数字化能源管控(6篇)
数字化能源管控篇1
关键词：物联网；智能校园；建设
中图分类号：TP6文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）0110110-01
1构建平安节能数字校园，满足我校信息化深入应用的需求
我校在2012年投资1800万元完成了国内外一流的，功能完善、技术先进的多系统多业务融合的全数字校园网建设。该数字校园网通过光纤、六类双绞线、无线实现十万兆为骨干、万兆到楼、千兆到桌面的信息接入，可实现对校园区域的全面覆盖。已经实现计算机网络、IP视频安全监控、教学巡查、校园一卡通、班班通、网络接入、IP语音与视频、信息、多媒体录播系统等多系统业务的一体化。该数字校园不但可以满足我校办公、管理以及教学的数字化需要，还利用200M出口带宽和数字教学资源平台为我市职业教育区域数字资源中心提供服务。
1.1物联网技术的不断发展，使得基于物联网技术的数字校园建设从软硬件上成为可能
物联网（InternetofThings，简称IOT）又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片和软件系统，通过网络设施实现信息传输和实时处理。从而实现物与物、物与人之间的通信。从技术的角度来看，物联网是在计算机网络基础上利用射频识别（RFID）、传感器技术、无线数据通信等技术，将射频识别设备、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设施按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和数据通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的新一代网络技术。同传统数字校园平台相比，在物联网技术中，最关键的技术是传感器技术和云计算机技术。随着云计算技术和传感器技术的快速发展，促使了物联网时代的到来。
1.2基于物联网技术下的数字校园硬件平台基础建设工程
现有数字校园网基础上，根据物联网建设要求，通过技术改造和升级，增加信息点数量和物联无线网覆盖范围，满足智慧校园网络基础要求；在原有校园一卡通数据库基础上，对资产设备和校内资源进行统一编码和数据结构定制，构建全校统一的规范化的校园信息库和数据中心；建设传感器网络，实现重点区域和关键区域的传感器部署和设计；升级目前数据中心服务器和存储设备，购买配套平台软件，满足智慧校园数据处理和存储需求。
智能管理数字校园---通过完善现有校园一卡通系统以及数字校园平台，在此基础上，增加2.4GID网络，结合传感器技术，实现师生员工信息电子地图系统，及时掌握师生动态位置和状态信息。同时，尝试在学校管理中采用基于物联网技术的学生综合管理信息系统。满足学校特色活动以及日常管理和家校互动的需求，实现学生管理的特色化。
平安数字校园--升级数字视频安全监控系统，在原数字校园全IP数字视频监控系统的基础上，通过基于物联网技术的升级改造，升级为数字校园安全与环境监控中心，实现平安数字校园。
节能数字校园---建立基于物联网的数字校园资源监控与管理中心，通过对校园内水、电等资源的集中控制，掌握实时能源耗费信息，并能提供资源使用付费控制，完成对教室、实验室等资源的实时使用状态管理和资源分配，对车辆、固定资产的管理，以及对主要建筑物实现智能电表网络化管理和水资源网络管理，改造建设灯光网络管理系统，实现校园的节能与环保。
2基于物联网技术下的数字校园平台基础建设工程
在现有全覆盖数字校园综合布线基础上，根据物联网建设的需求，建设基于zigbee无线自组网的无线网络，覆盖所有传感器节点和主要建筑和设施。
Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的便宜的、低功耗近距离无线组网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。由于ZIGBEE的优越特性，基于ZIGBEE技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。特别适合应用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太网和GPRS/CDMA上行信道结合，与后台管理主站组成集抄和监控系统，则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。
物联网硬件区别于传统数字网络的特点之一就是大量传感器的应用，物联网下的传感器是一种能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成，是物联网中采集信息和实现对现实世界感知的重要设备。传感器的种类很多，如速度传感器、入侵传感器、温度湿度传感器、位置传感器、能耗传感器等，也可以包含以师生用户的电子标签卡或者手机一卡通卡为EPC码存储设备的RDID传感器。下图显示了传感器数据采集示意图。
传感器数据采集示意图
3建设基于物联网技术的数字校园各应用系统
1）构建校园电子地图系统，实现智能管理数字校园。实现与目前数字校园各模块的汇集，实现智能管理数字校园。此部分是在原有数字校园模块，特别是数字校园平台和监控系统的基础上，按照物联网要求，实现师生员工信息电子地图系统，来及时掌握师生动态位置和状态信息。实现学生或员工的考勤和状态信息管理的智能化。通过开发基于Web的校园电子地图系统也即地理信息系统，利用GIS技术、信息技术以动态网页技术搭建的基于B/S模型的校园地理信息服务网站。可以直观地反映校园信息，有效提高校园信息交互检索的效率，使校园的师生迅速的熟悉校园的环境，并且利用地图的形式，将校园信息展现的方式从传统的纯文字模式解脱出来，实现地图与文字、图片等展现模式相结合。
2）升级数字视频安全监控系统，在原有安全监控单一功能的基础上，通过物联网传感器技术，升级为校园安全与环境监控中心，实现平安数字校园。
通过开发基于物联网的“数字校园安防集成系统”，通过软件图形化的管理形式方便相关人员进行日常管理、检查工作；通过巡更及上报分析系统，确保校园安保制度的贯彻执行。数字校园安防集成系统主要包括视频监控、红外射频防盗报警、门禁系统、巡更系统、紧急求助、呼叫系统、对讲系统等相对独立子系统，根据安防应用需要，快速、方便地在安防监控中心把各系统的数据资源、控制资源等信息，通过集成联动平台的方式组合起来，最大限度地利用整体资源，达到优势组合的目的，帮助学校及上级主管部门实现监督管理、监控互动、及时排除校园安防中的漏洞，最大限度保护学校师生的财产、生命安全。
3）建立基于物联网的校园资源监控与管理中心，实现节能数字校园。采用物联网技术，通过对全校各部分的水、电等资源的参数进行检测，实施集中控制，掌握实时能源耗费信息，并能提供资源使用付费控制，完成对教室、实验室等资源的实时使用状态管理和资源分配，对车辆、固定资产的管理，以及对学生公寓实现智能电表网络化管理和水资源网络管理，改造建设灯光系统，实现校园的节能与环保。
参考文献：
[1]刘云浩，《物联网导论》，2011.
