基于云計算技術(shù)的煤炭企業(yè)信息化管理平臺研究

歐瑩元

（畢節(jié)學(xué)院信息工程學(xué)院，貴州省畢節(jié)市，551700）

近年來，隨著煤炭企業(yè)以及整個煤炭行業(yè)在信息方面的不斷提高，企業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)也在呈現(xiàn)爆炸式增長的態(tài)勢，傳統(tǒng)架構(gòu)的信息化管理平臺在面對如此大的數(shù)據(jù)量面前顯得越來越力不從心，為了保證企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)，煤炭企業(yè)不得不花很大的精力和資金升級信息化平臺的軟硬件設(shè)施，這不但加重了煤炭企業(yè)的負(fù)擔(dān)，而且也在一定程度上影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率。云計算技術(shù)的出現(xiàn)則為上述問題的解決了提供了一種有效的方案。

云計算中心作為煤炭企業(yè)的一個超級計算存儲系統(tǒng)，它可由多臺普通服務(wù)器甚至臺式機組成，企業(yè)可以在不影響平臺正常運轉(zhuǎn)的同時根據(jù)需要來動態(tài)的配置所需的計算和存儲資源。云計算中心使得煤炭企業(yè)不必花很多的資金購買昂貴的大型服務(wù)器和存儲設(shè)備，為企業(yè)在信息化建設(shè)方面節(jié)約了大量的資金，并且云計算中心可以在不影響正常計算存儲能力的情況下，通過增加計算實體和存儲實體來提升云計算中心的計算存儲能力。

基于云計算技術(shù)的管理平臺在可靠性也不是傳統(tǒng)的信息化平臺可比擬的，基于云計算技術(shù)的管理平臺并不會因為某一臺計算實體故障而影響整個平臺的業(yè)務(wù)，從而保證了企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，這一點在工作環(huán)境復(fù)雜的煤炭行業(yè)顯得尤為重要。

1 平臺的建設(shè)思路及框架設(shè)計

基于對傳統(tǒng)煤炭企業(yè)信息化管理系統(tǒng)和以云計算技術(shù)為中心的煤炭企業(yè)信息化管理平臺的分析可以看出，后者在穩(wěn)定性、擴展性和低成本上有著很大的優(yōu)勢，為此，設(shè)計了基于云計算技術(shù)的煤炭企業(yè)信息化管理平臺，其功能架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 基于云計算技術(shù)的煤炭企業(yè)信息化管理平臺功能架構(gòu)示意圖

從圖1中可以看出，基于云計算技術(shù)的煤炭企業(yè)信息化管理平臺分為用戶層、應(yīng)用層和與計算層3個層次。

（1）用戶層。主要安裝部署在用戶的個人辦公PC、筆記本、平板電腦或智能手機等便攜移動設(shè)備上，用戶通過該層登錄系統(tǒng)，訪問相關(guān)資源。

（2）應(yīng)用層。主要安裝部署在主用和備用中心應(yīng)用服務(wù)器，該層提供了主用和備用服務(wù)器間的監(jiān)測功能。正常情況用戶層分別連接主用和備用中心應(yīng)用服務(wù)器，并將請求信息分別發(fā)送到主用和備用中心服務(wù)器上。主用和備用中心服務(wù)器建立監(jiān)測通信，定期向?qū)Ψ桨l(fā)送確認(rèn)信息，通過確認(rèn)信息的響應(yīng)情況來確定對方是否還在正常運行，如果主用中心服務(wù)器無應(yīng)答或者應(yīng)答異常，則由備用中心服務(wù)器接管當(dāng)前工作，同時通過系統(tǒng)郵件和短信向IT維護部門的相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)送應(yīng)急處理信息。如果備用中心服務(wù)器無應(yīng)答或應(yīng)答異常，則直接向IT 維護部門的相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)送應(yīng)急處理信息。

（3）云計算層。該層分為云計算管理和云存儲管理，云計算管理負(fù)責(zé)處理計算類信息的請求，而云存儲負(fù)責(zé)處理存儲類信息的請求。

2 平臺模塊的設(shè)計

基于云計算技術(shù)的煤炭企業(yè)管理平臺在劃分了用戶層、應(yīng)用層和云計算層3層的基礎(chǔ)上，劃分了生產(chǎn)管理、選煤管理、物流配送、客戶管理、調(diào)度計劃中心、數(shù)據(jù)分析中心和云計算中心7 個子系統(tǒng)。

