鋼鐵行業(yè)基于數字化與智能化的新型信息技術集成系統(tǒng)

郝懌 張誠宇

（1.廣西柳鋼東信科技公司 廣西柳州 545002；2.廣西柳鋼中金不銹鋼有限公司 廣西玉林 537624）

整個數字化、智能化的新型信息技術集成系統(tǒng)可包括以下幾個方面：智慧數據中心、企業(yè)云計算平臺、新一代網絡及安全系統(tǒng)、全景智慧指揮大屏、融合語音通信系統(tǒng)。

1 智慧數據中心

智能數據中心作為企業(yè)智能生產基地的信息化工程集中式業(yè)務數據處理中樞，將為企業(yè)整個生產基地的數據服務者提供1周7d、每天24h不間斷的信息服務，其建設必將彰顯高可用度、高可靠度、高穩(wěn)定性、高擴展、科技領先的特色，以實現企業(yè)科學化經營管理水平的目標［1］。設備機房工程是以提高電子設備運行安全、運行可靠性為主要目的的綜合性工程建設項目，分為機房裝修、機柜及冷通道、供電配電柜、UPS、精密空調、防雷接地、消防報警、動環(huán)監(jiān)控等幾大系統(tǒng)。此數據中心的建設目標是提高數據中心的核心設施工作的可靠性，提高機房工作的穩(wěn)定性，延長了核心設備的壽命，適應了使用者的特殊要求，維護了現場人員的健康。

在認真考慮設計概念的同時，還能夠創(chuàng)造性地使用當時最新、最安全的技術，并嚴格地按照國家有關設計技術規(guī)范，從而確保機房內所有的系統(tǒng)設備不僅具備高可用性，還同時具備高可維修性和高可擴展性，并確保滿足企業(yè)智能生產基地的智能數據中心機房在未來對服務運營場地的要求。

基于上述這些考慮，在工程完工后，將可以看到一個技術領先的智能數據中心工作場地。數據中心工程設計將根據中國標準GB50174-2017《電子商務信息系統(tǒng)機房安全工程設計標準》對機房等級的界定，場地設施將按冗余系統(tǒng)配備，同時，場地設施不得因操作失誤、內部電氣設備故障、外部供電其中一路中斷、維護和大修等原因導致網絡系統(tǒng)運轉停頓，從而保證所有軟硬件系統(tǒng)能相互串聯，有機融合，統(tǒng)一集成。

2 企業(yè)云計算平臺

隨著企業(yè)應用服務系統(tǒng)的不斷上線，數據中心的規(guī)模也將會逐步擴大，而服務器設備主機數量和內存設備的總量也會逐步增加，由此使得數據中心的結構更加復雜，運維復雜度也更大。而伴隨著服務體系的高速發(fā)展，以IT架構建設作為支撐整個服務體系的重要基礎設施，迅速組織部署、降低投資和靈活擴容就變得更加關鍵。而云計算技術能夠帶來大量可用的、方便的、按需求的資源供給，已經變成了當前IT 結構建造的最主要形式，而許多新增信息系統(tǒng)也都是采用云方式開始建造，并且擁有了大量的已有服務體系資源，再向云計算環(huán)境中完成轉化。而在云計算環(huán)境中，隨著大規(guī)模應用與部署的虛擬機化已經變成了一種最基本的技術模式。服務器虛擬化也是首當其沖的，因為部署虛擬機必須從互聯網中無限地移動至目的物理地點，因此，虛機發(fā)展的快速性及其虛機轉移也變成了一種常態(tài)性的業(yè)務發(fā)展［2］。

傳統(tǒng)框架下的解決方案已不再適應云環(huán)境下對企業(yè)服務高速發(fā)展的需求，所以，將采用更有價值的超融合一體化框架來克服傳統(tǒng)框架下存在的技術問題。

