基于Web Services的煤礦信息整合平臺設(shè)計(jì)

孫學(xué)軍

（中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院，河南鄭州 450000）

基于Web Services的煤礦信息整合平臺設(shè)計(jì)

孫學(xué)軍

（中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院，河南鄭州 450000）

煤礦信息化階段性特點(diǎn)決定了煤炭企業(yè)各種應(yīng)用系統(tǒng)之間存在著數(shù)字鴻溝和信息孤島。采用Web Services技術(shù)構(gòu)建煤礦綜合信息平臺，有效整合煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)、管理自動化系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)及生產(chǎn)調(diào)試系統(tǒng)的信息資源，為煤礦安全生產(chǎn)和科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支持。

信息整合;Web Services;煤礦信息化

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤炭行業(yè)信息化程度有了很大的提升，在生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等各個(gè)層次、各個(gè)環(huán)節(jié)逐步開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)，井下許多生產(chǎn)設(shè)備已處于監(jiān)控之中，而且這些設(shè)備的監(jiān)控信息也已通過網(wǎng)絡(luò)從井下傳送到井上，在相關(guān)工控機(jī)上可以查看。但監(jiān)控子系統(tǒng)之間、監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及與生產(chǎn)調(diào)試系統(tǒng)之間存在數(shù)字鴻溝，即信息互不相通，導(dǎo)致無法將管理與生產(chǎn)監(jiān)測信息緊密結(jié)合起來。

從系統(tǒng)集成的角度來看，煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)、管理自動化系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)之間尚沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各廠家大多自行制定傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)，各子系統(tǒng)之間不能互通和兼容，存在“信息孤島”現(xiàn)象，信息資源難于共享。Web Service技術(shù)建立在標(biāo)準(zhǔn)性與開放性基礎(chǔ)之上，徹底打破了以前封閉式的實(shí)現(xiàn)方法，其跨平臺、跨語言的優(yōu)勢讓客戶可以無縫地獲取所需的應(yīng)用，達(dá)到資源效率的最大化。

1 煤礦信息資源整合目標(biāo)

煤礦的信息化建設(shè)的總體目標(biāo)是:以信息安全為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)獲取和整合為核心，面向決策支持，面向職工服務(wù)。

1.1 面向決策支持

煤礦信息資源整合的目標(biāo)要面向決策層，提高決策層的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，為煤礦的發(fā)展提供科學(xué)的規(guī)劃和宏觀調(diào)控。具體地說，面向決策支持的功能主要包括以下3個(gè)方面:

（1）有效的數(shù)據(jù)獲取與整合 建立有效的數(shù)據(jù)獲取與整合平臺的主要目的是通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)表示與整合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對各類安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一共享，提高煤礦信息資源的利用率。由于煤礦在前期信息化建設(shè)過程中所采用的應(yīng)用平臺、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)格式等往往各不相同，極大地影響了礦山數(shù)據(jù)信息的共享和利用，因此，在煤礦信息化建設(shè)中實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)獲取與整合是十分必要的。

（2）先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘與分析 煤礦信息資源整合要建立先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘和分析系統(tǒng)，其主要目的在于通過先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對各類煤礦數(shù)據(jù)資源的綜合分析與處理，為決策層的科學(xué)決策提供全方位的參考。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的全面采用將有效地提高對現(xiàn)有政務(wù)數(shù)據(jù)資源的利用深度和廣度。

（3）有效的授權(quán)與高效辦公 煤礦信息資源整合要建立基于有效授權(quán)機(jī)制基礎(chǔ)上的高效的辦公系統(tǒng)，有效授權(quán)機(jī)制將為電子化的辦公業(yè)務(wù)流程提供靈活而嚴(yán)格的控制，而在此基礎(chǔ)上建立的辦公系統(tǒng)則將有效地提高各部門辦公業(yè)務(wù)處理的效率以及決策處理的能力。

1.2 面向職工服務(wù)