2.1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

生產(chǎn)管理系統(tǒng)是煤炭開采和運輸?shù)男畔⒒到y(tǒng)，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人員通過該系統(tǒng)實時掌握每個采區(qū)的生產(chǎn)狀況，并基于當(dāng)前的生產(chǎn)狀況對生產(chǎn)計劃做出相應(yīng)的調(diào)整。該系統(tǒng)包括采區(qū)注冊、設(shè)備管理、安全監(jiān)控、煤倉管理和進度管理5個模塊。

（1）采區(qū)注冊。該模塊負(fù)責(zé)采區(qū)的注冊并將注冊信息發(fā)送到云計算中心進行存儲，注冊信息包括采區(qū)編號、采區(qū)類型、采區(qū)位置以及采區(qū)的設(shè)計產(chǎn)能等相關(guān)信息，其中對于采區(qū)編號必須是唯一的，如不能提供，則系統(tǒng)會自動指派一個唯一編號給要注冊的采區(qū)。采區(qū)類型主要分為井下采煤和露天采煤兩種，露天采煤需要注冊井田的水平分層情況，井下采煤則需要注冊煤層情況以及落煤技術(shù)等相關(guān)信息。

（2）設(shè)備管理。該模塊負(fù)責(zé)對采煤生產(chǎn)設(shè)備和輔助運輸設(shè)備進行管理，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人通過該模塊注冊設(shè)備信息，設(shè)備管理模塊將注冊信息發(fā)送到云計算中心進行存儲，注冊信息包括設(shè)備的類型、型號、生產(chǎn)日期、檢修周期、檢修負(fù)責(zé)人、功能簡介、注意事項和所屬采區(qū)等信息。該模塊根據(jù)注冊的相關(guān)信息向云計算中心發(fā)送計算下次檢修日期的請求并接收來自云計算中心反饋的信息，在臨近檢修日期時，系統(tǒng)自動將檢修的信息通過郵件和短信發(fā)送到相關(guān)設(shè)備檢修人員的郵箱和移動終端設(shè)備。

（3）安全監(jiān)控。該模塊負(fù)責(zé)采集各監(jiān)控設(shè)備實時發(fā)送的多媒體和文本監(jiān)控數(shù)據(jù)。對于文本數(shù)據(jù)，該模塊將分析請求和這些數(shù)據(jù)打包發(fā)送到云計算中心，然后接收云計算中心反饋的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。如果分析結(jié)果顯示異常，則向相關(guān)采區(qū)發(fā)送預(yù)警信息，并根據(jù)異常信息來確定是否需要出發(fā)警報；對于音頻和視頻等多媒體數(shù)據(jù)，則直接發(fā)送給云計算中心進行存儲。

（4）煤倉管理。該模塊管理與采區(qū)相關(guān)的煤倉，實時顯示當(dāng)前煤倉中原煤的類型、儲量以及煤倉的狀態(tài)。企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人通過該模塊獲取煤倉相關(guān)信息的同時也可通過該模塊注冊煤倉的相關(guān)信息，包括煤倉的設(shè)計儲量、煤倉的位置、煤倉編號以及與煤倉相關(guān)聯(lián)的采區(qū)編號等信息。

（5）進度管理。該模塊負(fù)責(zé)接收來自調(diào)度計劃中心發(fā)來的任務(wù)信息，實時顯示采煤的進度，并根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)需要決定將煤倉中的煤炭運往選煤場還是直接運往物流配送中心。其中進度信息包括采區(qū)中煤炭的產(chǎn)量和采煤速度，接收來自調(diào)度計劃中心發(fā)來的任務(wù)信息，并根據(jù)任務(wù)的緊迫程度排列任務(wù)優(yōu)先級，并將當(dāng)前的任務(wù)信息和當(dāng)前的采煤速度信息發(fā)送給云計算中心，請求估算任務(wù)完成的時間和當(dāng)前任務(wù)完成的百分比，接收來自云計算中心反饋的信息。

2.2 選煤管理系統(tǒng)

選煤管理系統(tǒng)是選煤工藝流程管理的信息化系統(tǒng)，煤炭企業(yè)負(fù)責(zé)人可以通過該系統(tǒng)實時獲取選煤廠當(dāng)前的任務(wù)進度。系統(tǒng)接收來自調(diào)度計劃中心發(fā)來的任務(wù)信息，按任務(wù)要求對原煤進行選煤處理，并將成品煤運往物流配送中心。該系統(tǒng)分為原煤信息、原煤準(zhǔn)備、產(chǎn)品處理和選煤進度4個模塊。

