基于云計(jì)算技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

趙 冰，郝 偉，郝旺身，董辛?xí)F

（鄭州大學(xué) 振動(dòng)工程研究所，鄭州 450001）

基于云計(jì)算技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng)研究與開發(fā)

趙 冰，郝 偉，郝旺身，董辛?xí)F

（鄭州大學(xué) 振動(dòng)工程研究所，鄭州 450001）

0 引言

設(shè)備管理系統(tǒng)(Equipment Management System,EMS)是以設(shè)備為管理對(duì)象的管理信息系統(tǒng)。目前,國(guó)內(nèi)部分大型企業(yè)已經(jīng)開始逐步實(shí)施EMS系統(tǒng),設(shè)備的信息化管理水平不斷提高。但是相對(duì)于大多數(shù)中小企業(yè)來(lái)說(shuō)組建一個(gè)EMS系統(tǒng)需要架設(shè)服務(wù)器,購(gòu)買軟件等,設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行后還需要專人操作和維護(hù),由此產(chǎn)生的投入成本和維護(hù)成本過(guò)高,大大削弱了中小企業(yè)裝備EMS系統(tǒng)的積極性。

云計(jì)算技術(shù)是近幾年來(lái)蓬勃發(fā)展的一門技術(shù),是對(duì)分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算的進(jìn)一步發(fā)展和商業(yè)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)云計(jì)算可以將計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間這些資源通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行共享,并根據(jù)需求加以分配和利用,從而杜絕資源浪費(fèi),達(dá)到效益最大化[1]。目前Google、IBM、Microsoft等大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都部署有云計(jì)算平臺(tái),供各地用戶分享云計(jì)算帶來(lái)的好處;在病毒防護(hù)領(lǐng)域基于云計(jì)算技術(shù)提出了“云安全”概念,現(xiàn)在部分殺毒引擎已經(jīng)使用了云計(jì)算技術(shù)。本文利用Google公司的“Google應(yīng)用程序引擎”(Google application Engine,GAE)開發(fā)了基于云計(jì)算技術(shù)的設(shè)備管理系統(tǒng),由企業(yè)購(gòu)買軟件使用權(quán),硬件和軟件的維護(hù)與更新分別由云計(jì)算平臺(tái)提供者和軟件開發(fā)者承擔(dān),大大降低了中小企業(yè)的資金投入和人力資源投入,也有效解決了企業(yè)迫切需要的設(shè)備管理需求,為設(shè)備管理系統(tǒng)提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。

1 基于云計(jì)算平臺(tái)設(shè)備管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算是這幾年IT領(lǐng)域的新熱點(diǎn),它的一個(gè)通用定義是將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上,使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù)。目前云計(jì)算包含三個(gè)層次的服務(wù):基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)及服務(wù)(PaaS)、軟件及服務(wù)(SaaS)[2]。在云計(jì)算模式中, 互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算架構(gòu)由“服務(wù)器+客戶端”向“云服務(wù)平臺(tái)+客戶端”演變[3]。云計(jì)算也是一種理念,由云服務(wù)提供商來(lái)提供具體的硬件配置和更新,用戶使用服務(wù)就像使用水和電一樣,只需要一個(gè)終端完成輸入輸出,所有的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理都由網(wǎng)絡(luò)完成,而用戶不必考慮這些數(shù)據(jù)和服務(wù)在什么地方,只要按照流量和服務(wù)向運(yùn)營(yíng)商支付費(fèi)用即可[4]。根據(jù)這一理念,建立一個(gè)基于云計(jì)算的設(shè)備管理系統(tǒng),企業(yè)可以通過(guò)它管理自己的設(shè)備,而不必要自己投資建立專門的設(shè)備管理系統(tǒng),同時(shí)平臺(tái)和軟件都有專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)和更新,這樣大大節(jié)約了企業(yè)投資和維護(hù)設(shè)備管理系統(tǒng)的成本,也會(huì)提高企業(yè)的設(shè)備管理水平。

