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能源、生態(tài)雙重危機之下，“雙碳”目標在全球范圍內(nèi)形成高度共識，全球能源結(jié)構(gòu)加速向可再生能源轉(zhuǎn)型，光伏/風電成為可再生能源的主力軍。在過去十幾年，我國的能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；陌l(fā)展，比如“光伏能源”，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電力、農(nóng)業(yè)、市政照明等領(lǐng)域。截止2022年6月底，我國光伏累計并網(wǎng)容量高達3.36億千瓦，兩年保持了50GW以上的增長速度，預(yù)計2035年國內(nèi)光伏發(fā)電裝機將超過3000GW，占全國發(fā)電總裝機的49%，成為裝機規(guī)模最大的發(fā)電類型。?
但隨著光伏發(fā)電裝機規(guī)模的快速增長，因此產(chǎn)生的人力成本及運維挑戰(zhàn)也直線上升，以光伏發(fā)電站為例，對大量鋪設(shè)的太陽能板進行巡檢，難度相當高，主要原因如下：?
- 維護成本高：太陽能板大面積鋪設(shè)于戶外，常年暴露且受自然腐蝕影響導(dǎo)致設(shè)備易損壞，人員維護難度高，成本也隨之上漲；?
- 人工排查效率低：鋪設(shè)面積大，人工采集數(shù)據(jù)困難，且無法有效進行遠程監(jiān)控設(shè)備故障和實時報警，事故安全隱患大；?
- 運維方式落后：光伏設(shè)備的全生命周期管理壓力大，因故障導(dǎo)致光伏電站的停機率高，傳統(tǒng)運維方式亟需升級。?
因此，各地政府、各行業(yè)領(lǐng)域都在積極探索更低成本、更高價值的智能光伏解決方案，如：通過無人機、機器人，智能攝像頭等數(shù)字化方案幫助政府、企業(yè)實現(xiàn)智能化巡檢，在減少巡檢成本的基礎(chǔ)上，讓巡檢過程更加安全高效。?
因諾航空科技有限公司（簡稱：因諾科技）是國內(nèi)領(lǐng)先、多融合應(yīng)用的空基一體化飛行機器人數(shù)字化設(shè)備及專業(yè)解決方案的提供商及行業(yè)引領(lǐng)者，打造了行業(yè)端到端的工業(yè)級無人機整體解決方案及平臺，致力于為石油、電力、環(huán)保、水利、科研、交通、消防、應(yīng)急救援以及其他領(lǐng)域提供行業(yè)更專業(yè)的無人飛行器應(yīng)用解決方案與服務(wù)，解決行業(yè)核心痛點問題、提高工作效率、節(jié)省經(jīng)濟成本、增強行業(yè)智能化水平，開創(chuàng)“行業(yè)+科技”的新局面。?
針對光伏電站組件多、占地面積廣等特征，因諾科技自主研發(fā)的光伏智能巡檢平臺可通過無人機進行廣泛的光伏電站圖像數(shù)據(jù)采集，并通過軟件算法對這些采集而來的數(shù)據(jù)進行智能化分析，更高效率地判斷電站健康狀況并及時預(yù)警、提示下一步動作，實現(xiàn)光伏電站檢測區(qū)域的快速集中巡檢。?
要實現(xiàn)如上所說的精細化管理及自動化巡檢，需要完成從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析的一整套流程，在龐大的光伏組件陣列規(guī)模下，其數(shù)據(jù)量和計算量不可小覷，承載因諾科技光伏智能巡檢平臺的底層IT基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)也面臨諸多挑戰(zhàn)：?
- 海量數(shù)據(jù)：光伏電站具有范圍大、分布廣的特點，大部分電站組件數(shù)量高達幾十萬甚至幾百萬，對應(yīng)數(shù)據(jù)庫存儲的組件坐標數(shù)據(jù)更是數(shù)倍于組件數(shù)量；?
- 高并發(fā)：在前端瀏覽數(shù)據(jù)時，如：地圖瓦片、傾斜攝影、點云數(shù)據(jù)等都需要在極短時間內(nèi)請求大量的地圖數(shù)據(jù)，地圖數(shù)據(jù)服務(wù)的并發(fā)量平均可達10W+/秒；?
- 高可靠：智能巡檢平臺對數(shù)據(jù)可靠性要求非常高，尤其是采集端的無人機涵蓋的實時數(shù)據(jù)，涉及飛行安全和人員安全，不允許有任何丟失和中斷；而狀態(tài)數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)的接收和控制指令的下發(fā)也至關(guān)重要，服務(wù)一旦宕機，控制指令無法下發(fā)，此時會造成無人機懸停或返航無法完成飛行任務(wù)，甚至會有掉落風險。鯤鵬平臺天生的多核多并行能力，能夠很好的滿足光伏智能巡檢平臺的算力需求，同時提供完善的生態(tài)配套，比如鯤鵬DevKit開發(fā)套件實現(xiàn)應(yīng)用的快速遷移、開發(fā)編譯和調(diào)優(yōu)，實現(xiàn)應(yīng)用的快速創(chuàng)新?；诖耍蛑Z科技與鯤鵬達成了合作意愿，選擇鯤鵬作為「光伏智能巡檢平臺」的數(shù)字底座。
【光伏智能巡檢平臺系統(tǒng)架構(gòu)】?
遷移：基于鯤鵬DevKit 2人天/應(yīng)用快速遷移光伏智能巡檢平臺?
