1、基于 IPv6校园 的仪器 设备能耗监控平台研究报告人：张 康 上海大学 计算机工程与科学 学院信息办 /计算中心实验室与设备管理处010203背景算法系统架构与功能04 相关工作05 总结与展望目 录ONTENTSCPart 01 背景背景问题背景智慧校园和能耗监控在以高校为主体的教育信息化建设进程中，实验室和设备管理成为智慧校园重要 组成部分。 然而，大多数高校的实验室与仪器设备的管理效率较低 、 成本较高 ，使得仪器设备利用率无法满足日益增加的实验需求。同时，仪器设备基础信息存在描述不规范、更新处理不及时、统计数据不准确 等问题，导致数据存储查询存在 设备信息孤岛 的问题。考虑到越来越多
2、的仪器设备将接入校园网，需要提供更多的 IP地址支持智能硬件的运行。但 IPv4地址的容量 是极其有限的，尤其是在物联网模式下，将面临地址枯竭的严重 问题。IPv6和监控平台问题问题1、监测仪器设备用电能耗；2、控制仪器设备的用电 。解决方案1、通过 物联网和 IPv6技术，部署智能硬件对仪器设备能耗数据进行计算和 采集；2、以 层次化结构为指导设计了松耦合的平台体系结构，采用 Web服务作为数据上传和硬件控制的中间件，提出了相关的能耗分析算法对数据进行处理和 分析 ；3、实现 了基于 IPv6的校园仪器设备能耗监控平台，通过图形化界面展示数据分析和统计结果，实时地显示仪器设备的能耗和运行状态
3、 。Part 02 算法待机状态分析算法待机能耗分析算法多维度组合能耗统计算法待机状态分析算法1、待机 状态分析算法，根据已知的仪器设备、仪器设备类型和一段时间的仪器设备运行功率等数据分析仪器设备的运行 状态；2、采用 机器学习方法 ，计算最低工作功率；3、对采集的能耗数据进行实时 分析，判断该 仪器设备在某个时间是否处于待机状态 。算法：待机状态分析算法输入：设备编号，训练数据，实时功率 Pn输出：实时设备状态步骤 1 初始化成功判定次数 T，最低判定次数 Tm，设备最低工作功率 Pm，当前最低工作功率 P0，最大质疑次数 UB；步骤 2 设定该设备的工作电压 (Vl-Vh)、电流数据 (I
4、l-Ih)、额定功率等数据；步骤 3 针对录入的电流电压状态，录入或获取该设备的最小工作功率 P0， Pm=P0；步骤 4 进入学习状态；步骤 5 选取一组实时监控功率数据（功率 P，工作状态 S）， P和 P0进行对比。若 P=P0，则认为该设备处于工作状态；否则认为处于待机状态；该状态为 S；步骤 6 若 S和 S相同， T+；否则， T=0，修正 P0：步骤 6.1 初始化：偏低参数 p-=0，偏高参数 p+=0,偏低平均功率 PL=0,偏高平均功率 PH=0；步骤 6.2 若 P=P0,S为待机状态， p-+； PL=(PL*(p-1)+P)/p-;步骤 6.4 若 p+=UB， p+
5、=0， P0=PH,PH=0;步骤 6.4 若 p-=UB， p-=0， P0=PL,PL=0;步骤 7 若 T=Tm，那么 Pm=P0，执行步骤 8；否则执行步骤 5；步骤 8 进入置信状态；步骤 9 当处于置信状态时，开始进入待机状态判定阶段，根据实时功率 Pn，若 Pn=Pm，则认为该设备处于工作状态；否则认为处于待机状态；该状态为 S；步骤 10 输出 S；待机能耗分析算法当机器学习算法获得某仪器设备的最低工作功率 Pm后，对该仪器设备每天的待机能耗、时间进行统计分析。算法：待机能耗分析算法输入：设备编号，该设备的 Pm，监控日期，监控日期能耗采集数据输出：当天设备待机能耗数据（数据编
6、号，监控日期，待机时长 t，待机能耗 E）步骤 1 初始化监控时间间隔 t，监控日期，总待机时长 t，总待机能耗 E步骤 2 对比监控数据 P和 Pm，若 P=Pm，则认为该设备处于工作状态；否则认为处于待机状态；步骤 3 若处于待机状态则 t=t+t； E=E+P*t；标记该监控数据被计算；步骤 4 根据上条统计数据和当前统计数据的时间差，校正 t ；步骤 5 重复执行步骤 2-4，直到监控日期能耗采集数据都已经被计算；步骤 6 输出当天设备待机能耗数据（数据编号，监控日期， t， E）多维度组合能耗统计算法1、对于 某一台仪器设备的某一天的能耗数据进行统计，可得出某仪器设备某天的能耗数据；
7、2、将 该数据作为单独的数据项，得到所有仪器设备数据所形成的集合，称为仪器设备单日能耗数据 。3、 对于 所有的单日能耗数据的集合 A，其包含所有设备的已经统计的每日能耗数据，p(A)表示 A中满足 p条件的所有元素的集合，那么，对于多维度组合查询算法而言，筛选出满足 3个条件（学院 /p、地理位置 /q、时间区间 /r）的数据集合 N可以表示为 ：N=p(A)q(A)r(A)算法：多维度组合能耗统计算法输入：单日能耗数据，查询条件（学院、地理位置、时间区间）输出：能耗数据步骤 1 拆分查询条件，获得指定的学院、地理位置、时间区间步骤 2 对单日能耗数据进行筛选，筛选出指定学院数据；步骤 3 筛选出指定地理位置数据；步骤 4 筛选出指定时间区间数据；步骤 5 进行叠加统计Part 03 系统架构与功能系统架构功能模块供电控制控制模块技术方案平台实现