具體來(lái)說(shuō),運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)建立設(shè)備管理系統(tǒng)有以下優(yōu)勢(shì):

1)經(jīng)濟(jì)性。云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施通常是由第三方提供,用戶不需要為了架設(shè)設(shè)備管理系統(tǒng)而一次性購(gòu)買昂貴的設(shè)備。同時(shí)減少了客戶對(duì)硬件和軟件維護(hù)更新的投入。

2)專業(yè)性。云計(jì)算平臺(tái)由大型IT企業(yè)專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)和更新;設(shè)備管理系統(tǒng)由開發(fā)者根據(jù)企業(yè)反饋信息實(shí)時(shí)維護(hù)和更新;企業(yè)專注于設(shè)備管理應(yīng)用。

3)靈活性。“云”的使用規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮,滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)或減少的需要,同時(shí)又不會(huì)造成資源浪費(fèi)。

4)可靠性。云計(jì)算平臺(tái)由大型專業(yè)IT企業(yè)建立,由大量商用計(jì)算機(jī)組成機(jī)群向用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù),利用多種硬件和軟件冗余機(jī)制,這使得它適合于業(yè)務(wù)連續(xù)性和災(zāi)難恢復(fù)。

5)共享性。眾多用戶分享資源,并且避免單一用戶承擔(dān)較高的費(fèi)用或者資源無(wú)法被充分利用。

綜合以上優(yōu)勢(shì)可知,應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)建立設(shè)備管理系統(tǒng)完全可行,而且與一般的設(shè)備管理系統(tǒng)相比更有利于降低企業(yè)成本,非常適合中小企業(yè)使用。

2 系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

圖1是云計(jì)算模式下設(shè)備管理系統(tǒng)角色關(guān)系圖,圖中平臺(tái)提供者為Google公司的云計(jì)算平臺(tái)GAE。平臺(tái)提供者提供硬件平臺(tái)的同時(shí)負(fù)責(zé)系統(tǒng)和硬件的更新,軟件開發(fā)人員利用硬件平臺(tái)開發(fā)出設(shè)備管理系統(tǒng)平臺(tái)并負(fù)責(zé)軟件更新和維護(hù)。用戶只需要付費(fèi)使用設(shè)備管理系統(tǒng)而并不用考慮硬件和軟件的維護(hù)。

圖1 設(shè)備管理系統(tǒng)角色關(guān)系圖

由于本系統(tǒng)為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,因此采用了B/S三層體系架構(gòu),三層架構(gòu)即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層?？蛻舳送ㄟ^(guò)瀏覽器訪問(wèn)表示層,顯示用戶界面;Web服務(wù)器負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯處理,并且實(shí)現(xiàn)與客戶端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的交互;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。其中Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器通過(guò)GAE平臺(tái)構(gòu)建。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

根據(jù)需求分析,本系統(tǒng)平臺(tái)分為若干個(gè)功能模塊,如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

1)用戶控制管理 系統(tǒng)建立在開放的云計(jì)算平臺(tái)上,基于安全性考慮系統(tǒng)采用授權(quán)訪問(wèn)控制來(lái)對(duì)用戶的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行管理。由軟件提供者給獲得授權(quán)的企業(yè)分配一個(gè)系統(tǒng)管理員用戶,系統(tǒng)管理員用戶可以根據(jù)下屬用戶的工作進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的授權(quán)。企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際賦予下屬用戶一個(gè)或者多個(gè)權(quán)限,形成一個(gè)完整的用戶體系。

2)設(shè)備購(gòu)置計(jì)劃管理 主要管理設(shè)備購(gòu)置的申請(qǐng)、審批和管理。企業(yè)各個(gè)下屬單位購(gòu)置新設(shè)備需要申請(qǐng),填寫申請(qǐng)表等待審批,審批完成后列入購(gòu)置計(jì)劃統(tǒng)一管理。