面向職工服務(wù)是目前煤礦信息化發(fā)展和建設(shè)的主流趨勢，是信息化建設(shè)面向決策支持功能的根本目的，因而也是煤礦信息化建設(shè)的重點(diǎn)之一。面向職工服務(wù)，讓職工更好地參與到煤礦安全生產(chǎn)過程之中，為煤礦安全水平的提高，奠定社會基礎(chǔ)。

1.3 以數(shù)據(jù)獲取和整合為核心

煤礦信息資源整合將以數(shù)據(jù)獲取和整合為核心，通過對現(xiàn)有各子系統(tǒng)中信息和數(shù)據(jù)資源的全面、有機(jī)整合，為決策支持以及對外公眾服務(wù)提供全面的支持。數(shù)據(jù)獲取包括兩方面的含義:一是子系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集與獲取;二是子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的采集和共享。在決策支持方面，將通過對各類政務(wù)資源的深度挖掘和綜合分析來為科學(xué)決策提供支持。而在對外公眾服務(wù)方面，則將主要通過對各類政務(wù)資源及相關(guān)公眾信息的挖掘處理來提供更好的公眾服務(wù)。煤礦信息資源整合將對各類社會資源、自然資源和人才資源進(jìn)行綜合管理、合理配置和有機(jī)整合，充分發(fā)揮各類資源的作用與效益，為煤礦全面協(xié)調(diào)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。

2 煤礦信息整合的方法和模式

一個(gè)良好的應(yīng)用架構(gòu)，必須以業(yè)務(wù)為主導(dǎo)，在煤礦信息整合平臺集成架構(gòu)設(shè)計(jì)之初，必須明確系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程特性和通用的業(yè)務(wù)流程。從平臺建設(shè)入手，設(shè)計(jì)集成架構(gòu)而不是應(yīng)用架構(gòu)，以創(chuàng)新的方式迅速重新組合，改進(jìn)原有的流程，從而形成新的流程。

從企業(yè)級架構(gòu)來看，應(yīng)用系統(tǒng)集成與整合已經(jīng)是局部應(yīng)用系統(tǒng)向前發(fā)展的下一個(gè)階段，系統(tǒng)集成通俗一點(diǎn)來講應(yīng)該是業(yè)務(wù)的集成，系統(tǒng)的整合則是對信息的整合。數(shù)據(jù)與集成與整合從展現(xiàn)上來看主要通過門戶來進(jìn)行的，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的集中管理，而數(shù)據(jù)層面則主要是通過數(shù)據(jù)共享和流程控制來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的利用和處理。

2.1 整合方法

系統(tǒng)整合的主要方法有2種:一種是直接建立應(yīng)用系統(tǒng)之間通道;另一種辦法是建立集成中心，在集成中心建立起邏輯關(guān)系，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息共享和業(yè)務(wù)之間的流轉(zhuǎn)。

2.2 整合模式

數(shù)據(jù)整合是解決數(shù)據(jù)孤島和加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享問題的主要方法，通常有以下集成方式:

（1）保留用戶現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)，定期實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)與集成平臺的數(shù)據(jù)同步。

（2）將用戶的數(shù)據(jù)一次性導(dǎo)入信息集成系統(tǒng)，利用平臺構(gòu)建工具 （如系統(tǒng)構(gòu)建、模塊管理、流程管理、代碼管理等）構(gòu)建相關(guān)的模塊，將用戶的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，拋棄原有的系統(tǒng)。

（3）在集成系統(tǒng)中創(chuàng)建用戶應(yīng)用系統(tǒng)的邏輯控制結(jié)構(gòu)，從而使集成系統(tǒng)通過邏輯控制結(jié)構(gòu)訪問用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)維護(hù)還在用戶的應(yīng)用系統(tǒng)中。

2.3 整合的層次與深度對比

應(yīng)用系統(tǒng)的整合從簡單到復(fù)雜，包括5個(gè)層面，即統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一身份、統(tǒng)一應(yīng)用、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫以及統(tǒng)一系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 應(yīng)用系統(tǒng)整合程度