（1）原煤信息。該模塊實時顯示當(dāng)前選煤廠煤倉中原煤的種類以及各種類原煤的數(shù)量，并將這些信息實時地發(fā)送到云計算中心。

（2）原煤準(zhǔn)備。該模塊根據(jù)任務(wù)要求執(zhí)行原煤準(zhǔn)備流程，同時定時更新任務(wù)完成情況，并將任務(wù)狀況信息發(fā)送到云計算中心，并發(fā)送任務(wù)狀態(tài)更新請求。

（3）產(chǎn)品處理。該模塊按照當(dāng)前任務(wù)要求執(zhí)行指定的選煤工藝流程，定時更新各工藝的完成情況，并將任務(wù)狀態(tài)發(fā)送到云計算中心，同時發(fā)送任務(wù)狀態(tài)更新請求。

（4）選煤進度。該模塊實時顯示當(dāng)前選煤任務(wù)的總體進度，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人可以通過該模塊實時獲取當(dāng)前任務(wù)的完成情況。在任務(wù)完成時，該模塊負(fù)責(zé)向企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人發(fā)送當(dāng)前選煤任務(wù)完成系統(tǒng)郵件。

2.3 物流配送系統(tǒng)

物流配送系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收來自調(diào)度計劃中心的物流配送任務(wù)，并將任務(wù)分成若干個子任務(wù)進行管理。該系統(tǒng)包括內(nèi)部運輸設(shè)備調(diào)度、裝車管理、運單進度和物流費用結(jié)算4個模塊。

（1）內(nèi)部運輸設(shè)備調(diào)度。該模塊負(fù)責(zé)調(diào)度物流配送部門的礦車等運輸設(shè)備，按照任務(wù)要求將采區(qū)的煤炭或者選煤廠的煤炭運到指定的地點，為裝車做準(zhǔn)備，同時實時顯示當(dāng)前的任務(wù)進度。

（2）裝車管理。該模塊將從采煤區(qū)或者選煤廠運來的煤炭進行裝車，并顯示當(dāng)前的裝車進度信息，當(dāng)前裝車任務(wù)完成后，通過系統(tǒng)郵件通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

（3）運單進度。裝車后系統(tǒng)會產(chǎn)生相應(yīng)的運單，相關(guān)負(fù)責(zé)人定時更新運單的進度信息，模塊將這些信息發(fā)送到云計算中心進行運單的狀態(tài)更新。當(dāng)運單完成時，通過系統(tǒng)郵件通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

（4）物流費用結(jié)算。該模塊主要向第三方的物流公司支付物流配送所產(chǎn)生的費用，按照企業(yè)和物流公司達成相關(guān)協(xié)議，通過網(wǎng)上支付的方式支付相應(yīng)的費用。

2.4 客戶管理系統(tǒng)

客戶管理系統(tǒng)為煤炭企業(yè)和煤炭用戶提供了一個交互的平臺，客戶通過該模塊注冊自己的相關(guān)信息，并通過該模塊提交訂單申請，在申請通過后雙方進行網(wǎng)簽合同，然后訂單會被發(fā)送到調(diào)度計劃中心。該模塊主要包含客戶注冊、業(yè)務(wù)咨詢、訂單管理和訂單結(jié)算4個模塊。

（1）客戶注冊。客戶通過該模塊注冊自己的用戶賬號、用戶密碼、配送地址以及客戶類型等相關(guān)信息，用戶可以同時注冊多個配送地址。注冊成功后，用戶可通過自己的賬號和密碼登錄系統(tǒng)。

（2）業(yè)務(wù)咨詢。該模塊為用戶提供7×24h的在線客戶服務(wù)，用戶可通過該系統(tǒng)詢問相關(guān)的事項，也可以給系統(tǒng)留言，以方便客服人員的回復(fù)。

（3）訂單管理。用戶通過該模塊提交訂單申請，并接收訂單申請的回復(fù)結(jié)果，申請通過后進行網(wǎng)簽合同，該模塊提供訂單進度查詢等功能，并負(fù)責(zé)將相關(guān)數(shù)據(jù)通過云計算中心存儲到系統(tǒng)中。

（4）訂單結(jié)算。網(wǎng)簽合同成功后，按照雙方達成的協(xié)議，用戶通過該模塊按照網(wǎng)上支付的方式向煤炭企業(yè)支付相應(yīng)的訂單費用。