数字化能源管控篇2
关键词：中职院校；机械类实训基地；数字化建设
在中等职业院校中，实训基地的建设至关重要，能够为培养技能型人才打下基础，实现中职院校人才培养的目标。随着科学技术水平的不断提高，数字化实训基地成为重要的发展方向，能够提高教学效率和实训的水平，值得进一步推广和应用。在建设数字化实训基地的过程中，需要加强对数字化实训基地的技术研发，加强教学方法和教学手段的改进和创新，利用数字化建设的手段，提高教师的管理水平和学生的学习效率，增强学生的实践操作能力，进一步提高学生的素质，促进学生的全面发展。
1.实训基地数字化建设的内容与功能
1.1.加强教学数据库的建设，有效利用数字化教学资源，提高教学效率。一般说来，中职院校中有各种各样的专业和种类，不同职种的学生需要安排不同的实训项目，在时间和教学资源上需要合理的分配。教学数据库的建设可以分门别类地对各种教学资源进行管理，也能够合理的分配中职院校中的师资力量，实现对学生的分类管理，增强中职院校实训教学的系统性、科学性与规范性，提高实训教学的效率和效果。例如，教学数据库可能包含不同专业和不同类别的教学课件，可以实现教学资源的分享与利用，利用数字化技术手段将一些优秀教师的教学视频和教学课件巡回播放，这样就能大范围地提高教学效率。在此过程中，实训指导老师可以引导学生观看电子课件，并对学生进行指导，实现共同学习和个别教学的结合，及时解决学生在实训中产生的问题并予以解决。
1.2.加强网络DNC系统的建设，帮助教师解决学生在编制加工程序中出现的问题。在实训基地的数字化建设中，教师要充分利用计算机数字化技术，通过DNC系统来指导学生分析编程实训教学中遇到的问题，进一步指导学生掌握编制加工程序的方法，妥善地处理实训教学中遇到的各种问题，让学生利用正确的方法与步骤来加工工件。另外，运用数字化技术，教师可以实时回放重点内容和实训情况，对学生的实践操作进行评价，学生也可以及时得到反馈，找出自身存在的问题，更好地理解和接受实训教学内容。在此过程进行之后，教师还可以将这些影响资料和数据资料进行保存，形成师生共同享有的教学资源，弥补了现场教学很多距离较远的学生看不到或听不到的缺陷。
1.3.通过实训现场信息的采集，实现远程教学。教师可以将实训过程中的信息进行采集，利用数字化系统中的数据传输功能，实现远程教学，让学生可以在计算机房中进行学习，或通过多媒体教学设备进行学习，从而了解机械类实训基地的教学内容，掌握作图、编程等方面的知识。
通过校园网的建设，将实训基地的现场情况上传到校园网中，通过校园网的控制室对教学内容进行控制。
1.4.利用数字化技术，合理使用和管理实训教学的视频资料和相关数据，合理安排远程教学，通过远程的视频教学让学生可以远程学习，并能够实现实时的指导、提问和交流。
1.5.在数字化建设中，不断完善实训现场的远程教学，增强实训教学的开放性。
1.6.对实训教学进行监督和管理，提高实训基地的安全性。
1.7.更好地对相关机械设备进行管理。
对于机械类专业的实训教学来说，需要的设备较多，很多设备的价值较大，如何更好地管理这些设备，规范设备的使用和维护是一个重要的问题。通过数字化实训基地的建设，可以规范这些设备的使用。在明确机械设备技术性能和极限参数的基础上，制定设备的使用规程，明确设备操作的具体步骤，并能够及时发现设备中存在的故障做出紧急处理措施，提高设备运行的安全性。
2.加强机械类实训基地数字化建设的举措
2.1.建立数字化控制中心
要加强对实训基地控制中心的建设，并将数字化控制中心与校园网相连接，实现学习任务和实训内容的上传下达。通过数字化控制中心的建设，还可以实训教学的内容和教学流程进行管理，实现教学过程的实时监控，实现远程管理和远程控制的作用。一旦实训基地存在安全隐患，数字化中心可以通过预警，及时消除实训场所的安全隐患。另外，数字化控制中心还可以准确分析每一个实训车间的利用情况，合理分配实训车间。
2.2.建立网络监控系统
在数字化建设过程中，可以充分利用相关的监控设备，并形成一种数字化网络，这样就可以通过计算机对实训车间进行实时监控。为了做到监控的全面性，可以在安装监控系统时利用多台计算机，并增大显示屏的尺寸，增设监控端，这样就可以全方位地监控实训车间的情况，并实现画面切换与存储等功能。
2.3.完善机械类数字化实践教学功能
实训基地数字化建设可以实现实训和教学的同步进行，即通过在实训车间设置白板，利用白板教学系统统一讲解学生在实习过程中遇到的问题，并制作出相关的课件，可以根据学生的要求进行回放。另外，可以在车间中应用触摸屏电脑，学生遇到问题可以及时从上面查阅有关资料，实现学习和操作的同步进行。利用数字化技术还可以实现实训操作的模拟化训练，为不同的同学安排不同的角色，如车间组长、操作员等，实现真实情景的车间管理，使学生熟悉车间操作的要领，提高自己的实践能力。另外，通过设置相关的监控系统，还可以对机房、实训车间的状态进行实时监控，并能够及时予以反馈和指导，实现学生和教师之间的互动与交流，这样就能够帮助学生更好地掌握实践操作的要领，将理论性的知识转化为实际的操作能力，提升学生的综合素养。
3.结语
总而言之，通过对中职院校机械类实训基地的数字化建设，可以将实训基地的监控设备、教学设备、多媒体教室和控制中心连为一体，形成机械类实训教学的系统网络，实现现场教学和远程教学，并通过与校园网的连接，形成一个完善的数字化网络，提高教学的效率和水平。
参考文献：
数字化能源管控篇3
〔关键词〕长期保存；数字图书馆；数字信息资源；软件定义存储
DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.02.008
〔中图分类号〕G25076〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-0821（2017）02-0038-06
〔Abstract〕ThispapergaveanoverviewonthebasicconceptandtechnicalarchitectureofSDS，thenthepapercomparedandanalyzedthedisadvantagesofthetraditionalstorageandtheadvantagesofsoftwaredefinedstorageintheapplicationofdigitalpreservation.Besides，itfurtherputforwordtheimpactofsoftwaredefinedstorageforlong-termpreservation.Andthenthesoftwaredefinedstoragereferencearchitectureforlong-termpreservationcombinedwiththesoftwaredefinedstoragerequirementswasproposed，finallytheevolutionofideaswereputforward.
〔Keywords〕long-termpreservation；digitallibrary；digitalinformationresources；softwaredefinedstorage
安全可靠的存储环境是数字资源长期保存工作的基础和保障，数字资源长期保存的关键在于维护数字形态资源的可用性、可表现性、可理解性、真实性和可识别性，但其面临着数据易丢失、介质故障、海量资源存储、软硬件过时等与存储资源息息相关的不良因素影响，给数字信息的稳定可靠带来巨大的挑战。