在圖1中，煤礦信息整合主要包括5方面的內(nèi)容，根據(jù)整合程度由低到高依次為門戶統(tǒng)一、身份統(tǒng)一、權(quán)限規(guī)劃、綜合數(shù)據(jù)中心建立和業(yè)務(wù)子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)等5個(gè)層面。

3 煤礦信息整合主要技術(shù)

3.1 Web Service技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子商務(wù)技術(shù)的發(fā)展，以及可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML作為一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式被廣泛的接受，一種新的技術(shù)構(gòu)架Web Service技術(shù)已迅速成為應(yīng)用集成發(fā)展的重點(diǎn)。Web Service技術(shù)建立在標(biāo)準(zhǔn)性與開放性基礎(chǔ)之上，使用不同語言開發(fā)、運(yùn)行在不同平臺上的客戶可以通過Web Service技術(shù)無縫地獲取所需的應(yīng)用，達(dá)到資源效率的最大化。構(gòu)筑Web Service技術(shù)的主要成員有XML Schema，SOAP，WSDL和UDDI，都是完全基于新一代Internet種子技術(shù)XML。

3.2 RBAC的權(quán)限模型

RBAC權(quán)限模型即實(shí)現(xiàn)基于Role的訪問控制系統(tǒng)，符合NIST RBAC參考模型。即將任何受訪問控制的對象抽象為資源，對資源可以進(jìn)行屬性的定義。同時(shí)，定義用戶角色，用戶角色即為用戶同最終資源的結(jié)合點(diǎn)，均是多對多的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)的權(quán)限分配和撤消權(quán)限。

3.3 單點(diǎn)登錄技術(shù)

單點(diǎn)登錄 （Single Sign On）簡稱為SSO，是目前比較流行的企業(yè)業(yè)務(wù)整合的解決方案之一。SSO的定義是在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶只需要登錄一次就可以訪問所有相互信任的應(yīng)用系統(tǒng)。

4 煤礦信息整合的內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)

煤礦現(xiàn)有各個(gè)系統(tǒng)從應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)存儲等方面自成體系，互相之間缺乏關(guān)聯(lián)，形成“信息孤島”。

主要體現(xiàn)為:沒有統(tǒng)一的門戶、沒有統(tǒng)一的權(quán)限、沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲、沒有統(tǒng)一規(guī)范和安全體系、沒有統(tǒng)一中間件調(diào)用。單個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用過程中系統(tǒng)的維護(hù)成本居高不下，數(shù)據(jù)不能共享，系統(tǒng)的利用率低下。

在煤礦信息系統(tǒng)整合中，為使系統(tǒng)達(dá)到整合的目標(biāo)，需要分2步走:第1步梳理各系統(tǒng)的關(guān)系，構(gòu)建各系統(tǒng)之間的基礎(chǔ)資源符合整合的要求;第2步進(jìn)行軟件整合。

4.1 總體架構(gòu)

通過對煤礦現(xiàn)有系統(tǒng)的有效梳理，煤礦信息資源整合從以下幾個(gè)層次漸進(jìn)實(shí)施:

（1）設(shè)備層 是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和硬件基礎(chǔ)，通過技術(shù)整合，最終形成煤礦信息共享的2個(gè)基本網(wǎng)絡(luò):工業(yè)以太網(wǎng)、局域網(wǎng)。

（2）控制層 主要整合現(xiàn)有的綜合自動化子系統(tǒng)的采集，處理，畫面展示層。

（3）MES層 綜合自動化子系統(tǒng)信息發(fā)布，分析，決策層。

（4）管理層 各應(yīng)用管理系統(tǒng)。

（5）門戶平臺 展現(xiàn)給操作者的窗口平臺。

（6）提取公共平臺 公共平臺的提取將服務(wù)于MES層、控制層、管理層的各系統(tǒng)，同時(shí)也是新的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)依據(jù)。

