存储服务器5结构类似，其不但具有计算存储服务器5结构，还包括1个e^*8PCIE扩展槽，除此之外与传统的服务器相比，高性能计算存储服务器2额外还包括1个GPU，(优选的型号为NVIDIA Tesla K40)。另外，通常情况下计算存储服务器都采用同一电源进行供电，但是由于设置了包括GPU的高性能计算存储服务器，使得这样的供电方式经常会造成电压的不稳定，一体机容易死机，并且容易烧毁GPU，经过研究本发明将电源模块4的供电方式进行改进，通过电源模块4中一单独的电源，对高性能计算存储服务器2中的GPU实行单独的供电，经过试验后发现采用这样的供电方式后，大数据一体机的性能得到了大幅度的改善，连续运行的时间明显增加，并且死机频率大幅度下降。

万兆光纤数据网路模块1可以选择为万兆光纤交换机(优选的型号为锐捷RG-S6220，48口光纤交换机，配置光纤模块。

对于机柜的配置，可以根据实际的需求进行配置，例如1/4配置、1/2配置、满配置一直可扩展到多机柜配置等多种集群系统初始配置规模。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (9)

1.一种基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：包括机柜、外部服务器和一个或多个变电设备测点传感器，还包括设置于机柜下部的一个或多个下部计算存储服务器，设置于机柜中部的电源模块和千兆管理网络模块，从上到下依次设置于机柜上部的万兆光纤数据网路模块、一个或多个上部计算存储服务器以及一个或多个高性能计算存储服务器，设置于机柜背面的风扇和风扇控制器，风扇控制器分别与电源模块和风扇连接；

其中变电设备测点传感器的输出端分别连接实时数据库输入端和万兆光纤数据网路模块的输入端，实时数据库输出端也与万兆光纤数据网路模块的输入端连接，所述变电设备测点传感器用于实时的获取变电设备测点信息，变电设备测点传感器获取变电设备测点信息后，将获取的变电设备测点信息发送给实时数据库和/或万兆光纤数据网路模块，实时数据库将接收到的变电设备测点信息进行存储，当接收到发送命令时，将存储的变电设备测点信息发送给万兆光纤数据网路模块；万兆光纤数据网路模块分别与下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器连接，用于将从实时数据库和/或变电设备测点传感器接收到的变电设备测点信息分配后，分别发送给下部计算存储服务器、上部计算存储服务器以及高性能计算存储服务器进行计算处理，经过计算处理后的变电设备测点信息数据经千兆管理网络模块传输给下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和/或高性能计算存储服务器中的存储器中；其中下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和高性能计算存储服务器分别包括2路CPU处理器，高性能计算存储服务器还包括1个图形处理器GPU，电源模块中一单独的电源对高性能计算存储服务器中的GPU供电，其余电源对一体机中的其他设备进行供电，其中电源模块为5+5冗余供电电源，功率≥19200W；

机柜内还设置温度传感器，用于测量机柜内的温度，风扇控制器根据机柜内的温度进行分级控制风扇的输出功率，其中满足：

$P=0.9\frac{S}{E}$

1级：当0≤P≤0.25，输出40％功率；

2级：当0.25＜P≤0.5，输出65％功率；

3级：当0.5＜P≤0.8，输出85％功率；

4级：当0.8＜P≤1，输出100％功率；

其中S为温度传感器测得的机柜内温度，E为大数据一体机正常工作时的最大允许温度，P为温度控制参数。

2.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：所述变电设备测点信息为油中气体信息、局部放电信息、电气量信息、线圈变形信息、温度信息和在线红外成像信息中的一种或组合。

3.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：机柜为标准的42U机柜，其中机柜内含L型导轨，导轨高度﹤2.2mm。

4.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：电源模块采用整体集中式供电。

5.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：采用整体背部散热，风扇支持热插拔。

6.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：千兆管理网络模块包括服务器集中管理模块。

7.如权利要求1所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：下部计算存储服务器、上部计算存储服务器和高性能计算存储服务器都采用机架式结构，每一个计算存储服务器都包括：2路intel至强E5-2620v2型处理器，内存为16G*8，DDR3，ECC，频率≥1333MHz；还包括企业级800G固态硬盘SSD；还包括3.5寸企业级硬盘：2T*10，SATA，7200rpm，6G接口带宽，并且支持热插拔。

8.如权利要求1或7所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：图形处理器GPU的型号为NVIDIA Tesla K40。

9.如权利要求7或8所述的基于电力应用的大数据一体机，其特征在于：所述机柜为多个。