同时数字资源长期保存工作还面临着技术、经济、法律等诸多方面的问题，任何一个机构仅凭一己之力难以胜任，需要跨机构、跨行业、跨地域间的协同合作；且随着社会的发展和科学技术的进步，数字信息的增长量也呈现出指数级增长的趋势。面对数字资源爆炸式增长的存储需求以及协同合作长期保存工作模式的推广，存储系统必须具备足够的灵活性、高可靠性、开放性以及智能化，才能长期应对海量数字资源的保存需求；同时，为保障数字信息的长期可用性，在数字资源长期保存过程中还需要依托存储系统的数据服务完成对保存资源的合理备份和迁移。因此，从灵活性、安全性、支持跨地域协同工作、跨异构环境的配置和管理、对异构资源的持续监控、效能管理、降低成本、易扩展等方面考虑，探索可持续发展的数字资源长期保存存储解决方案，是当前长期保存领域面临的重要问题之一。
随着互联网、云计算的快速普及以及大数据时代下数字信息资源的爆炸性增长，为了打破传统存储系统软硬件紧耦合造成的系统割裂状态，增强存储系统的横向扩展能力，进一步实现资源的集中统一管理，提高系统的开放性，软件定义存储（SoftwareDefinedStorage，SDS）应运而生。数字资源长期保存工作中引入软件定义存储，不但可以简化运行管理，保障长期保存系统底层存储平台安全、稳定、高效运行，而且可以实现基础设施资源的按需配置和动态调整，改进合作模式下数字资源长期保存工作的业务流程，有效平衡效能与成本的比率，提高长期保存系统存储资源部署管理的自动化、标准化和一体化水平。本文通过对软件定义存储的分析，进一步探讨其在数字资源长期保存中的应用，为国内外同行提供参考。
1软件定义存储对数字资源长期保存的影响
11软件定义存储概念
2013年“软件定义存储”的概念被提出，旨在创造一种新的存储方法，以此来改进原先由硬件驱动的存储设计方式。由于软件定义存储的发展时间较短，目前国内外并没有对其形成统一的定义，各大存储厂商和存储研究机构分别从不同角度、不同侧重对软件定义存储作出了定义。如2013年，EMC[1]推出其θ砑定义存储的定义，该定义包括可以在不同的地理位置、不同服务器产品或不同厂商的磁盘阵列上扩展、能够将所有基础存储资源虚拟化后融入资源池、以及开放API等。同年，IBM中国也推出了其软件定义存储的技术路线图，即SDS10实现存储虚拟化，并针对工作负载进行优化；SDS20是在虚拟化基础上实现存储平台的开放和可扩展性；SDS30将更突出平台开放和分析功能，并通过智能的数据管理完全实现应用对存储资源的动态分配和管理。
与此同时，各研究机构也纷纷推出其针对软件定义存储的定义。如全球网络存储工业协会（StorageNetworkingIndustryAssociation，SNIA）[2]认为软件定义存储应具备以下典型特征：容许用户“自主创建”，用户可以自主选择硬件品牌，并通过所提供的软件完成解决方案；既支持通用硬件，又可支持专用硬件的既有增强功能；支持几乎所有存储的横向扩展和纵向扩展；支持异构存储资源的统一池化管理；提供的存储和数据服务可进行渐进式延展；支持全局自动化管理；为用户提供丰富的自助服务接口；提供基于服务级别的管理形式，可通过标注元数据来驱动某类型的存储数据服务；容许管理员设置存储数据服务的管理策略；支持存储和数据服务的解聚。IDC对软件定义存储的定义如下：软件定义存储将数据中心或者跨数据中心的各种存储资源抽象化、池化，以服务的形式提供给应用，满足应用按需（如容量、性能、QoS、SLA等）自动化使用存储的需求[3-4]。
由此不难看出，目前对软件定义存储的定义主要分成两类，一类是以传统存储厂商为代表，他们重点关注自身存储产品，将自身拥有的存储管理软件从存储设备中抽离出来，形成一套用于管理自身存储硬件和第三方存储硬件以及通用硬件的管理软件系统，并利用虚拟化技术将底层存储硬件池化，向前端应用提供存储资源。另一类以一些研究机构为代表，他们更强调硬件平台的通用性，通过软件功能完成传统存储系统的多路径、容错、故障恢复等功能并提供有质量保证的服务，同时其可以在不直接操作存储底层硬件的情况下，实现数据分配的动态部署并保证自动保持所需服务级别。
虽然目前各方对软件定义存储的定义不尽相同，各有侧重。但不难发现自动化、良好的扩展性、开放性以及基于策略或者应用驱动服务已经成为各家定义中的必备元素。笔者认为，软件定义存储与以往通用存储系统不同，它已经突破了存储功能与硬件绑定的限制，把存储资源提供的控制能力抽象出来，并将其与数据访问层面分开，通过抽象出的控制能力管理来自不同厂商的所有物理和虚拟存储资源，按需提供智能服务。软件定义存储已逐步转变为一种数据存储方式，一种由软件驱动的非专属存储系统。在该系统中，所有与存储相关的软件与物理系统相剥离，不再是一个固件；物理存储系统则成为不受限制的共享池，方便用户有效利用。
12软件定义存储特征
软件定义存储架构的核心思想在于硬件解耦、软件定义、弹性扩展和资源融合。与传统存储架构相比，软件定义存储无论在可维护性、可扩展性、产品价格以及产品的选择等方面都有更大的优势和灵活性。限于当前技术环境下，软件定义存储应具有如下特征[5-6]：
121智能且自优化
通过定义标准的应用编程接口（API）可以进行自动化存储配置，以满足应用程序和用户所需要的存储资源，无需人工干预；通过元数据设定，可以自动地进行存储资源的部署、优化和管理，并为应用提供所需的服务。该特性将极大地简化应用系统管理员的配置工作，有利于存储资源与应用系统的集成，有效降低管理成本。
122系统架构灵活，支持异构设备的统一管理
软件定义存储的一个优势在于对异构存储设备的整合，其可以实现对不同类型的存储系统（如NAS、SAN、对象存储等）和不同厂商存储设备的快速接入和统一管理，为实现存储资源池化和全局统一管理创造条件。
123良好的可扩展性（主要指横向扩展）
软件定义存储的存储控制器可以放置在任何位置，比如将存储管理控制软件放置在虚拟服务器架构中，借用其主机的计算能力和扩展能力，不但可以消减部署费用，而且可以有力地增加存储架构的可扩展性。
124存储虚拟化
存储虚拟化可以聚合异构存储资源并将其池化，使得所有存储设备中的存储容量均可以得到充分利用，有效提高空间利用率，降低成本。同时软件定义存储提供的资源（空间、I/O能力）自由分配和组合的能力，减少了应用对存储硬件资源的绑定，增加了异构存储设备的整合能力。特别是软件定义存储所具有的数据跨异构存储孤岛的功能，有助于实现数据的无缝迁移，方便管理。
125丰富的数据接口
软件定义存储可以对外提供丰富的数据接口，如文件系统接口（NFS、CIFS等）、块接口（iSCSI、FC等）、对象接口（S3、SWIFT等）以及大数据接口（HDFS）等，用艨梢愿据应用需求自行选择合适的存储接口和协议。
13传统存储的劣势
当前基于传统存储（如SAN、NAS、DAS等）的独立存储中心仍是长期保存实践中的主流存储，但伴随跨行业、跨地域工作模式的增加以及丰富多样海量数据存储需求的驱动，传统存储在某些方面已经无法满足合作模式下长期保存用户对集中、动态管理存储资源的需要。
131传统存储的扩展能力较差
传统存储通常采用专有存储硬件设备，系统部署和扩容较为复杂，需要专业人员处理，且周期较长；从其他存储设备中调配容量，将打乱原有数据的部署规则和原有的网络拓扑结构，不利于后续管理；传统存储以控制器为核心，存储管理软件与硬件紧密耦合的设计理念导致其仅支持纵向扩展，无法支持横向和纵向的双向灵活扩展。
132传统存储的成本较高
传统存储产品硬件扩容时，由于受到原有设备选型的局限，无法采购新型性价比更好的产品；同时各家产品存在技术壁垒，通常采用专有存储硬件且与存储软件绑定，通用性差，对厂商依赖性很大，维护成本很高。
133传统存储运行管理复杂
传统存储由于各设备的运行管理方式较为独立，且差异较大，无法实现全局统一管理和调度，即使采用第三方管理软件，也无法脱离原有存储控制软件对底层存储资源进行调配的依赖性；对资源的调度只能局限于存储系统内部，无法实现跨存储节点的灵活迁移。
同时，伴随数字资源长期保存合作模式的推广，未来的保存机构对资源存储提出了更多的要求。首先，面对用户泛化的信息需求，特别是“大数据”技术的飞速发展，用户“大数据”也将作为一种重要资源被纳入数字资源长期保存对象集合之中。随着保存机构对保存对象的界定逐渐宽泛，数字资源长期保存将对结构化、半结构化和非结构化数据的存储空间产生更大的需求；其次，伴随长期保存由单中心模式变为多中心模式，其业务模式变化加快，这不但需要数字保存中心的存储拥有更灵活的扩展和响应能力，而且需要其具有更便捷的配置能力以及更精细化的管理模式。
