حاسوب غير متوفر في قطاع الطاقة: حلول إدارة الخضروات

ويشهد قطاع الطاقة تحولاً عميقاً، حيث تسعى الجهات العاملة في مجال المرافق والشبكات إلى إيجاد طرق أكثر مرونة وفعالية من حيث التكلفة وموسعة لإدارة توزيع الكهرباء، وفي قلب هذا التحول، فإن نموذج التنفيذ السحابي الذي لا يخدم أي نظام يُستخدم في المستقبل ويلغي الحاجة إلى توفير الخواديم وإدارتها، ويتيح للمنظمات التركيز على تطبيقات الشبكة التي تستجيب دينامياً لبيانات الطاقة المتجددة في الوقت الحقيقي، ومن خلال إزالة تنبؤات الهياكل الأساسية من حيث الطلب

ما هو الحاسوب المتسلسل؟

وحسابات غير قابلة للاستبدال هي نموذج للتنمية السحابية يخصص فيه مقدم السحب تلقائياً موارد لمراعاة الطلب، ويرفعها أو ينخفض حسب الحاجة، ولا تُفرض رسوم إلا على وقت التنفيذ الفعلي، وعلى الرغم من اسمها، لا تزال الخواديم متوقفة عن العمل من جانب المطور، وتشمل عمليات التنفيذ الشعبية قاعدة بيانات " إي دبليو إس لامبدا " ، و " الوظائف الزئية " .

وتشمل الخصائص الرئيسية للحوسبة غير المستقرة ما يلي: تنفيذ الأهداف ]، ، التوسع في البيانات غير الموضوعية ، - ألفاً من المقاييس القياسية ، و[الخطاء الخافتة:6]

فوائد الحاسوب غير المكفوف لقطاع الطاقة

ويتيح اعتماد حاسوب لاسلكية في إدارة الشبكات الذكية مزايا قاهرة على النظم التقليدية القائمة على التكتل أو النهج القائمة على الافتراض.

الكفاءة في التكاليف

فالأعمال التي تستثمر بصورة تقليدية في قدرة مراكز البيانات على معالجة عبء الذروة، مما يترك الموارد تضعف معظم الوقت، فالنماذج التي لا تصلح لتحويل النفقات الرأسمالية إلى تكاليف تشغيلية متغيرة: لا تدفع إلا للمهلة التي تستهلكها رموزك، وبالنسبة للتطبيقات التي تقوم بها عمليات غير متكررة ولكنها ذات حجم عال - مثل إشارات الاستجابة للطلبات أو كشف الأخطاء - وهذا يمكن أن يقلل التكاليف السحابية بنسبة 50-70 في المائة مقارنة بالوقت المتاح دائماً على عدد الأسطول.

Elastic Scalability

وتتغير الطلب على الطاقة يومياً )مثلاً، الذروة الصباحية، والارتفاعات المسائية( والموسمية )مثل الأحداث الجوية الشديدة( وتتفاوت البرامج التي لا توصف تلقائياً من الصفر إلى آلاف حالات الإعدام المتزامنة في غضون ثوان، وهذا التواضع حاسم بالنسبة للتطبيقات التي يجب أن تستوعب زيادة مفاجئة في البيانات من ملايين أجهزة الاستشعار التي تستخدم فيها مادة إيوت دون تلقي رسائل أو تباطؤ.

تجهيز البيانات في الوقت الحقيقي

وتولد الشبكات الذكية الحديثة تيرابايت من البيانات كل يوم من الهياكل الأساسية المتقدمة للقياس، ووحدات القياس الصافح، ومستشعرات التشغيل الآلي للتوزيع، ويمكن للمهام التي لا تطاق أن تتحول وتحلل هذه البيانات في وقت قريب من الوقت الحقيقي، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي وظيفة مشغلة للتوازنات الشمسية إلى انحرافات في الفولطية، والتنبؤات المحدثة، والتنبيهات المخففة.