在項目初期，因諾科技的技術(shù)人員使用鯤鵬DevKit代碼遷移工具將光伏智能巡檢平臺的平臺巡檢任務(wù)及故障診斷兩大關(guān)鍵模塊快速遷移到鯤鵬。通過代碼遷移工具自動識別其涉及源文件22個，共計1331行代碼，通過工具自動給出修改建議并自動替換，原計劃手動遷移大約需要7人天才能完成的工作，在鯤鵬DevKit幫助下2人天就完成了兩大核心模塊的遷移，極大提高了遷移適配效率。?
【鯤鵬DevKit代碼遷移工具掃描獲取遷移報告】?
開發(fā)&調(diào)優(yōu)：基于DevKit高效開發(fā)光伏組件數(shù)據(jù)計算模塊，性能提升44% ?
遷移完成之后，為應(yīng)對實時計算、智能檢測等場景需求，因諾科技需要在鯤鵬平臺上新開發(fā)光伏組件數(shù)據(jù)計算模塊，該模塊作為光伏智能巡檢平臺的核心組件，用于展示場站態(tài)勢，為組件定位提供有效的數(shù)據(jù)支撐，由于涉及大量數(shù)據(jù)的解析檢測，并需要實時完成多級任務(wù)下的快速決策，所以對性能要求極高。?
基于上述挑戰(zhàn)，為了提升編譯效率，技術(shù)人員在編譯的過程中將之前的OpenJDK換成了鯤鵬提供的畢NJDK。畢NJDK在鯤鵬架構(gòu)中提供了更強的版本穩(wěn)定性、優(yōu)化了GC垃圾回收機制，提升了加解密性能。?
同時，因為光伏智能巡檢平臺在featurelist和批量獲取任務(wù)圖像數(shù)據(jù)方面經(jīng)常會存在性能瓶頸。因此，在編譯完成后，開發(fā)人員還使用了鯤鵬DevKit性能分析工具針對巡檢任務(wù)、故障診斷等關(guān)鍵模塊——進行了性能調(diào)優(yōu)，分析并逐一解決了熱點函數(shù)、線程調(diào)用等瓶頸問題，實現(xiàn)整體性能的提升，具體體現(xiàn)如下：?
- 系統(tǒng)性能分析：通過對CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤使情況分析，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器CPU使用率占比很高，并且進程在不同的核上來回進行切換，基于優(yōu)化建議改進程序，將進程與物理核進行綁定，減少跨numa節(jié)點帶來的性能損失。?
- Java性能分析：結(jié)合平臺的Java方法采樣、線程轉(zhuǎn)儲、老年代對象采樣等多種采樣分析方式，經(jīng)過調(diào)整垃圾回收器的配置策略，有效改善了查詢業(yè)務(wù)的吞吐量。?
【通過鯤鵬DevKit優(yōu)化（編譯器替換+調(diào)優(yōu)）光伏組件數(shù)據(jù)計算模塊的性能對比】?
通過上述的優(yōu)化分析，對比鯤鵬DevKit優(yōu)化前，平臺在AI輔助檢測定位、數(shù)字電站可視化等方面的效率得到極大提升，featurelist前期響應(yīng)時間為1033.25ms，調(diào)優(yōu)后時間縮短至606.73ms，整體提升41.28%；獲取任務(wù)圖像前期響應(yīng)時間為1369.39ms,調(diào)優(yōu)后時間縮短至606.73ms，整體提升44.5%。通過提升光伏組件數(shù)據(jù)計算模塊的性能，使得光伏智能巡檢平臺能夠有效降低運維成本及發(fā)電量損失，更精準高效的提升巡檢效率，進一步優(yōu)化了前端數(shù)據(jù)加載速度和用戶體驗。 ?
目前因諾科技「光伏智能巡檢平臺」已經(jīng)在全國多省市落地。該方案也在鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽2022全國總決賽初創(chuàng)應(yīng)用賽道獲得了金獎榮譽。這不僅驗證了該平臺的高性能、高兼容性、完整性和成熟度等技術(shù)優(yōu)勢，也標志著因諾科技的光伏智能巡檢平臺在鯤鵬計算應(yīng)用創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)融合、市場應(yīng)用方面達到領(lǐng)先水平。?
作為鯤鵬計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)重要伙伴，因諾科技已與古都鯤鵬生態(tài)創(chuàng)新中心建立長期合作關(guān)系，配合鯤鵬計算的強大應(yīng)用開發(fā)能力提升計算與開發(fā)效率，推動更多創(chuàng)新應(yīng)用的產(chǎn)生，幫助光伏電站在管理運營上更進一步。?
未來，鯤鵬將繼續(xù)堅持“硬件開放、軟件開源、使能伙伴，發(fā)展人才”的生態(tài)策略，通過最新的技術(shù)使能伙伴聯(lián)合創(chuàng)新，打造更具競爭力的行業(yè)解決方案，促進千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。?
鯤鵬原生開發(fā)是指使用鯤鵬DevKit的原生開發(fā)能力，如鯤鵬開發(fā)框架（含場景化SDK）、編譯調(diào)試工具、云測服務(wù)、調(diào)優(yōu)&診斷工具等，在鯤鵬平臺上開發(fā)新軟件/新功能，充分發(fā)揮鯤鵬架構(gòu)優(yōu)勢，從而獲得開發(fā)效率/運行性能提升。未來，鯤鵬DevKit將持續(xù)增強開發(fā)體驗、優(yōu)化工具能力，提升鯤鵬開發(fā)效率，促進千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。?
當前標題：基于鯤鵬DevKit原生開發(fā)光伏智能巡檢平臺，性能提升44%
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