软件定义存储和传统存储设备的主要差异在于其在可扩展性和统一操作方面的突出优势，而这些优势恰恰可以缓解合作模式下数字资源长期保存在存储容量和资源有效管理等方面的难题。采用软件定义存储的长期保存存储环境，不仅体现出数字资源存储容量的巨大变化，而且可以提供基于容量、性能等存储资源统一调配的管理控制，实现对资源的集中监控和动态管理，屏蔽底层SAN、NAS等异构存储、服务器、SAN存储交换机、网络交换机等硬件设备的差异，从而解决数字资源长期保存在存储空间有限和难于有效管理方面的难题。同时其可以在不改变设备网络拓扑架构的情况下，将原各保存中心已购置的存储资源整合起来，及时响应业务需求，节约再次购置存储资源的成本，这既能使数字资源长期保存系统拥有无限量存储资源，又能有效降低保存成本，提升设备管理工作效率。
14软件定义存储应用于数字资源长期保存的优势
目前，各数字文化遗产机构的存储系统各自自成体系，扩展能力有限，管理成本巨大，利用软件定义存储的优势，将存储软件从硬件资源中剥离出来，不但可以实现对全局存储存储资源和数字资源的自动化管理，同时可以打破不同机构存储间的壁垒，提高存储平台的横向扩展能力，延长存储资源的利用周期，加强长期保存系统平台的整体健壮性。软件定义存储可以解决合作模式下分布式数字资源长期保存存储平台建设的如下问题[7-8]：
141异构存储的集中统一管理
各保存机构中已购置的大量异构存储进一步增加了管理的复杂性。如何利用有限的存储资源实现混合环境下各种异构存储的管理，同时最大化地简化管理难度是亟需解决的问题之一。软件定义存储的存储自动化集中统一管理能力，不仅可以在单一管理界面下实现跨异构环境的存储管理，而且可以有效简化异构存储的管理难度。此外，其自动化功能可以及时检测到存储系统故障并及时处理，有利于保持长期保存业务的连续性。
142异构存储的整合
利用软件定义存储实现已有异构存储的整合再利用，不仅可以提高存储生命周期的使用效率，降低各保存机构新增存储的采购需求，而且对于新增的异构存储也可以通过整合实现统一管理。
143异构存储的资源配置效率
传统存储配置方式造成大量存储资源闲置，同时无法满足合作模式下长期保存业务对大规模资源存储和管理效率的需求。软件定义存储可以实现在有限的存储资源条件下，通过资源池化提高存储资源利用率和配置率，简化以工作负载为核心的存储资源部署管理，降低异构存储资源配置所需的时间，提高整体存储资源的管理效率。
144卷高可移动性
数字资源长期保存存储平台在运行过程中，无法避免会出现宕机，进而造成业务中断甚至数据丢失。软件定义存储的卷高可移动性，不但使数字资源长期保存的存储系统具有故障切换能力，而且可以有效确保其业务持续运行的能力和保存数据的安全性和高可用性。同时，多站点保存机构间的存储资源均衡，有利于存储资源利用最大化，特别是软件定义存储具有的跨数据中心的存储卷自动迁移能力，将有效确保存储卷的高可移动性。
此外，软件定义存储可通过增加复制、压缩等技术，优化数据存储，进而优化长期保存系统性能，加快保存系统的响应时间，减少能耗，消减保存成本。由此可见，软件定义存储已成为未来合作模式下数字资源长期保存存储平台建设的重要选择之一。
2基于软件定义存储的长期保存存储系统架构设计
数字资源长期保存数据量飞速增长，如果需要保存这些珍贵资源，就需要存储系统快速地供给足够的存储资源，否则一旦存储容量的扩展速度跟不上海量数据的增长速度，将会导致数据管理失控，并直接导致保存资源失效。因此，在面向合作模式下的数字资源长期保存存储系统设计与实现中，与性能、成本等其它因素比，支持高效管理、弹性扩展、可靠性、数据一致性是刚性需求。
21系统需求
合作模式下数字资源长期保存系统的底层数据集中存储平台应为上层提供安全、可靠的数据服务和稳定健壮的存储环境，以保证上层长期保存应用可为用户提供真实、可靠且具有可用性保障的数字资源。因此数字资源长期保存存储系统应具有如下能力：
211跨数据中心的存储资源统一管理能力
随着长期保存数字资源总量的爆炸性增长，存储规模越来越大，而当资源量上升到EB或ZB级别后，很难由一个机构的数据中心完成，需要跨地域、跨机构、跨行业进行存储资源与存储服务的统一组织和管理。面对庞大的源于不同机构的异构存储资源以及难于统一调配的存储资源等难题，必须增强虚拟化管理、端到端的存储自动化管理以及异构存储自发现管理等方面的能力，以实现对各地各机构存储资源集中控制和统一管理。
212完善的大规模分布式安全存储架构
存储系统应支持分布式架构，具有横向和纵向的双向扩展能力，可实现不同机构异构存储系统间的资源共享，同时支持对数字对象进行有效的管理、协作、控制共享、传输、备份与恢复，可通过层次逻辑名称实现对保存数据对象的统一有序的控制与管理，保障资源的安全性和一致性。
213较强的智能管理功能
合作模式下，存储系统中的物理存储节点数量从几个到几十个不等，面对超大规模的I/O吞吐需求，在保证数据安全、一致的前提下，应高效进行节点间的负载均衡，充分发挥空闲节点的作用，保证服务质量，提高系统运行效能。
214面向长期保存应用的专业化管理策略
可根据长期保存业务流程，设定合理的且简单易控的管理策略，并根据应用的变化进行弹性配额。通过采集长期保存应用系统运行的反馈数据进行容量、性能等方面的智能分析，结合存储设备的相关特性（如存储容量、设备类型、性能指标等），为保存应用选择最合适的存储资源，以完成自动化调配，如自动化精简配置、存储空间的动态分配等，实现针对长期保存应用进行的专业化策略管理。
215开放灵活的自主服务机制
通过在面向数字资源长期保存工作流中嵌入相关存储技术，如快照管理、压缩解密、分层存储、备份恢复、性能监控、注册认证、硬件检测等，可形成数字资源长期保存需求驱动下基于存储策略的存储资源和保存数据的高效、统一的自助服务体系，并实现有效提高保存资源的安全可靠性、降低资源保存管理成本。
22基于软件定义存储的长期保存存ο低臣芄
合作模式下的数字资源长期保存要求数据信息具有较强实时可用性、活动可控性和数据管理动态可维护性。因此，在数字资源长期保存存储系统的设计中，应结合不同保存机构的资源特征、资源来源以及保存需求，重点做好保存系统在资源质量保证、高效且可靠的存储策略以及资源存储平台可靠性和可扩展性等方面的建设工作。基于以上分析，结合软件定义存储的特征，笔者认为在设计基于软件定义存储的数字资源长期保存存储系统时，应重点考虑灵活的存储配置策略、多样化的异构存储供给能力、存储资源和保存信息的安全性以及存储资源的弹性扩展等方面的内容，其参考架构图如图1所示。
该系统的设计过程在坚持开放、互联、模块化和低复杂度的前提下，将系统划分为3个层次：策略驱动的控制平台层、虚拟数据平台层、集合存储池层。各个层次相互独立，高层系统模块依靠较低层的模块提供服务支持，最终为各机构和用户的数字资源长期保存应用提供安全、高效、经济、可控的存储保障。
221集合存储池层
该层是非常重要的一层，主要由3个部分组成。其一是由各个保存机构存储构成的物理存储部分，该部分将各机构已购置的异构存储资源，如高性能的SAN存储、高扩展性的NAS存储以及对象存储等整合并池化。其二是存储管理接口部分，该部分支持通过多种访问接口实现对底层图1基于软件定义存储的长期保存存储系统架构
异构存储资源的访问，如全球网络存储工业协会（StorageNetworkingIndustryAssociation，SNIA）定义的SMIS-S协议和CDMI协议，以及第三方专有访问接口等。系统可通过通用或专用访问接口，实现对存储硬件设备的访问和存储设备特性的充分利用。其三是数据服务部分，该部分通过软件定义可以实现或者提升传统存储设备的相关功能，如去重、快照、数据复制以及压缩加密等。集合存储池层由上层控制平台进行统一管理和调度，通过管理管理接口和数据接口面向长期保存应用提供存储服务。
