Fog Computing Computing Giriş

Fog Computing, 2014 yılında Cisco tarafından üretilen büyük veri hacimlerini işletmek için veriye dayalı olarak kaynaklanan veri kümesine bağlı olarak veri toplama, depolama ve ağ kurma sistemleri arasındaki merkezileştirilmiş bulut veri merkezlerine güvenmekten ziyade merkezileştirilmiş bulut veri merkezlerine bağlı olarak merkezileştirilmiş bir bilişim altyapısı temsil etmektedir.

Tüm verileri uzak sunuculara gönderen geleneksel bulut bilişiminden farklı olarak, fog bilişim yerel karar verme sağlar. Bu, yuvarlak saat gecikme süresini azaltır ve gerçek zamanlı analitikleri destekler ve yenilenebilir enerji için - güneş panelleri, rüzgar türbinleri ve pil depolama sistemleri coğrafi olarak dağıtılır ve zaman duyarlı veri üretir - bilgisayar, kullanılabilirlik ve şebeke stabilitesini sağlamak için pratik bir yol sunar. OpenFogortium'un referans mimarisi, düşük gecikmeli, coğrafi dağıtım, mobilite desteği ve interoperability gibi temel özellikleri tanımlar.

Temel olarak, fog hesaplamaları, yalnızca buluta ilişkin bilgiler göndermeden önce orta bir katman olarak hareket eder. Bu yaklaşım özellikle yenilenebilir enerji operasyonları için değerlidir, milisansNIST Fog Computing Description ve bir caitative overview, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ile ilgili bir temel bilgi birikimi sağlar.

Enerji Sistemlerindeki Fog Computing Mimarisi

Fog Nodes ve Onların Yeri

Yenilenebilir enerji sistemleri için tipik bir sis bilgisayar mimarisi üç tabakadan oluşur: cihaz katmanı (sensors, aktüatörler), fog tabakası (önemliler, kenar sunucuları, yerel kontrolörler), ve bulut tabakası. Fogxlar stratejik olarak alt istasyonlara yerleştirilir, güneş çiftlikleri, rüzgar türbinleri nacelller ve mikrogrid kontrol odaları içinde. Her node hafif sanallaştırma veya konteynerleme uygulamaları verileri gibi görevleri yerine getirir.

Bu fog düğümleri, MQTT, OPC-UA veya DDS gibi protokolleri kullanarak iletişim kurabilir, güvenilir veri akışını yerel olarak işlemekten sonra, fog düğümleri harekete geçme komutlarını verebilir - örneğin, bir rüzgar türbini bıçağı veya yeniden yönlendirme gücü bir batarya depolama sisteminden uzaklaştırabilir - milisaniyeler olmadan bulut turlamadan.

Bulut ve Edge ile entegrasyon

Fog Computing bulutu değiştirmiyor; bu hız ölçeklenebilirliği ile hızlanıyor. Bulut uzun vadeli veri depolama, makine öğrenme modeli eğitimi ve sistem çapında optimizasyon. Fog düğümleri zaman kritik işlemleri yönetiyor ve yerel istihbarat gönderiyor çünkü fog tabakasını koruyor.Bu hiyerarşik tasarım dengesi ölçeklenebilirlik ile hızlanıyor.For yenilenebilir enerji operatörleri için, bir güneş bitkisinin buluta olan internet bağlantısı geçici olarak bile en uygun şekilde çalışmaya devam etmesi anlamına geliyor.

Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Simetri Uygulamaları

Güneş Güç İzleme ve Optimizasyon

Solar fotovoltaik (PV) diziler her panelden veri üretir, inverter, dize birleştirir ve bulut katılımı olmadan tek 100 MW güneş çiftliğini on binlerce veri noktası üretebilir. Fog Computing, gerçek zamanlı analizleri her panelde sağlar. Yerel fog düğümleri hemen topraklama, gölgelendirme robotları veya panel bozulmalarını anında tespit edebilir ve bulut katılımı olmadan değiştirebilir.

Rüzgar Türbini Takip Et

Modern rüzgar türbinleri, vibrasyon, sıcaklık, tork ve bıçak susadı. Bu verileri buluttaki gecikmeleri inceleyebilir ve 30'a kadar eksik olan kas düğümleri.

Mikrogrid ve Enerji Depolama Yönetimi

Güneş, rüzgar, batarya depolamasını entegre eden ve dizel jeneratörleri tedarik ve talep konusunda hızlı bir denge gerektirir. Fog Computing, uzaktan bir sunucu beklemeden frekans istikrarı korumak için bataryaya izin verir.Bu yerel yanıt, mikrogrid direnci için kritiktir. Örneğin, bir bulut aniden bir güneş serisi kapsarsa, bir fog node bir şekilde bataryayı uzaktan sunucu beklemeden frekans stabilitesini korumak için deşarja talimat verebilir.

Ayrıca, fog bilişim, bir bölgede birden çok dağıtılmış enerji kaynaklarını (DERs) koordine edebilir. binlerce çatı güneş sistemi ile ilgili veriler, fog düğümleri, dağıtılmış kuşaklara doğru görünürlük sağlayarak, IEEE daha iyi talep yanıt ve gerilim yönetmeliği sağlar.