整合后的煤礦信息平臺的應(yīng)用框架如圖2。

圖2 煤礦綜合信息化平臺

4.2 整合的主要內(nèi)容

（1）門戶定位 煤礦信息門戶是整個(gè)企業(yè)基于互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)統(tǒng)一入口，通過這個(gè)統(tǒng)一入口，不同用戶對象能夠?qū)崿F(xiàn)對煤礦企業(yè)內(nèi)部資源的有效訪問。門戶可以理解為EIP+EAP+ECP。另外，從用戶對象上來分，門戶又可以分為B2B的門戶、B2E的門戶、B2C的門戶，EIP企業(yè)統(tǒng)一信息門戶平臺主要針對B2E的門戶。門戶主要幫助提供一個(gè)統(tǒng)一的、個(gè)性化的訪問入口，以實(shí)現(xiàn)對于企業(yè)內(nèi)部的應(yīng)用、內(nèi)容、流程以及人的訪問。企業(yè)統(tǒng)一信息門戶是整個(gè)IT系統(tǒng)的統(tǒng)一訪問入口。前端的各種用戶，包括業(yè)務(wù)部門的用戶，內(nèi)容管理的用戶，門戶管理的用戶，以及其他的一些角色的用戶通過門戶這個(gè)統(tǒng)一的平臺，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的訪問。

（2）統(tǒng)一用戶 統(tǒng)一原有各系統(tǒng)存在用戶，綜合信息平臺的構(gòu)建，保證每人只需要一個(gè)用戶名即可訪問登陸權(quán)限內(nèi)的所有子系統(tǒng)。統(tǒng)一用戶的實(shí)現(xiàn)主要由系統(tǒng)整合平臺來實(shí)現(xiàn)，平臺提供一個(gè)統(tǒng)一的用戶名/密碼，在各個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng) （井上、井下、異網(wǎng)等）接入整合平臺時(shí)，通過平臺提供的用戶映射和身份對應(yīng)功能即可完成統(tǒng)一用戶的配置。再利用單點(diǎn)登陸和統(tǒng)一的認(rèn)證訪問技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)用此唯一的用戶名/密碼自動登陸訪問權(quán)限內(nèi)的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，并且在各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)切換時(shí)，只需要要一次登陸，不需要重復(fù)登陸。

（3）分級授權(quán) 采用基于角色的權(quán)限管理策略，一個(gè)用戶可以擁有多種角色，每種角色擁有多種權(quán)限，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)能夠提供靈活的權(quán)限管理功能。采用集中授權(quán)與分級授權(quán)相結(jié)合的方式，系統(tǒng)管理員可以統(tǒng)一給應(yīng)用系統(tǒng)用戶授權(quán)，也可以由各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理員進(jìn)行相應(yīng)業(yè)務(wù)授權(quán)管理，以滿足不同規(guī)模、不同應(yīng)用的權(quán)限管理需求。

（4）統(tǒng)一認(rèn)證 應(yīng)用系統(tǒng)的集成最主要表現(xiàn)在統(tǒng)一的身份認(rèn)證和單點(diǎn)登陸。采用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)的目錄服務(wù)技術(shù)，主要是為了實(shí)現(xiàn)管理平臺信息及數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理和維護(hù)，發(fā)布管理服務(wù)平臺所屬各類應(yīng)用模塊、資源信息;提供相應(yīng)各類應(yīng)用模塊的檢索、登錄功能，結(jié)合統(tǒng)一的用戶、權(quán)限管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用資源的統(tǒng)一管理、調(diào)度和維護(hù)，并實(shí)現(xiàn)較為完善的基于角色的功能模塊控制任務(wù)。管理平臺的功能模塊和數(shù)據(jù)資源可根據(jù)統(tǒng)一的目錄體系進(jìn)行裁減、修改和使用。