222虚拟数据平台
系统可通过协议转换的方式，对外部长期保存应用提供丰富的数据接口，如对象接口、文件接口、HDFS接口、块接口等等。
223策略驱动的控制平台
系统可根据预设的基于存储设备的性能、可靠性等指标进行相关策略配置，同时结合长期保存业务工作预设的资源存储工作流，为保存应用提供自服务管理、调配管理等方面的控制。如计算方面的CPU/GPU/内存等、网络控制方面的安全连接、带宽管理等以及存储资源提供、存储服务优化、全局数据目录、资源呈现管理等等。
该模型通过软件对底层存储硬件资源进行池化和统一管理，克服了原有刚性存储架构扩容艰难，仅能静态分配的难题，有效增强了整体存储平台的扩展能力。采用基于存储设备的性能、可靠性等方面的规则进行相关存储策略配置，同时实现对存储资源进行统一管理，易于用户结合应用需求及时增加或调整存储策略，方便管理。集合存储池屏蔽了底层异构复杂环境，完成了对底层存储资源的抽象，以存储资源池的方式对外提供服务，有效提高了资源共享的能力。同时系统可利用数据压缩、重复数据删除、数据加密、分层存储、数据复制等技术有效提高数据安全管理的能力；利用多链路冗余管理，负载均衡管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护等手段有效保障存储系统的健康运行。
在该模型中，用户可以通过管理接口开放的API进行存储配置并调用相应的数据服务，以满足长期保存应用所需的存储资源，无需人工干预；通过元数据设定，即长期保存应用可将存储需求信息标记至每个保存对象文件，自动调用策略驱动的控制平台和虚拟数据平台，分别形成控制流和数据流，以完成保存资源和存储资源的优化、部署和管理。策略驱动的控制平台可根据保存需求元数据和预设的存储策略以及长期保存工作流程，为不同的保存需求选择合适的数据接口，并通过这些数据接口指引保存对象调用相应的存储资源、执行相应数据服务。该模型将极大地方便长期保存系统管理员的配置、优化存储资源、降低管理和存储成本。
23建设策略
基于软件定义存储的数字资源长期保存存储系统建设应重点考虑以下几点：首先在建设过程中，为了确保长期保存资源存储过程的安全、高效、经济和易控，保存机构可联合多个机构合作建设，采用分布式建设模式，利用软件定义存储数据服务所提供的多种存储技术，实现资源对象在集合存储池中的多份保存，以形成地域上分散的保存资源多副本。当单个保存机构存储系统硬件出现异常导致数据丢失时，由于集合存储池中多副本资源的存在，可有效保障长期保存的存储、访问等服务安全、高效、可控和不间断。其次，存储平台的建设应注重对海量保存资源的索引，充分利用软件定义存储较强的硬件兼容性、自服务、易扩展等特性，实现长期保存资源保存能力的动态扩展。第三，可充分利用软件定义存储预设的资源存储策略，结合不同机构的资源特点和保存需求，设定资源保存的安全级别、存储模式，满足保存资源短期和长期利用的需求，保障存储资源保存和利用的动态平衡。
利用软件定义存储建设数字资源长期保存存储系统需要分阶段实施。第一阶段，重点实现存储资源虚拟化。该阶段要结合长期保存工作对存储资源的需求，分析目前各机构长期保存存储资源的使用状况以及未来的购置计划，对存储资源进行合理配置。同时分析各机构长期保存资源，并按已设定的保存级别和安全级别进行等级划分，通过存储虚拟化手段，将各保存机构内部已有的异构存储资源整合为统一的存储资源池，以便于资源保存，并根据底层存储资源定义相关API，简化存储配置，以实现上层保存系统透明访问底层存储资源。第二阶段，解耦存储软件，实现存储功能软件化，降低长期保存存储系统建设成本。该阶段主要完成在已构建的集中存储池上建设数据服务功能，并将原置于存储硬件内部的功能（如快照、存储精简配置，重复数据删除等）与存储硬件解耦，统一归并到数据服务部分。同时该部分应支持第三方软件的无缝接入，支持长期保存数据底层功能的自定义开发。第三阶段，实现基于策略的自动化智能管理，并实现存储件和硬件的完全解耦，文件、块和对象存储设备将在通用的计算资源、存储资源上按需创建、灵活扩展。
3结语
近年，随着数字资源长期保存领域中各文化遗产机构合作增加，各机构原有的独立运行模式逐渐向跨行业、跨地域的工作模式转化，而传统存储明显在扩展能力、集中统一管理能力、成本控制等方面无法满足合作模式下数字资源长期保存用户对集中、动态管理存储资源的需要。而软件定义存储和传统存储设备的主要差异在于其在可扩展性和统一操作等方面的突出优势[9]，这些优势恰恰可以缓解合作模式下数字资源长期保存在存储空间和有效管理方面的难题。
软件定义存储作为一种新的技术已经引起很多业界研究和保存机构的重视，其出现为数字资源长期保存存储系统的建设提供了一种新的选择。在数字资源长期保存工作中引入软件定义存储，利用其存储自动化集中统一管理能力，可以有效实现跨异构环境的存储管理，降低异构存储的管理难度；利用其对异构存储资源的整合再利用能力，可以有效提高存储生命周期的使用效率；利用其资源池化能力，可以有效提高整体存储资源的管理效率；利用其卷高可移动性，可以有效确保长期保存业务持续运行，提高数据的安全性和高可用性。虽然目前数字资源长期保存领域应用软件定义存储的成功案例还很鲜见，但其已突显出在数字资源长期保存领域应用的技术优势。相信，随着软件定义存储技术的不断发展，其自动化、优良的横向扩展能力、开放性以及基于策略或者应用驱动服务等特点必然会在数字资源长期保存工作中发挥重要作用，其必将成为未来合作模式下数字资源长期保存存储平台建设的重要选择之一。
参考文献
[1]EMC，EMC全新软件定义存储平台ViPR[EB].http：∥/146/12608146.shtml，2013.
[2]SNIAWhitePaperDefinesSDS2015Editon，MarkCarlson，AlanYoder，LeahSchoeb，DonDell，CarlosPratt，ChrisLionetti，DougVoigt，Jan.2015SNIAWhitePaperDefinesSDS2015Editon，MarkCarlson，AlanYoder，LeahSchoeb，DonDell，CarlosPratt，ChrisLionetti，DougVoigt，Jan.2015.
[3]NadkarniA，DuBoisL，SheppardE.IDCsworldwidesoftware-based（software-defined）storagetaxonomy[EB].http：∥/getdoc.jspcontainerId=240500，2013.
[4]O振正，龚靖，段勇，等.面向下一代数据中心的软件定义存储技术研究[J].电信科学，2014，（1）：39-43.
[5]FicheraR，WashburnD.Thesoftware-defineddatacenteristhefutureofinfrastructurearchitecture[EB].http：∥/The+SoftwareDefined+Data+Center+Is+The+Future+Of+Infrastructure+Architecture/fulltext/-/E-RES81941，2012.
[6]LecatJ.Is“software-defined”justanewwaytowhitewasholdproducts[EB].http：∥/is-software-defined-just-a-new-way-to-whitewash-old-products/，2012.
[7]WorldwideStorageandDeviceManagementSoftware2014-2018Forecastand2013VendorShares：FutureImpactfromSoftware-DefinedStorage，LauraDuBois，IrisFeng，JingwenLi，AshishNadkarni，EricSheppard，2014.