Hidroelektrik ve Geotermal Sistemler

Daha az yaygın olarak tartışılan olsa da, hidroelektrik ve jeotermal bitkiler de fog hesaplamalarından faydalanır. Hidroelektrik tesislerinde, fog düğümleri birçok yenilenebilir enerji tesisatının uzak yerlerine göre akıtlı olarak akış hızlanabilir ve enerji üretimlerini optimize etmek için yerel olarak kapı pozisyonları.For jeotermal bitkiler için, gerçek zamanlı analizler verimliliği korumaya yardımcı olur.

Vaka Çalışması: Bir Bakışta Simetri - Güneş Enerjisi Santrali

Plant Overview

Güneybatı Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan 150 MW güneş enerjisi bitkisi düşünün, 1.000 dönümün üzerinde bir araya gelir. Tesis, 5 saniye boyunca ortalama bir son derece gecikme ile sonuçlanmış bir şekilde sabit bir şekilde kontrol platformuna gönderilir.Bu gecikme, sürekli hataları veya hızlı gerilim kesintilerini önlemek için zamanından önce, tüm sensör verilerini kontrol etmek için mümkün kıldı.

Fog Computing Deploymentment

Bu düğümler, 100 Hz'deki her bir dizeden veri toplandığında, gerçek zamanlı sinyal işleme (örneğin, harmonik analiz için hızlı Fourier dönüşümü) yer aldı ve yerel olarak depolanan 24 saat tarihi yerel olarak depolandı. Bulut bağlantı sadece beş dakikalık ortalama ve aomaly raporlardan veri toplamak için azaltıldı.

Sonuçlar ve Faydaları

  • [FONT:0]Latency azaltma:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Döneticileri yok etme ve 50 milisaniye içinde yanıt verdi, bitkiyi anında yollara götürmesine ve cascade başarısızlıklarından kaçınmasına izin verdi.
  • [FONT:0)Band geniş tasarruf: [Dönetici: [Dönetici: [Düzg: 1) Buluta veri iletimi günde% 95 oranında azaldı, günde 300 GB'den 15 GB'ye kadar, her yıl 20.000 $ 'dan fazla hücresel veri maliyeti azaltıldı.
  • [FONT:0) Tahmin edici bakım:[Dönetici:[Dönetici:0)) fog düğümleri, toplam bitki verimliliğini 3.2% olarak artıran temizleme ve bileşen yedeklerine yol açtı.
  • [FONT:0)Operasyonel dayanıklılık:[Dönetici:[Dönetici:0) Büyük bir bulut hizmeti altı saat süren büyük bir bulut hizmeti sırasında, fog tabakası tam izleme ve kontrol yetenekleri korudu, bitkinin kapasitede üretmeye devam etmesini sağlar.

Bu vaka çalışması, fog hesaplamalarının sadece güneş bitki operasyonlarının ekonomisini geliştirmediğini gösteriyor, ancak aynı zamanda yüksek zamanlı yenilenebilir nesil için gerekli olan bir özerklik seviyesi sunuyor. Benzer gerçek dünya uygulamaları hakkında daha fazla ayrıntı OpenFog Consortium'un kullanım durumundaki kütüphanede bulunabilir ().

Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Simetrinin Faydaları

Latency ve Real-Time Control

Fog hesaplamasının en acil yararı, geç saatlerde veri işlemedeki azalmanın büyük olmasıdır. Yenilenebilir enerji sistemlerinde, bu, gerilim bilgeleri, frekans sapmaları veya dönüştürücü başarısızlıklar gibi, şebeke rahatsızlıklarına alt saniye yanıt verir. Hızlı yerel kontrol döngüleri, özellikle de yenilenebilir enerji tüketiminin yüksek ve sistem inertia düşük olduğunda kritiktir.

Geliştirilmiş Güvenilirlik ve Dayanıklılık

Fog Computing, özerkliğin ölçülerini sağlar; yerel düğümler geniş alana ağ veya bulut bağlantı kaybolduğunda bile çalışmaya devam edebilir.Bu özellik uzaktan rüzgar çiftlikleri, açık güneş tesisatları ve adalanmış mikrogridler için gereklidir. Ağ boyunca istihbarat dağıtarak tüm enerji sistemi tek bir başarısızlık noktalarına daha az savunmasız hale gelir.

Band Wide and Cost Optimizasyon

Yenilenebilir enerji sistemleri büyük miktarda telemetri verileri üretir. Buluta her şeyi transkript ve genellikle gereksizdir. Fog katmanları agresyon, sıkıştırın ve filtre verileri yerel olarak, yalnızca ilgili öngörüler gönderin. Bu, hücresel veya uydu bant genişliği tüketimini 80-95 ile azaltır, büyük ölçekli bitkiler için önemli operasyonel tasarrufları tercüme eder.

