极端天气状况正在成为常态。飓风、风暴、热浪、洪水和干旱持续威胁着美国及全球范围内的关键基础设施、住宅、民生和生命安全。
热浪和干旱是致死率第二高的天气类别，会造成关键基础设施不稳定、电力线效率下降、热垂弛以及变压器过载，进而可能导致限电或关键系统自动关闭。美国网络安全和基础设施安全局（CISA）记录显示，2023年是美国129年气象记录中“第五炎热的年份”。
评论观点
随着高温天数和峰值高温状况逐年上升，全美范围内热浪演变为热穹顶现象已逐渐成为每年都会发生的情况。
关键基础设施运行监测解决方案
根据N1Critical的统计数据，医疗机构运营中断的成本超过“每小时60万美元（每分钟7500美元）”，这包括延迟救治、紧急转诊（每小时8000至13000美元）以及手术量损失。制造企业的运营中断平均每小时成本约为26万美元，主要来自“生产线停工和人力闲置”。数据中心的停机成本则在“每小时30万至54万美元（每分钟9000美元）”之间，主要由客户流失、数据恢复和服务等级协议（SLA）违约金所驱动。
为维持不间断运行，关键基础设施机构需要能够对机电系统中所有关键组件进行主动监测和告警的解决方案。持续监测能为工程师和运营人员提供设备与系统的实时视图，确保无论室外条件如何都能保持最佳运行状态。
工业物联网（IIoT）和SCADA平台使团队能够随时间推移监测和分析来自不同来源的数据，通过实时告警和可操作的洞察加快战术性设备维修，无需进行现场人工设备和系统检查。实时数据报告还有助于在设备故障发生前检测并处理偏离标准状态的异常情况。这使工程师和运营人员能够根据需要主动调配资源，防止停机发生。
极端高温威胁电网稳定性
极端高温不仅将用电需求推至历史新高，还会严重拉紧电网各个环节。持续攀升的温度会影响整个基础设施生态系统，从发电厂一直延伸到本地配电线路。
当电网承受压力时，需求上升，电网运营商面临近乎创纪录的负荷，系统效率随之下降。随着空调、电动汽车（EV）等高耗能系统在住宅和商业场所中持续运行，用电量激增，加大了电网的负担。长时间高温还会降低输电线路、变压器和变电站的效率，而这些设备需要消耗更多能量来为室内温度敏感的工业冷却系统供电。
今年7月，据《每小时电网监测报告》数据显示，负责德克萨斯州大部分地区输电的区域性输电组织——德州电力可靠性委员会（ERCOT）的每小时峰值负荷打破了91.1吉瓦（GW）的纪录。服务于13个中大西洋州6700万用户的PJM互联电网报告称，7月2日晚6点左右的用电需求达到162吉瓦——这是PJM历史上记录到的第二高水平。
为避免停电，全美各地的地方公用事业公司和合作社都发布公众提醒，要求用户在午后和晚间用电高峰时段停止使用大型电器并节约用电。商业用户也被要求、在某些情况下被强制要求在高峰时段削减负荷。美国能源部已授权发布紧急指令，允许电网运营商在宣布严重紧急警报之前，指示数据中心等大型用电单位切换至备用供电。
关键基础设施的预防性保障措施
面对频繁且持续时间更长的热浪，各机构必须考虑能够在多个站点、现有系统和设备之间无缝集成的综合监测系统。为避免高昂的代价，运营人员可以对新老设备、系统和装置进行预防性维护，提前消除重大故障风险和高成本停机隐患。
冷却系统故障可能导致设备过热，进而触发受控关机以防止设备完全损坏。一旦设备停止运行，数据中心、电信塔、公用事业配电中心等场所向终端用户提供的服务将出现延迟，进而中断或延迟银行业务、车辆加油、网络搜索或电器使用等自动化和数字化服务。
持续的热浪还会导致运行系统负荷增加。如果没有对运行参数和故障指标进行持续监测，运营人员将面临更频繁的维护需求和更高的成本。让系统在更高负荷下运行短期内看似是个可行方案，但这会增加能耗，长期来看会导致系统组件过早失效，大幅提高运营成本。
拥有新型机械系统的机构应考虑重新设计方案，以优化系统在更高环境温度下的运行效率。运营人员必须密切监测新安装的高效机械系统，以及现有的暖通空调和冷却系统配置——这些系统若不进行彻底改造，将无法应对持续上升的环境温度。
温度升高会降低风冷冷凝器的效率。由于新型系统运行公差更为严格，其性能会随着环境温度上限的提高而更快下降。为防止热过载，现代设备需要调整制冷剂加注量并精确控制气流。升级风机和风道可以提高风量和散热能力。
负责系统设计的工程师必须结合整体系统能力来考虑设备的局限性。为避免在极端天气条件下出现系统故障，工程师应当采取相应的预防措施。
极端天气状况正日益普遍。在这样的时期保护关键基础设施，可以借助实时数据监测解决方案来实现，该方案能够追踪所有联网设备和系统，并支持提前采取预防措施，确保运营不中断。
——戴夫·沙伊布尔（Dave Schaible）现任Radix IoT首席运营官，在自动化、控制与监测行业拥有三十年从业经验，专注于数据中心和关键任务设施应用领域。
Q&A
Q1：极端高温会对电网造成什么影响？
A：极端高温不仅会将用电需求推至历史新高，还会严重拉紧电网各环节，从发电厂到本地配电线路都会受到影响，导致系统效率下降，变压器过载，甚至引发限电或系统自动关闭。
Q2：数据中心停机会造成多大损失？
A：根据统计数据，数据中心的停机成本在每小时30万至54万美元之间（约每分钟9000美元），主要源于客户流失、数据恢复和服务等级协议违约金等因素。
Q3：如何通过监测系统预防关键基础设施故障？
A：可以采用工业物联网（IIoT）和SCADA平台，对设备和系统进行实时监测与数据分析，提前发现偏离标准状态的异常情况，从而主动调配资源，在设备故障发生前采取预防措施，避免停机。