数字化能源管控篇4
关键词：露天煤矿数字矿山建设
中图分类号：TD216文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0051-01
随着时代的不断进步和发展，科学技术日新月异，矿产资源的需求量不断增加，开采加工难度不断增大，给采矿业带来了巨大的冲击，机遇和挑战并存，这就要求采矿业不断走向数字化和智能化，以提高开采质量。1998年，美国前副总统戈尔在“数字地球―展望21世纪我们这颗行星”的演讲中提出了“数字地球”（DigitalEarth）的概念，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”（DigitalMine）的概念。“数字矿山”的提出，为矿业发展指明了方向。为进一步促进露天煤矿的可持续发展，其必须结合自身实际，加强数字矿山建设，以促进经济效益和社会效益的提高。
1数字矿山的内涵及研究意义
目前，对于“数字矿山”的定义国内外尚未完全统一。通俗地讲，数字矿山就是一个矿山范围内的以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的信息的总称。对于数字矿山建设，概括起来目前主要有以下五种观点，即数字地球观点、地质模型观点、信息管理观点、监控系统观点和工程应用模式观点。对于数字矿山的功能内涵，必须从对矿山数据的存储、传输和表述向更深层次延展，并不断拓宽各个层次的应用，应涵盖数据的获取、存储、传输和表述，矿山生产与经营决策优化，各种设计、计划工作和生产指挥的计算机化，生产工艺流程和设备的自动控制等多个方面。数字矿山建设，具有重要的现实意义，第一，数字矿山能以数字化的形式全面反映矿区的地质信息、力学信息、露天煤矿矿产资源的储量和开采情况，有利于根据这些数据信息做出合理的开采规划，在保证矿产资源稳定供应的同时，促进资源的合理利用和环境保护工作，以促进经济社会的可持续发展。第二，数字矿山能适应日益增多的深井开采条件，并结合自动化开采技术，使矿工远离高温和岩爆威胁等恶劣环境，减少和避免矿山安全事故。第三，对矿山开采引起的各类生态破坏和环境污染问题进行数字化分析，以为矿山的生态重建方案、灾害评价与预测预报体系等提供参考依据。
2露天煤矿数字矿山建设存在的问题
近年来，我国露天矿紧跟时代步伐，大力致力于数字矿山建设，取得了一定的成效，但数字矿山的建设总体上仍处于起步阶段。部分露天煤矿仍处于劳动密集型的机械化初级水平，管理粗放，煤炭开采技术、装备水平、矿山地质测量信息管理手段相对落后，缺乏三维可视化手段；煤矿开采设计和计划缺乏统一规划，大多以经验为主，缺乏科学性；过程控制程度低，生产效率不高。另外我国部分矿山企业对进行数字矿山建设的重要性认识不足，建设积极性不高，缺少长远规划和发展目标，影响数字矿山建设的进程。同时矿床开采涉及的领域较为广泛，需要多种技术的综合支撑，存在一定的技术阻碍。对于露天煤矿的数字矿山建设不可能一蹴而就，还需要较长时期的不懈努力。
3数字露天矿建设的主要内容
数字露天矿的建设应综合考虑本矿区的生产管理需求及具体实际，设定合理的数字矿山建设的长期目标和内容：实现资源与开采环境的数字可视化、安全化和环保化，技术装备智能化与生产过程控制自动化，信息传输网络化与资源高度共享化，管理与决策科学化。具体而言，其主要可侧重于以下几个方面的研究和实践。
3.1虚拟条件下矿山模拟开采技术研究
为促进矿山开采的科学性，数字矿山建设倡导对虚拟条件下矿山模拟开采技术研究，以期为矿山开采提供参考依据。其主要是综合考虑矿区的地质情况、矿床模型等，构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，合理编制露天煤矿的开采计划、采矿方法、边坡工程设计、灾变应变预案等，此项技术的重点在于以优化开采为目标，有利于提高矿山开采的效益。
3.2矿山数字地质、矿床模型研究与开发
矿山数字地质、矿床模型研究与开发，有利于实现对矿区地理信息的全面把握。可采用矿山地理信息系统建立统一的时空框架，全面整合矿山各类系统中的大量异质信息，建立数据仓库及模型库，实现数据共享。具体而言，应注重对空间和矿物属性的矿山实体数字地质、矿床模型、采场和排土场模型，地理信息系统和虚拟现实模型等的建立，实现对矿床中矿、岩的空间分布的全面了解，其主要利用RS、GPS、GIS、常规测量、地质写实、取样化验等各种实时在线采集系统与技术手段获取。根据钻探或遥感、遥测信息建立矿床地质构造模型，根据钻孔、探槽和炮孔取样建立有关矿、岩属性的空间数字模型。
3.3实现生产过程管理和控制一体化
矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。其主要包括：（1）生产调度监控系统，其是运用计算机、GPS、无线通讯及设备监测监控技术实现对生产过程及生产设备的真三维显示，加强对开采设备生产作业参数及状态的监测和故障的诊断，并根据实际情况，对采场运输进行合理的优化调度。（2）生产决策支持系统，将矿山中的固有信息如地面地形、煤田地质、开采方案等数字化，按三维坐标构建数字矿山，并进行矿山三维地学仿真显示、开采过程模拟分析等工作。（3）管理信息系统（MIS），其将计划管理、设备管理、财务管理、材料管理等相关信息嵌入到数字矿山三维框架内，对多维数字矿山进行构建。（4）矿山安全监测与预警系统，其以实体数字地质模型为基础，综合各类数据信息，对矿床开采进行安全监测与预警，以促进矿区环境保护，预防地质灾害的发生。
3.4开发矿山应用软件及人工智能技术研究
为促进数字矿山建设，必须配置相应的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、工程计算、人工智能和科学可视化等软件工具。另外应将电子与机械技术相结合，实现遥控机器人采矿，提高露天煤矿生产效率。同时为实现矿山的智能化，应加强人工技能技术的研究，实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能。
综上所述，数字矿山是矿业发展的必然趋势，数字矿山建设是露天煤矿一项庞大的系统工程，应综合考虑我国矿山现阶段的技术、装备、管理水平，分阶段实施，逐步系统完成，促进矿山真正安全、高效、经济开采，构建生态矿业工程，并最终实现资源、环境与经济三者的和谐统一，达到可持续发展的目标。
参考文献
数字化能源管控篇5
论文关键词：数字化校园；建设目标；建设规划；需求分析；教育技术；现代化
近年来，我国特别重视并强调利用教育技术推进教育改革。建设数字化校园，实现教育信息化，强化各项管理，提升综合实力，是各类学校的一项紧迫任务。数字化校园是学校的一张网络名片，是一部永远放映的宣传片，学校可通过这个窗口向世界展示自身的实力和形象。
数字化校园是将现实校园的各项资源数字化，形成的一个数字空间，以现实校园在时间和空间上延伸。它是以网络为基础，从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教学、管理、服务、办公等）的全部数字化。校园网络及其应用系统构成整个校园的神经系统，完成校园的信息传递和服务。在数字化校园里，可以通过现代化手段，方便地实现学校的教学、科研、管理、服务等活动的全部过程，从而达到提高教学质量、科研水平、管理水平的目的。
总体设计方针与目标
设计方针我校的数字化校园建设的总体设计方针是：在未来的三到五年里建设一个包括数字环境建设、数字管理建设、数字教学建设、数字生活建设在内，能充分使用教育技术手段的数字化学校，以资源和数据共享为主导，有步骤、分层次地完成学校数字化校园的建设。
建设目标第一，建设以高速、稳定、可靠、可控校园网为基础，覆盖全校主要楼宇及公共设施的数字化网络通信平台，使之成为数据、监控、广播的综合通信平台，满足数字化图书馆系统、数字化教学系统、校园综合管理信息系统、网络视频会议系统、校园服务一卡通系统等的建设要求，实现真正意义上的“一卡、一库、一网”数字化校园格局。第二，建设覆盖全校楼宇及室外空间的通讯网络，满足实现有线及无线通讯系统，有线电视（包括数字电视接收系统）、校园公共广播、背景音乐、消防应急广播系统、校园安保监控系统等的要求。第三，建设智能化系统，并保证建成后能适应教育发展的需要，建立相应的软、硬件平台，实现信息共享、资源共享、科学管理和网络信息集成。第四，系统软、硬件配置采用模块化、开放式结构，以适应系统灵活组网、扩展和系统能力提升的需要。第五，系统配置采用有长期动态寿命的产品，回避使用短期过渡性技术产品。第六，实现各个子系统有机互联、资源共享、信息共享、增强对突发事件的响应能力；提高设备利用率、降低能耗、节约能源。第七，设备配置在保证系统可靠性、先进性、容错性和易维护性的同时，使系统具有良好的性价比。第八，立足高起点，采用成熟、先进、实用的技术，进行系统的优化集成设计。按照“按需设置、量体裁衣”的方针，提出系统近期的实施方案、中期的扩容方案和远期的发展规划。