Geliştirilmiş Data Security ve Privacy

Hassas operasyonel verileri - özel kontrol algoritmaları, gerçek zamanlı güç çıkışı veya tarihsel performans gibi - kenar iletim sırasında siber saldırılara maruz kalmalarını azaltır. Fog düğümleri, saldırı tespit sistemleri gibi yerel güvenlik uygulamalarını da çalıştırabilir, ham veri dışsal olarak paylaşmadan. kritik enerji altyapısıyla bu tabakalı güvenlik yaklaşımını birleştirir.

Dağıtılmış Enerji Kaynakları için Uygunluk

Güneş ve rüzgar kabul büyüdükçe, hizmetler milyonlarca dağıtılmış malvarlığı yönetmek zorundadır. Fog Computing operatörlerin daha fazla fog düğümleri ekleyerek izleme ve kontrol etmesini sağlar.Her bir node, yerel bir alt set cihazla çalışır, merkezi bir sunucunun şişenden kaçınır.Bu model daha dayanıklı ve esnek bir ızgaraya geçiş destekler.

Fog Computing Uygulama için Zorluklar ve Dikkatler

Edge'de Güvenlik Endişeleri

fog hesaplamaları bazı şekillerde veri güvenliğini geliştirirken, yeni saldırı yüzeylerini de tanıtmaktadır. Fog düğümleri fiziksel olarak tampering için maruz kalabilir ve yazılımları sürekli olarak açıklığa kavuşturulmalıdır. Enerji şirketleri tüm fog cihazları için güçlü bir kimlik doğrulama, şifreleme ve uzaktan attestation uygulamalıdır.

Yönetim ve Orkeasyon Kompleksi

Geniş bir coğrafi alanda yüzlerce veya binlerce fog düğümü yönetmek, sağlam orkestrasyon araçları gerektirir. Operatörlerin dağıtım, izleme, güncelleme ve satın alma düğümleri güvenilir bir şekilde.Suçta Kubernetes gibi çözümler ortaya çıkıyor, ancak operasyonel yük ekliyorlar. Standartlaştırmalar ve veri modelleri hala gelişmektedir, bu da satıcı kilitlemeye yol açabilir.

Legacy Systems ile entegrasyon

Mevcut birçok yenilenebilir enerji santralleri, mevcut kontrolleri yerine eski denetçi kontrol ve veri satın alma (SCADA) sistemlerini kullanıyor, çoğu zaman dağıtılmış bilgisayar için tasarlanmış değildir. Retrofitting fog düğümleri protokol çevirisi ve kesintilerden kaçınmak için fag düğümleri gerekir.

Sis Nodes'in Güç Tüketimi

Fog düğümleri elektrik enerjisini tüketmektedir.In off-grid veya uzaktan yenilenebilir kurulumlar için, enerji yükü en aza indirmek zorundadır. Düşük güç işlemcilerinde ve enerji harcama teknikleri bu konuyu ele alıyor. fog düğümleri otururken, tasarımcılar mevcut yerel güçle yerlere öncelik vermeli, örneğin 24V tedarik eden inverter kabinleri.

Yenilenebilir Enerjide Fog Computing'in Geleceği

5G ağlarıyla fog hesaplamasının yakınlaştırılması, yapay zeka ve dijital ikiz teknoloji, yenilenebilir enerji sistemleri için yeni optimizasyon seviyelerini açacak. 5G'nin ultra değerli düşük seviyeli iletişim (URLLC) fog-to-fog koordinasyonunu artıracak, otonom mikrogridlerin kaynakları gerçek zamanlı olarak paylaşmalarına izin verecek.

Dijital ikizler - gerçek ekipmana etki yapmadan operatörlerin kontrol stratejileri test etmesine izin verir - akıllı şebekenin bir parçası olabilir, on binlerce dağıtılmış yenilenebilir enerji kaynağının bir araya gelmesini sağlar.

Endüstri standartları da maturing. IEEE P1934 standart fog hesaplaması ve Endüstriyel İnternet Konsülatörünün referans mimarisi, farklı satıcılar arasındaki entegrasyon, farklı satıcılar arasındaki entegrasyon, yenilenebilir enerji operatörleri için toplam mülk maliyetini azaltacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Fog Computing, yenilenebilir enerji sektörü için dönüştürücü bir teknoloji olarak ortaya çıktı. kenardaki verileri işlemeye göre, geç kalmış enerji sistemlerinin temel zorluklarını ele alıyor ve bulut-sadece yaklaşımlara yol açan gerçek dünya vaka çalışmaları, güneş enerjisi santralinin yukarıda açıklanan şekilde, somut faydaları doğrulamaktadır: daha düşük maliyetler, daha yüksek verimlilik ve daha fazla esneklik.

İzleme ve kontrol altyapılarını modernize etmek isteyen operatörler ve hizmetler, stratejik bir yatırım olarak bilgisayarları değerlendirmeli. Uygulama sorunları var olsa da, özellikle de şebeke istikrarı ve dekarbonizasyonunun kritik olduğu bir çağda, çevreleme fog hesaplamaları, yarının merkezi olmayan, akıllı enerji peyzajı ile gelişmeleri için kritik önem taşıyor.