3)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理 包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)點(diǎn)檢、巡檢等信息的錄入和管理,設(shè)備隱患、故障、事故歷史數(shù)據(jù),反映設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行情況的信息,和可能存在的隱患。

4)設(shè)備檢修管理 主要包含設(shè)備的檢修計(jì)劃,各項(xiàng)設(shè)備的檢修方案,維修費(fèi)用,檢修后效果評(píng)價(jià)等。

5)備件管理 包括備件計(jì)劃,備件采購(gòu)客戶管理,備件倉(cāng)庫(kù)管理,備件統(tǒng)計(jì)等方面。

6)統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理 包括設(shè)備管理部門的各種報(bào)表,通過(guò)網(wǎng)上填寫后保存,并能夠通過(guò)Word或Excel導(dǎo)出。

3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)

根據(jù)需求分析,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包含了設(shè)備編碼表、設(shè)備臺(tái)賬表、用戶分類表、購(gòu)置計(jì)劃表、檢修計(jì)劃表、備件表等20多個(gè)表。

GAE數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)的是數(shù)據(jù)類的對(duì)象(稱為“實(shí)體”),并可以對(duì)某一指定數(shù)據(jù)類的每個(gè)實(shí)體執(zhí)行查詢操作。一個(gè)實(shí)體具有一個(gè)或多個(gè)屬性(若干受支持?jǐn)?shù)據(jù)類型中某一類型的命名值)。屬性可以是對(duì)另一實(shí)體的引用。為了便于建模和查詢處理數(shù)據(jù),GAE數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)通過(guò)使用Java數(shù)據(jù)對(duì)象(JDO)接口實(shí)現(xiàn)。JDO在 Java類(簡(jiǎn)單傳統(tǒng)Java對(duì)象或POJO)上使用批注來(lái)說(shuō)明類實(shí)例如何作為實(shí)體存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中,以及實(shí)體在從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中檢索時(shí)如何重新創(chuàng)建為實(shí)例[5]。

GAE數(shù)據(jù)庫(kù)是一種對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)而不是一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),使用GAE數(shù)據(jù)庫(kù)和使用一般數(shù)據(jù)庫(kù)有所不同,要通過(guò)特殊的辦法在持久對(duì)象之間建模關(guān)系。持久對(duì)象之間的關(guān)系可描述為有主的(其中一個(gè)對(duì)象無(wú)法脫離另一個(gè)而存在)或無(wú)主的(兩個(gè)對(duì)象都可存在,而不管其彼此的關(guān)系)。JDO接口的App Engine實(shí)現(xiàn)可以建模有主的一對(duì)一關(guān)系和有主的一對(duì)多關(guān)系,對(duì)于無(wú)主的關(guān)系可以通過(guò)直接在字段中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)鍵來(lái)管理。

在系統(tǒng)中設(shè)備臺(tái)賬表作為各個(gè)表的核心,記錄著設(shè)備的基本信息。它與其他表有著復(fù)雜的關(guān)系,如:與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)表為有主的一對(duì)一關(guān)系,與設(shè)備檢修表為有主的一對(duì)多關(guān)系,與備件表為無(wú)主的一對(duì)多關(guān)系,等等。創(chuàng)建設(shè)備臺(tái)賬表類的主要代碼如下:

每個(gè)使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的請(qǐng)求都新建一個(gè)PersistenceManager類的實(shí)例,調(diào)用其中方法實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)新對(duì)象。PersistenceManagerFactory實(shí)例的初始化需要時(shí)間。該實(shí)例可存儲(chǔ)在將由多個(gè)請(qǐng)求和多個(gè)類使用的靜態(tài)變量中。簡(jiǎn)單的做法是為靜態(tài)實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的包裝器類PMF。主要代碼如下:

數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作主要通過(guò)JDO包含的查詢語(yǔ)言JDOQL進(jìn)行,它會(huì)抓取指定類型中滿足所有指定條件并按照描述的順序排序的全部實(shí)體。對(duì)象屬性的更新通過(guò)對(duì)照鍵值來(lái)操作,在保存一個(gè)對(duì)象時(shí),給對(duì)象指定的鍵值已經(jīng)被類型相同(且具有相同父實(shí)體組)的另一對(duì)象使用,那么保存時(shí)就會(huì)新的對(duì)象就會(huì)覆蓋舊的對(duì)象實(shí)現(xiàn)更新。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)開發(fā)完成后,上傳應(yīng)用程序到云計(jì)算平臺(tái),每個(gè)企業(yè)獲得系統(tǒng)管理員賬號(hào)后可以通過(guò)指定的網(wǎng)址訪問(wèn)應(yīng)用程序,創(chuàng)建相應(yīng)管理權(quán)限的設(shè)備管理員賬戶管理事務(wù)。我們?yōu)槊恳粋€(gè)功能設(shè)置了瀏覽、編輯、刪除三個(gè)權(quán)限,管理員可以根據(jù)不同用戶設(shè)置各個(gè)模塊不同的權(quán)限,如圖3所示,大大增加了用戶管理的靈活性。各個(gè)用戶自行登錄時(shí)將根據(jù)各自的權(quán)限實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息管理(如圖4所示)、購(gòu)置計(jì)劃管理、運(yùn)行狀態(tài)管理、檢修管理、備件管理等功能。

圖3 設(shè)置用戶權(quán)限

5 結(jié)束語(yǔ)

圖4 設(shè)備信息查詢

本文采用Java技術(shù)和Google云計(jì)算平臺(tái)GAE設(shè)計(jì)了設(shè)備管理系統(tǒng),與傳統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)相比,中小企業(yè)基本上不再需要擁有使用設(shè)備管理系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)設(shè)施,也不需要支出維護(hù)成本,而僅僅是租用并訪問(wèn)本系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)本企業(yè)設(shè)備的有效管理;而系統(tǒng)開發(fā)者會(huì)根據(jù)使用企業(yè)反饋的信息,通過(guò)專業(yè)的技術(shù)手段,不斷的維護(hù)和更新系統(tǒng),保證他們所提供的服務(wù)可以安全可靠有效地運(yùn)行,促進(jìn)了設(shè)備管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和專業(yè)化,大大提高了本系統(tǒng)的性價(jià)比。

[1]劉異, 咼維江, 萬(wàn)壽, 龔健雅. 一種基于云計(jì)算模型的遙感處理服務(wù)模式研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2009,26(9): 3428-3431.

[2]Youseff L, Butrico M, Silva D D. Toward a Unified Ontology of Cloud Computing[C]. Proc of Grid Computing Environments Workshop, 2009:1-10.

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[5]http://code.google.com/appengin/. [EB]. 2008.10.

Research and development of equipment management system based on cloud computing

ZHAO Bing, HAO Wei, HAO Wang-shen, DONG Xin-min

針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備管理系統(tǒng)投入和維護(hù)成本過(guò)高，無(wú)法滿足中小企業(yè)需求的現(xiàn)狀，本文利用云計(jì)算技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和共享性等優(yōu)點(diǎn)，提出了基于云計(jì)算技術(shù)開發(fā)設(shè)備管理系統(tǒng)的方法，并運(yùn)用GAE云計(jì)算平臺(tái)和對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于云計(jì)算技術(shù)的中小企業(yè)設(shè)備管理系統(tǒng)。為設(shè)備管理系統(tǒng)的專業(yè)化和網(wǎng)絡(luò)化提供了一個(gè)新思路。

云計(jì)算；設(shè)備管理系統(tǒng)；GAE

趙冰(1987－),男,河南三門峽人,碩士研究生,研究方向?yàn)橹悄芄收显\斷技術(shù)。

TP315

A

1009-0134(2011)1(上)-0048-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).15

2010-08-10