建设需求分析
我校数字化校园基础设施建设要将校园网络与教学系统、管理系统、安全监控系统、电视系统、广播系统、校园一卡通系统等进行合理的结合，构建成一套科学、便捷、稳定、有效的，能满足学校教学和管理智能化和数字化运行的综合系统。因此，必须建设好硬件基础平台和网络支撑平台以及若干应用系统。
硬件基础平台建设（1）中心机房建设。该中心是全校主要服务器、交换机等设备放置地，是全校办公、管理、科研、教学、运营中心。整个中心机房建设包括装修、线缆敷设、照明与应急照明、空调系统、机房的防雷接地系统、机房的供电系统等。（2）综合布线系统。该系统用于传输数据、语音、影像等信息，可将教学楼、办公室、电脑、电话等的传输网络与其他信息管理系统相互连接。（3）防雷与接地系统。所有的通信设备、交换设备、控制设备、服务器、电源和用户终端都是互相连接在一起的，各个设备的零电位有差距就有可能给设备的正常工作带来影响，外界所带来的影响也可能使设备造成损坏，尤其是雷电，因此良好的接地是整个系统稳定运行的前提和保障。
网络支撑平台建设（1）网络交换系统。整个校园网设计为主干核心层、汇聚层和接入层三层网络结构。需要利用网络交换设备将全校所有的教学办公区、学生宿舍区楼宇，以及广场、图书馆、电子阅览室、礼堂、体育馆的服务器、PC机等进行网络连接，使整个校区形成一个整体，实现校园网的统一、集中管理。（2）网络存储及备份系统。网络中心将储存各类教育、教学和管理信息，其中包括多媒体教学信息库、外部教学资源数据库、教学音视频数据库、多媒体教学光盘等，主要涵盖了资源管理系统、资源媒体介质管理、资源浏览和检索、数字化教室等，从而具备校园业务变化的适应性、高度的安全性，能大容量数据存储处理等特点。（3）网络管理系统。整个校园网建成后，将有大量的交换机、服务器等网络设备，需通过一种高效的、快捷的手段来完成对网络设备及系统的安全控制、性能优化、运营管理等，同时节约人员成本。
基础应用建设（1）校园一卡通系统。主要包括POS消费机、读卡器、条码机、写卡器、水控器等，从而实现学生收费管理、校园消费、上机管理、学籍管理、图书管理、转账（银行）、会计业务、查询服务、综合业务、门禁考勤、医疗管理、水控管理、科研经费、巡更等。（2）LED屏幕显示系统。在学生公寓、综合楼、教学楼、实训楼、食堂等楼宇入口及综合楼、运动场主席台设置LED显示屏，用于显示文字、表格、动画、视频等，也可实现新闻节目、文艺晚会、运动会、体育比赛的直播或转播等。（3）有线电视系统。可以实现全校性的视频影音传送，实现教学影音资料的资源共享，还可以实现教学及综合活动同期实况转播，召开全校电视会议等。（4）监控及报警系统。对校门、校园内、图书信息楼等要害部位和重点部门进行监控及入侵报警，只要通过该系统在监控中心就能发现校门、园内、要害部位等的情况，发现问题即时解决，不需要保卫人员到处巡逻，节约人员成本。（5）多媒体教学系统。节目播出均可以实现电脑控制，可以接收并播放音视频信号，具有教学评估功能，多媒体教室也可接收并集中控制各类节目源等。（6）多媒体查询系统。充分利用图、文、声、像以及交互性等多媒体特征对用户的操作、信息查询与接收等进行合理导引，以便用户以最少的时间和精力查询到最多的信息。（7）计费系统。可以按流量、时间和包月计费，可以对接入的用户进行验证和控制，为数字校园的规范管理提供可靠保障。（8）电话语音系统。学校可与当地电信运营商协商，由运营商投资建设和管理，学校只是按照使用付给投资方使用费。（9）智能建筑管理系统（IBMS）。包括楼宇自动控制系统，实现集中监视和综合管理、分散控制、系统联动、优化运行等，从而提高本项目的运营管理水平，降低运行成本等。（10）信息网络安全系统。以整个校园网安全建设、管理、运行为重点，保障整个校园网络、各类应用、管理等的正常运行，降低校园网系统存在的各种安全隐患。
建设项目列表
根据以上需求情况，设置建设项目：综合布线；中心机房、计算机网络及整体网络建设；校园一卡通；监控及报警；防雷、接地；有线电视、校园广播；多媒体教学和查询；LED屏幕显示；学生机房、数字语音室、模拟导游室、电子阅览室等；办公会议室、教学多功能厅、演播室等；校园精品课程全自动录播；网络数字教学点播平台；各类教育教务、办公自动化及其他网络管理软件；楼宇自控系统、建筑智能管理等。
网络建设规划
网络建设是建设数字化校园的基础，必须放在第一位（无线网络建设可以视条件择机进行）。网络建设包括：
网络基础设施建设包括供电系统；校园管道系统；机房：双路供电、不间断电源、制冷、防雷与接地等系统。
网络环境建设包括校园主干光纤；数字结构化布线；校园网络架构；IP地址与NAT；统一储存；认证与计费；出口管理；网络安全；网络管理；运行与维护；行政管理与制度。
网络应用系统建设包括网站；基于网络的视频监控系统；多媒体系统；多种教学系统；精品课程等。
构建数字化校园进程中容易出现的问题
数字化校园的建设推进了学校教学内容的数字化和教学手段的现代化，加快了教育技术现代化进程，进一步改善了学校各专业的教学条件，强化了高素质人才的培养力度。但在建设过程中容易出现以下问题：
经费投入不足、不及时由此延误了部分项目的建设，影响了项目建设的整体效果，影响了项目功能的发挥。
技术力量分散对教育技术的人力资源没有进行充分有效的整合，技术力量分散，不利于发挥技术优势。
管理水平不高注重硬件系统的投入，忽视制度和管理体系建设。学校应投入相应的人力和经费，建设与之相配套的优质管理服务保障体系，还应制定一整套规章制度和工作流程，建立以人为本、以教学为中心的服务体系，促进管理水平的提高。
数字化能源管控篇6
【关键词】110kv数字化变电站技术应用与推广
自2006年全国首座全数字化变电站在云南投入运行以来，数字化变电站技术发展十分迅速，江苏、江西、宁夏、黑龙江、内蒙古等省市相继有数字化变电站建成投运。当前全国各地已掀起一股数字化变电站技术应用的热潮，多个供电企业纷纷计划开展数字化变电站的试点建设工作。随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向，在工业生产中起到了不可估量的作用。
1数字化变电站概述
数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向，其核心技术是智能化的一次设备和网络化的二次设备，在过程层、间隔层及站控层上，按照国际标准IEC61850通信规范，实现变电站内部及变电站与集控站间的信息共享和互操作。数字化技术的使用使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。
2数字化变电站研究的目的
近年来，随着变电站智能化开关、光电式互感器、一次设备在线检测、计算机网络技术在实时系统中的开发应用日趋成熟，为变电站的信息采集、传输以及测量、计量、保护等方面实现数字化处理提供了理论和技术支撑。110kV数字化变电站运行已呈现以下趋势：
（1）国际上数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段。我国已建成了互感器数字化的变电站，各电力公司均开展数字化变电站的相关应用研究工作，数字化变电站将是我国变电站技术的发展方向。国内厂家已能提供数字化变电站所需的大部分设备，可实现设备国产化。（2）全国各主要变电站数字化研究采用数字输出和光纤传输的光电式电流互感器、电子式电压互感器，并通过在原有一次设备上加装智能单元，按IEC61850协议建模，使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化。（3）数字化变电站由于采用数字化网络、智能设备，对现有的运行、维护和管理方法提出了新的要求。所以数字式变电站研究时应充分考虑运行、维护和管理的因素，调整运行、维护和管理模式，编制新的规程、作业指导书，以适应数字化变电站的特点。
3数字化变电站的技术特点
数字化变电站有别于传统综合自动化变电站的主要特点表现在：