2.5 調(diào)度計劃中心

調(diào)度計劃中心負(fù)責(zé)接收來自客戶的訂單信息，通過云計算中心查詢當(dāng)前各生產(chǎn)部門的任務(wù)狀態(tài)并合理安排生產(chǎn)計劃任務(wù)。云計算中心將訂單信息分解成相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)，并將這些任務(wù)信息下發(fā)到各生產(chǎn)部門。該系統(tǒng)主要包括用戶訂單管理、生產(chǎn)任務(wù)管理、進度報告和調(diào)度管理4個模塊。該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的交互流程圖如圖2所示。

圖2 調(diào)度計劃中心與各系統(tǒng)交互流程圖

（1）用戶訂單管理。該模塊主要負(fù)責(zé)接收來自用戶的訂單申請，根據(jù)系統(tǒng)所統(tǒng)計的用戶的信用等級和煤炭企業(yè)總體生產(chǎn)狀況來決定是否接收訂單申請。如果接收訂單申請，則雙方進入網(wǎng)簽合同流程來確定該訂單生效，并將訂單信息通過云計算中心存儲到系統(tǒng)中，否則訂單取消。

（2）生產(chǎn)任務(wù)管理。該模塊負(fù)責(zé)將已經(jīng)生效的訂單信息通過云計算中心將訂單劃分成相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)，并分別將這些任務(wù)發(fā)送相關(guān)的生產(chǎn)部門。

（3）進度報告。該模塊負(fù)責(zé)實時顯示當(dāng)前訂單的完成情況和各部門當(dāng)前任務(wù)的完成情況。

（4）調(diào)度管理。該模塊負(fù)責(zé)從總體上調(diào)度企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)資源，按照各生產(chǎn)部門的工作負(fù)載情況，合理調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)人員。

2.6 數(shù)據(jù)分析中心

數(shù)據(jù)分析中心作為該管理平臺的 “大腦”，直接從云計算中心獲取所需數(shù)據(jù)進行分析，為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)支持，該模塊主要包括客戶群分析、訂單分析和生產(chǎn)分析3個模塊。

（1）客戶群分析。該模塊主要對客戶的個體和客戶總體進行分析，同時分析客戶的違約情況、客戶數(shù)量的同比和環(huán)比變化情況以及客戶違約原因的分析。

（2）訂單分析。該模塊從訂單的角度來分析訂單的數(shù)量、訂單的違約率以及總體和個體訂單的利潤率等情況。

（3）生產(chǎn)分析。該模塊對每個生產(chǎn)部門的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)消耗等進行分析，并可從總體上分析企業(yè)的產(chǎn)能和生產(chǎn)成本等信息，企業(yè)負(fù)責(zé)人根據(jù)該模塊的分析結(jié)果有針對性地調(diào)整相關(guān)的生產(chǎn)流程，達到節(jié)約生產(chǎn)成本的目的。

2.7 云計算中心

云計算中心作為該管理平臺的 “心臟”，為其他各子系統(tǒng)提供相應(yīng)的計算資源和存儲資源。云計算中心接收來自各子系統(tǒng)發(fā)來的各種請求，并按照請求的種類將這些請求轉(zhuǎn)發(fā)給云計算管理或云存儲管理2個模塊。

（1）云計算管理。該模塊主要負(fù)責(zé)處理各系統(tǒng)發(fā)來的計算類請求信息，并將這些請求信息轉(zhuǎn)發(fā)給當(dāng)前負(fù)載最小的計算實體。各計算實體實時地向云計算管理模塊發(fā)送當(dāng)前的負(fù)載情況，云計算管理選擇負(fù)載最小的計算實體，將新的請求信息轉(zhuǎn)發(fā)給它，計算實體將計算結(jié)果反饋到云計算管理模塊。

（2）云存儲管理。該模塊主要負(fù)責(zé)接收來自各系統(tǒng)發(fā)來的存儲信息，比如訂單、各類生產(chǎn)任務(wù)、物流配送所產(chǎn)生的運單的存儲、編輯和刪除等信息以及監(jiān)控設(shè)備所產(chǎn)生的監(jiān)控數(shù)據(jù)包括文本數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)等信息。各存儲實體實時向云存儲管理報告當(dāng)前的存儲狀況以及當(dāng)前排隊任務(wù)的數(shù)量等，云存儲管理模塊將當(dāng)前的存儲請求轉(zhuǎn)發(fā)給排隊任務(wù)最少、負(fù)載最小的存儲實體進行存儲，同時在本地記錄所存數(shù)據(jù)的索引和存儲實體編號，以方便快速檢索。

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