تعزيز الموثوقية والتسامح في الخزن

ويعيد مقدمو خدمات السحاب تكرار المهام التي لا تخدمها المناطق المتعددة المتوافرة، مما يوفر الفشل التلقائي وتوازن الحمولة، وإذا ما تعرض مركز بيانات واحد لتجاوزات، فإن حركة المرور تعاد توجيهها إلى المناطق الصحية دون هوادة، وهذا المستوى من القدرة على الصمود أمر صعب ومكلف لتحقيقه مع الهياكل الأساسية القائمة على الكائنات الحية، وبالنسبة لتطبيقات الشبكة الذكية الحرجة - مثل إدارة الرحل، أو التحميل في حالات الطوارئ، أو تركيبات التي لا تستخدم لرصد الأمن السيبراني (99)

إدارة الخدع الذكية مع حلول لا حول لها

وتستخدم شبكة ذكية تكنولوجيا الاتصالات الرقمية لرصد ومراقبة وتدفق الكهرباء من مصادر توليد إلى المستعملين النهائيين، كما أن استخدام الحاسوب بدون مقابل يعزز كل طبقة من مجموعات الوصل الذكية، من أجهزة الاستشعار على المستوى الميداني إلى التحليلات القائمة على الغيوم، ويقلل من ذلك المجالات الرئيسية التي تؤدي فيها البنى العديمة إلى تحسينات ملموسة.

الاستجابة للطلبات الآلية

ويمكن لبرامج الاستجابة للطلبات أن تحفز المستهلكين على خفض أو تحويل استخدامهم للكهرباء خلال فترات الذروة، وقد تم عادة إرسال إشارات إلى أجهزة إعادة الإرسال يدويا أو عن طريق عمليات الدفع، وبلا حدود، يمكن للمرافق أن تنشر وظائف ذات دوافع غير مباشرة تستجيب للأسعار في الوقت الحقيقي، أو لانحرافات في الترددات، أو للتنبؤات الجوية، مثلا عندما تكشف وظيفة غير خاضعة للخدمة أن معدل الحمل قد انخفض إلى أدنى من الحد الأقصى للقيادة.

الصيانة الافتراضية

(أ) عدم وجود معدات، مثل تعطل المحول أو نسيجات غير مجهزة، لأن التقادم المكلّف والتأخيرات في الإصلاح، إذ أن البنايات التي لا تُستخدم، تتيح استنباط وتحليل بيانات الاستشعار العالية التردد (الاحترار، درجة الحرارة، نوعية النفط) للتنبؤ بالفشل قبل أسابيع أو أشهر، وقد ينطوي خط الأنابيب النموذجي على: أجهزة الإيو تيتر متدفقة إلى جهاز لاسلكي (مثل، Krsis).

Distributed Energy Resource Management

(أ) إن سرعة نمو الطاقة الشمسية، وتخزين البطاريات، وشحنات المركبات الكهربائية، والزجاجات الدقيقة جعلت إدارة الشبكة أكثر تعقيداً، كما أن المنصات التي لا تطاق عند تركيب هذه الموارد من الطاقة الموزعة (DERs) يمكن أن تؤدي وظيفة مثلاً إلى تجميع توقعات توليد الطاقة من آلاف المحولات الشمسية، ومقارنة هذه النظم بالشحنات غير المتجددة في الوقت الحقيقي، وإرسال إشارات إلى شحن أو تصريف أعمال التوليد

Architecting Serverless Smart Grid Applications

ويتطلب بناء حلول غير قابلة للإنتاج لقطاع الطاقة دراسة دقيقة لتدفق البيانات والأمن والأداء، ويُستخدم في ما يلي أنماط الهندسة المعمارية.

استنباط البيانات وتوقيت الأحداث

وترسل أجهزة الاستشعار الذكية والمجسات بيانات عن طريق MQTT أو HTTP أو بروتوكولات الملكية، ويمكن أن تتلقى بوابة نظام المعلومات المسبقة عن علم (مثل بوابة نظام المعلومات المسبقة عن علم، وشركة Azure API، وشركة المعلومات عن المعلومات) هذه الأحداث، وتوثيق الجهاز، وربط الحمولة بوظيفة التجهيز، وقد تتأكد المهمة من صحة البيانات وتثريها وتخزنها في قاعدة بيانات عن مسارات زمنية مثل نظام المعلومات عن النفايات.