2.1 創(chuàng)新性的超融合架構解決方案

融入了運算、網絡系統(tǒng)、大數據和信息安全4個主要模塊，采用全虛擬化的方法，建立了IT 結構信息資源池。全部的業(yè)務模塊資源都能夠按需要合理部署、靈活調整、動態(tài)拓展。通過超融合一體機和超融入控制系統(tǒng)，可以在最短的時內充分利用老舊已有硬件的基礎架構，使服務功能安全、平穩(wěn)、有效地轉移至超融入平臺中，同時，可以為更后期的私有云平臺提供新基礎設施，并可以完成對多租戶的集中管理和計費審核等新功能。

2.2 創(chuàng)新性的RP4VM CDP技術

創(chuàng)新采用并實現了通過RP4VM 技術對虛擬機進行實施同步復制、任意時間點回滾的容災保護。為防止因數據邏輯損壞、軟件錯誤、病毒攻擊和其他人為誤操作等邏輯原因而引起的應用系統(tǒng)服務中斷，在出現故障時，可以按照要求返回到任意時間點，以保障安全。在云技術平臺上，對當前和未來建立的虛擬化設備實施CDP 的數據保護措施，將生產機房超融合一體機上的設備虛擬化，并通過CDP 數據持續(xù)保護裝置將生產機房主存儲陣列的重要業(yè)務數據即時同步在容災存儲上，保證數據零損失（RPO=0），實現在任何時點恢復，并保證重要業(yè)務數據無損失，解決數據邏輯故障。連續(xù)時間保護設備可按虛擬機回滾方式，在30d 內回滾至任一時點數據，時間粒度最高可達到毫秒級別的IO級別［3］。

2.3 創(chuàng)新性的數據備份及恢復技術

開創(chuàng)性地應用云計算技術平臺數據備份與還原技術，該技術擁有強勁的全面覆蓋、特性以及對云的就緒度。它還支援大規(guī)模軟件生態(tài)系統(tǒng)，可使備份時間減少至原來的1∕2，使所需帶寬降低至98%，并同時支援7倍多的備份流。它在運行設備中提高達20%的容量范圍，其一般復制數據消除率為55%。此外，它還具有用于長時間保存的原生云層，可以保存高達14.4PB的數據。它還實現了簡單快捷而經濟劃算的原生云災難修復系統(tǒng)（恢復到Amazon AWS）的端到端業(yè)務流程安排，單擊3 個即可進行故障轉換，而單擊2 個即可進行回切，所以它們都不要求另外的硬件系統(tǒng)。

3 新一代網絡及安全系統(tǒng)

整體方案按照“分層分區(qū)”的設計思想，以先進網絡技術、虛擬化技術和等級保護標準為依據，按網絡層次分為核心層、匯聚層和接入層，獨創(chuàng)性地采用“雙核心—雙匯聚—雙鏈路”的高穩(wěn)定架構，確保網絡始終保持暢通［4］。

網中部署一臺網絡路由器作為廣域網的連接設備，網絡路由器將全面繼承VCPU，REF，X-Flow 技能，改進抗流量威脅技術發(fā)展力量，以豐富的QoS 機制保證更多服務部署，擁有強大的可伸縮性、可配置性能，可以提供各種端口，內置全服務特點，與IPv6、BGP、IPSec、MPLS VPN、H-QoS、組播等關鍵技術融入在一起，并支持國密SM1∕2∕3∕4密碼。

路由器將以其創(chuàng)新設計、高可用度、高性能、強服務能力、高安全性等優(yōu)點，有效支持企業(yè)業(yè)務運營與承載網的構建，從而有效提升企業(yè)互聯網價值并節(jié)省互聯網建設成本，同時，要求將不同運營商不同的數字專線帶寬的冗余鏈路聚合在一起，能夠根據鏈路負載動態(tài)進行流量均衡，保護用戶數字專線投資，提升專線使用效率。