（5）統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心 數(shù)據(jù)中心是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中的核心，記錄的是共享數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，主要作用:為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如干部任免模塊中需要人員的基本信息，則可以從數(shù)據(jù)中心中將基本數(shù)據(jù)拿到業(yè)務(wù)庫中使用;為AD或CA中心提供數(shù)據(jù)源，身份認(rèn)證中心的用戶信息可以從人事基礎(chǔ)庫中獲得;為領(lǐng)導(dǎo)查詢或者決策支持系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心記錄了需要共享和供領(lǐng)導(dǎo)查詢的數(shù)據(jù)，可以使用一個(gè)BI工具，對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)提供決策支持;關(guān)聯(lián)調(diào)用集成層中的業(yè)務(wù)模塊注冊系統(tǒng)記錄，能夠按人查看與相關(guān)人員有關(guān)的各種業(yè)務(wù)情況;關(guān)聯(lián)集成層的報(bào)表中心工具，完成各種統(tǒng)計(jì)工作;所有人員、機(jī)構(gòu)等共享數(shù)據(jù)的主鍵在整個(gè)系統(tǒng)中，包括業(yè)務(wù)系統(tǒng)中必須是唯一的。

（6）資源共享 系統(tǒng)抽取管理中的職能，梳理和開發(fā)各種業(yè)務(wù)需求，根據(jù)實(shí)現(xiàn)情況對這些功能進(jìn)行配置及管理，從而使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，不斷滿足流程重組和組織分工。

（7）業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)應(yīng)用分離 在應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)過程中，最重要的目的是能夠提供決策支持，而決策支持需要大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過直接錄入數(shù)據(jù)，也可以通過業(yè)務(wù)過程來生成數(shù)據(jù)。但是，由于業(yè)務(wù)處理具有獨(dú)立性，因此，一個(gè)優(yōu)良的系統(tǒng)應(yīng)該將業(yè)務(wù)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分離。

4.3 信息整合的實(shí)現(xiàn)

（1）采用Web Services技術(shù)構(gòu)建公共應(yīng)用平臺整合職工醫(yī)療養(yǎng)老系統(tǒng)、局域網(wǎng)內(nèi)部辦公系統(tǒng)、應(yīng)急救援系統(tǒng)。

（2）通過iFix的B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行分布或者通過Proficy Portal進(jìn)行發(fā)布，發(fā)布的結(jié)果利用頁面嵌入等技術(shù)進(jìn)行整合。實(shí)現(xiàn)提升自動化系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、運(yùn)輸自動化系統(tǒng)、產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、礦壓監(jiān)控等綜合自動化系統(tǒng)的整合。

（3）對于其他現(xiàn)有集團(tuán)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)接入、統(tǒng)一用戶和認(rèn)證訪問，并實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄以便通過綜合信息平臺提供的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)入口快捷進(jìn)入。

5 結(jié)束語

利用Web Services技術(shù)建構(gòu)的煤礦信息整合平臺，可以對煤礦現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，管理信息系統(tǒng)以及其他和煤礦相關(guān)的系統(tǒng)信息進(jìn)行無縫整合，大大提高信息共享度，降低煤礦經(jīng)營管理成本，并能為煤礦決策層的戰(zhàn)略決策提供數(shù)據(jù)支持。

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Information Integration Platform Design for Coal Mine Based on Web-services

SUN Xue-jun

（Information Commerce School，Zhongyuan Institute of Technology，Zhengzhou 450000，China）

The characteristic of informatization phrase of coalmine determined data gap and information isletexistbetween all kinds of application systems of coal enterprises.This paper applied Web Services technology to constructing comprehensive information platform of coalmine.In this platform，mining system，management automation system，safetymonitoring system and mining debugging system of coalmine were integrated effectively.It provided data support for safemining and scientific decision of coalmine.

information integration;Web Service;informatization of coalmine

TD393.072

A

1006-6225（2011）04-0029-04

2011－05－06

河南省高等院校自然科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目 （2009C630003）

孫學(xué)軍 （1971－），男，河南南陽人，講師，主要研究企業(yè)信息化與電子商務(wù)。

［責(zé)任編輯:施紅霞］