الإدارة الحكومية والثبات

ولا يجوز أن تكون الوظائف التي لا تُستخدم عديمة الجدوى من خلال التصميم - أي دولة يجب أن تكون خارجية، ويعني ذلك بالنسبة لتطبيقات الشبكة الذكية تخزين بيانات الدورة، وتشكيلة، وسجلات تاريخية في الخدمات التي تدار مثل الأمازون دينامو ب، وشركة Azure Cosmos DB، أو مخبأ " Redis cache " ، مثلاً، وظيفة يمكن أن تستكمل " آخر بيانات عن الامتثال " في مركز موزع على أساسها "

تدفق العمل والقسم

إن عمليات الشبكة المعقدة - مثل إعادة القوة بعد خطوات متعددة تدور حول العواصف: عزل الخطأ، وإعادة توجيه الطاقة، وإرسال الأطقم، وإخطار العملاء - خدمات تدفق العمل التي لا تطاق )مثلاً، وظائف خطى " إيه إس " ، وتقنيات الانتظار " (Azure Logic Apps) تسمح لك بتسلسل المهام مع معالجة الأخطاء، وتركيب خطوات الموافقة على الإنسان، مثلاً، فإن إعادة تدفق العمل قد تستدعي وظيفة إصلاحها

التحديات والنظر في المسألة

وعلى الرغم من فوائده، فإن الحوسبة غير المزودة بخدمة الحاسوب تُطرح عدة تحديات يجب على منظمات قطاع الطاقة أن تتصدى لها.

الإنشاءات الباردة والارتطام

وعندما يُحتج بوظيفة لا تُستخدم بعد فترة من عدم النشاط، يجب أن يُستهل المنبر حاوية جديدة يمكن أن تضيف 100 إلى 500 متر من الحماسة (البداية القديمة) من أجل تطبيقات مراعية للغرض، مثل إعادة الشحن الواقية أو قياس الطول المتزامن - قد يكون هذا التأخير غير مقبول، وتشمل التخفيف استخدام التماثل في توفير الحمولة (الحد الأدنى من حالات الدفء) وتصميم وظائف لتكرار المهام.

الامتثال في مجال الأمن والتنظيم

وتشكل الهياكل الأساسية للطاقة هدفا رئيسيا للهجمات الإلكترونية، إذ أن المهام التي لا تحتمل توسع نطاق سطح الهجوم: فكل مهمة لها بيئة تنفيذ خاصة بها، ويمكن أن تعرض التصاريح أو المعالين غير المضمونين بيانات حساسة، ويجب على المنظمات أن تتبع أفضل الممارسات الأمنية السحابية: لا يزال يتعين على مقدمي طلبات الشراء من الفئة الأولى، والتشفير في أماكن الراحة والعبور، وفحص مدى ضعف رمز العمل، وإصدار شهادات مراجعة منتظمة من جانب كلو.

Vendor Lock-In

وترتبط الخدمات التي لا تُقدم على نحو وثيق بنظام إيكولوجي للبائعين السحابيين، وكثيراً ما يتطلب مقدمو خدمات التبديل مهام إعادة كتابة، ومصادر للحدث المتغير، والتكيف مع مختلف أدوات الرصد، ولخفض القفل، تعتمد بعض المنظمات أطراً لا تُستخدم في مصادر مفتوحة (مثلاً، التضحية بالمجالات المفتوحة، والمنطق) التي يمكن أن تُجرى على منابر متعددة، أو على أساس مناطيل مصغرة.