（1）以目前常用的磁光式、全光纤式和电子式数字式互感器替代传统的电磁式互感器，使用智能型断路器或者用传统的断路器加装智能单元，实现信号的数字化转换，并且能够接受数字化的信息指令改变运行状态。（2）不再使用电缆连接一次设备和二次设备，而是采用百兆光纤以太网，站内除了少量的直流、交流电源电缆，二次电缆全部被光缆替代。（3）IEC61850标准通信协议具有良好的完整性、系统性和开放性，使站内设备的互操作性大大加强，为实现信息资源共享、自动化功能集成创造了良好的条件。（4）数字化变电站从结构上可以分为站控层、网络层、过程层和间隔层四个层次，与常规综合自动化相比增加了过程层。
4我国目前110kv全数字化变电站的主要技术应用
在我国，变电站综合自动化技术经过多年的发展已经走向成熟。变电站自动化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度能力，降低变电站建设总造价，都已经成为不争的事实。电子式互感器、智能化一次设备及其在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日臻成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，为全数字化变电站技术提供了新契机。
笔者经过一段长时间的调查研究和总结，发现数字化变电站技术在我国很多地区已相继建立了多种完善的应用体系，其中具有典型代表的主要有以下地区：
（1）杜尔伯特220kV数字化变电站架构。杜尔伯特220kV变电站位于内蒙古乌兰察布市四子王旗地区。该站建设初期作为终端站，各电压等级接线形式简单，出线回路少。接带负荷轻且无重要负荷，具有测量精度高、信号传输的可靠性强、电力系统安全可靠性大、二次接线少、没有设备间的互操作问题等优势。（2）广东首座110kV数字化变电站。2007年12月，广东电网公司首座110kV数字化变电站——三江变电站改造完成并投运。该变电站采用了当今数字化变电站技术中多项前沿技术（如电子式互感器、IEC61850标准、程序化控制等），对数字化变电站技术进行了实践，为今后数字化变电站技术的发展奠定了基础。
（3）无锡110kV数字化变电站。无锡地区110kV圆石变电站作为国家电网公司示范应用的数字化变电站、江苏省电力公司的科技项目，于2006年12月30日送电。该变电站应用电子式电流电压互感器，实现无人值班、程序化操作，并由计算机监控系统和数字化保护装置组成变电站自动化系统。
以上仅仅是我国目前城市110kv数字化变电站诸多成果中较有代表性的几个。其余各地中小规模的数字化变电站，各自配置、特征及优势各有不同，综合观之，代表我国数字化变电站工程的迅猛发展，预示着我国于该领域的宏大方向。
5陕西彬长小庄矿业公司110KV变电站
（1）概况。彬长小庄矿业公司变电站是按北京华宇设计院设计建设的数字化变电站，是全国煤炭行业首座全数字化变电站。
（2）特征及优势。该变电站特点主要是：一次设备数字化，二次装置网络化，信息传输可靠性、完整性、实时性高。
其主要优点有六个方面：一是各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入。二是测量精度高、无饱和、无CT二次开路。三是二次接线简单。四是光纤取代电缆，电磁兼容性能优越，耐老化。五是信息传输通道都可自检，可靠性高。六是管理自动化。
变电站采用数字化微机保护装置，使用国内知名度较高的南京南瑞继保电气有限公司产品。110KV统一组屏，10KV保护测控单元安装于本开关内，通过光缆接于后台机，信息可上传至矿区调度中心，数字化微机保护系统可实现变电站运行监视及操作控制；自动巡回检测、事故顺序记录、报表打印、事故报警、音响、语音推出画面、汉字显示等方式；全部常规的远动功能（四遥：遥控、遥调、遥信、遥测）实现远方监视及修改定值。
（3）设备与数量。变电站110KV线路保护屏为和上级变电站配合采用北京四方继保自动化股份有限公司的保护装置，通过架空复合光缆和上级站信号传输，实现线路纵差保护。主变保护屏可实现两台主变的差动保护和后备保护。另外两台主变还配备变压器油色谱分析仪，可在线对变压器油进行色谱分析，确保主变安全运行。进线分段操作测控屏可完成110KV1、2号进线及母联开关所组成的任意三种状态的运行方式（三选二），并实现备用电源自投功能，缩短停电时间。公共屏完成全变电站的测量及信号管理，资源分配、规约转换，使各种保护、测量功能发挥最优状态。
站用电屏两路电源分别引自I、II段10KV站用变柜，用于站内保护、通讯、直流系统、主变风机、户外检修、室内外照明等电源。逆变电源柜为后台机提供不间断电源，容量2KVA。消弧及选线控制屏控制偏磁式消弧线圈、接地变压器和小电流接地选线装置。控制户外的消弧线圈、接地变压器，对10KVI、II段母线电容电流进行补偿和10KV系统在发生单相接地故障时选出故障回路。
直流系统采用220V/200AH高频开关直流操作电源系统，系统能够提供完善的蓄电池管理，装置应用微机控制直流柜，具有完善的四遥功能，告警功能，供站内保护、信号及事故照明电源。在110KV配电室入口处设置有SF6在线监控报警系统，人员在进入110KV配电室前，应先根据SF6气体监测仪确认气体正常，方可进入，SF6在线监控报警仪在检测到SF6气体泄漏时可发出告警并自动启动风机。
该站电源引自禄长大佛寺110KV变电站I.II段出线间隔，通过两台2F10-126/2000-40型气体绝缘金属封闭开关设备引入，110KV侧配电装置ZF10-126型户内气体绝缘金属封闭组合电器（GIS），选用三相分筒式，共七个间隔，其中二回进线间隔、二回主变间隔、二回PT间隔、一回母联间隔。正常运行时二回进线为一用一备。10KV侧配备有44台户内金属铠装抽出式开关设备型号为KYN28，其中进线柜4台、联络柜2台、PT柜2台、所用变柜2台，消弧柜2台，无功补偿柜2台，馈线柜30台。
主变压器为2台有载调压变压器，其型号为SFZ10-40000/110型。额定容量为40MVA，额定电压为110/10.5KV，额定电流为209.9/2199.4A。一台运行，一台备用，担负全矿负荷。还设置偏磁式消弧线圈自动跟踪补偿成套装置两套，由接地变压器、偏磁式消弧线圈、微机控制柜和避雷器、隔离开关等组成。
110KV线路保护屏为和上级变电站配合采用保护装置，通过架空复合光缆和上级站信号传输，实现线路纵差保护。主变保护屏可实现两台主变的差动保护和后备保护。（过流，过负荷，轻、重瓦斯，温度等保护），另外两台主变还配备变压器油色谱分析仪，可在线对变压器油进行色谱分析，确保主变安全运行。进线分段操作测控屏可完成110KV1、2号进线及母联开关所组成的任意三种状态的运行方式（三选二），并实现备用电源自投功能，缩短停电时间。
公共屏完成全变电站的测量及信号管理，资源分配、规约转换，使各种保护、测量功能发挥最优状态。远动通讯屏收集全站信息，可将信息分类传输到不同的调度端。并安装卫星对时装置，确保全站装置时间同步。数字电度表屏对两回进线和主变两侧电度计量。站用电屏两路电源分别引自I、II段10KV站用变柜，用于站内保护、通讯、直流系统、主变风机、户外检修、室内外照明等电源。
逆变电源柜为后台机提供不间断电源，容量2KVA。消弧及选线控制屏控制偏磁式消弧线圈、接地变压器和小电流接地选线装置。控制户外的消弧线圈、接地变压器，对10KVI、II段母线电容电流进行补偿和10KV系统在发生单相接地故障时选出故障回路。直流系统采用220V/200AH高频开关直流操作电源系统，系统能够提供完善的蓄电池管理，装置应用微机控制直流柜，具有完善的四遥功能，告警功能，供站内保护、信号及事故照明电源。
在110KV配电室入口处设置有SF6在线监控报警系统，人员在进入110KV配电室前，应先根据SF6气体监测仪确认气体正常，方可进入，SF6在线监控报警仪在检测到SF6气体泄漏时可发出告警并自动启动风机。
6我国数字化变电站发展展望
数字化变电站技术的先进理念已成为共识，经济社会效益亦逐渐显现，必将成为今后变电站建设的潮流。同时它是电网发展的方向，二次系统是数字化变电站最重要的组成部分，开展数字化变电站二次系统检验规范的研究可以解决数字化变电站生产运行中具体问题，能够进一步促进数字化变电站技术发展。从长远角度来看，随着智能设备生产的标准化、数字化变电站设计检验验收的标准化、运行维护管理标准化等工作的不断推进，以及数字化输电技术、数字化配电网、智能化调度等技术的发展，使得电网区域化管理成为可能，大电网数字化也将不再遥远。
参考文献：