الرصد والتداول

كما أن إجراء عمليات تقييم موزعة، ونظام قائم على الأحداث، هو في جوهره أكثر تعقيدا من إبطال التطبيقات الاحتكارية، وقد لا تستوعب أدوات الرصد التقليدية قياسات التتبع على مستوى عال، كما يجب على الأفرقة أن تعتمد ممارسات الحفظ السحابية: التعقب الموزع (مثلا، الشبكتين " AWS X--Ray " ، و " البقعة التطبيقية " ، ومقاييس الترددية (مثلاستخدام تطبيقات السحب، وحسابات، ومعدلات السحب) ذات الأهمية.

المستقبل: لاسلكية وضبابية

واعتماد نظام حاسوبي لا يخدم قطاع الطاقة هو أمر مهيأ للتعجيل به مع نمو التكنولوجيا وتعقيد الشبكات، وسيشكل هذا التطور عدة اتجاهات.

التكامل مع نظام حاسبة إدج

وفي حين أن القاذفات التي لا تُستخدم في التفتيش العالمي والمحللات الثقيلة، فإن العديد من تطبيقات الشبكة الذكية تتطلب تساهلاً عالياً (دون 10 أمتار) لأداء مهام مثل تنظيم الترددات أو التحكم في اللافقاريات، كما أن الجمع بين فترات التشغيل غير المستقرة والخفيفة التي تُجرى على البوابات المحلية أو على أجهزة التحكم في الإنتاجي لا تزال تستفيد من نماذج موحدة.

AI and Machine Learning at Scale

ويتزايد دعم البرامج التي لا تصلح لتقديم الدعم إلى حالات اليورانيوم المستنفد والقطع الأرضية المستخدمة في استخدام أجهزة الاستطلاع، فضلاً عن الخدمات المتكاملة مثل شركة الأمازون سيج ماكر أو أزور ML. وفي قطاع الطاقة، يعني ذلك أن النماذج التنبؤية للتنبؤ بالشحن، والكشف عن الشذوذ، والتوليد المتجدد يمكن أن يُنشر كنقطة نهاية لا تُستخدم على أساس الطلب، وعلى سبيل المثال، فإن وجود قدرة على إحداث الاحترار بالصور اليومية من خلال الاختبارات تُقدّم.

الاستدامة والحساب الإلكتروني

ومع سعي مقدمي الطاقة أنفسهم إلى تحقيق أهداف صافية - صفر، يمكنهم الاستفادة من البرامج التي لا تخدم الشبكة لإدارة عبء العمل في مراكز البيانات التي تستمد طاقتها من الطاقة المتجددة خلال ساعات العمل، ويعرض بعض مقدمي الخدمات السحابية الآن جدولا زمنياً للكربون - واهتماماً بالكربون (مثلاً، استخدام الكربون في نظام AWS)، ويمكن توجيه مهمة لا تصلح لتأجيل المهام غير المصاحبة للبطاقة - مثل الإبلاغ عن البصمات أو التدريب النموذجي.

قابلية التشغيل البيني والتوحيد

ولكي تتمكن الجهات الفاعلة في الصناعة من الوصول إلى كامل إمكاناتها في الشبكة الذكية، فإنها تحتاج إلى معايير موحدة لنماذج البيانات (مثلا، برنامج " أون آر " ، و " إيه إيه " ، 2030-5 " ، و " APIs " ، كما أن مبادرات مثل " منصة " فولترون " (FLT:0) " ، التي يمكن أن تُنشئ فيها وظائف غير قابلة للدمج.

خاتمة

فالحساب غير المستقر يتيح لقطاع الطاقة مجموعة قوية من الأدوات لتحديث التكاليف الذكية لإدارة الشبكات - تخفيضها، وتحسين القدرة على التصعيد، وتمكين الاستجابة في الوقت الحقيقي لظروف الشبكات الدينامية، ومن الاستجابة الآلية للطلبات والصيانة المتوقعة إلى تنصيب الموارد الموزعة، ومن الهياكل غير المجهزة بالحواسيب، يمكن المرافق من معالجة التعقيد المتزايد للشبكات اللامركزية والمتجددة، غير أن النجاح في الاعتماد يتطلب اهتماماً دقيقاً للامتثال للبدئية، والأمن،