核心交換機設備屬于整個網絡系統(tǒng)的核心層，是數據交換、轉發(fā)信息的中間樞紐，負責將連接各工廠和數據中心的骨干網絡，并同時與匯聚設備進行連接與轉換，并要求具有高性能、高可靠性和高速擴展能力。設備要求為框式設備，在安全性方面的主要特點包括：主控單元的冗余備份，電源模塊的冗余備份，模塊化、可更換的風扇設計，業(yè)務模塊的熱插拔，模塊化的操作系統(tǒng)結構，設備抗攻擊能力，完備的報警功能等設備級的安全性。在該區(qū)域部署兩臺高性能萬兆模塊化交換機，作為整網的核心交換設備，采用設備全冗余、鏈路全備份結構，使用虛擬化技術，提升帶寬，提高冗余度。

數據中心建設適應了園區(qū)內數據共享、服務協(xié)同需求，以及一站業(yè)務服務等服務的需要，并必須在基礎設施、數據管理、應用系統(tǒng)支撐平臺等不同層次上加以集成，從而形成了設施即服務系統(tǒng)、數據管理即服務系統(tǒng)、平臺即業(yè)務系統(tǒng)等體系。設置的兩臺高端交換機均為匯聚裝置，并使用了虛擬化技術，通過萬兆雙上行冗余專線鏈接至核心交換機。

分廠區(qū)承擔著各個分廠的接入功能，該區(qū)域分廠每個匯聚點設置兩臺高端交換機作為匯聚設備，使用虛擬化技術，采用萬兆雙上行冗余線路連接至核心交換機。

可以創(chuàng)造性地利用設備虛擬化技術。傳統(tǒng)計算機網絡中存在的主要問題包括：網絡拓撲復雜、網絡安全管理工作較為麻煩等。為進一步提高系統(tǒng)的安全，人們設計了若干冗余處理鏈接，從而導致了系統(tǒng)中存在環(huán)路，需要配置STP 協(xié)議去除環(huán)路，但實際使用中，或許會因為鏈接流速特別大而造成BPDU報文損失、STP拓撲振蕩，從而影響系統(tǒng)的正常工作。故障修復時限一般在秒級。如根據VRRP 協(xié)定，如果運行狀態(tài)為master 的交換機出現了故障，處在backup 狀況的交換機就必須再等待3s才會切換為master，鏈路資源浪費。生成樹協(xié)議用來解決網絡環(huán)路，因為需要將部分鏈路阻斷，從而不能使用這些鏈接的帶寬，導致了網絡資源浪費。

為克服了傳統(tǒng)網絡的這些問題，創(chuàng)新性地采用了設備虛擬化技術，把兩個核心設備都虛擬化成一個設備，從外圍設備看，虛擬化設備就等同于一個交換機，同時，在匯聚層交換機部署鏈路聚合技術來消除網絡二層環(huán)路。

伴隨著整網業(yè)務量的不斷增長，需要網絡設備能夠靈活地增加設備間的可用流量帶寬。筆者在中金公司獨創(chuàng)地首先采用了鏈路聚合技術，把幾個物理以太網接口集成到一起組成了一個邏輯上的聚合分組方式，來實現更靈活的寬帶擴容要求，而鏈路聚合技術能夠實現輸出∕輸入負載信息在聚合分組中通過不同成員接口的相互分享，可以有效提高傳輸速度。鏈路聚合還提供了一種鏈路備份機制，處于聚合組中的某一條鏈路失效后，可通過采用其他未失效的鏈路來維持連接，提高了連接可靠性。

4 新一代網絡安全保障體系

新一代的信息安全保障體系，即以“三重保護、三大系統(tǒng)”為內核指導，形成的一個集保護、監(jiān)測、應對、修復為一身的全面的網絡安全保障體系［5］。其中，“三重保護”是指建立信息安全區(qū)域邊界、安全計算環(huán)境、安全網絡三位合一的信息技術防范系統(tǒng)。而“三大系統(tǒng)”是指建立信息安全技術制度、信息安全管理制度、網絡安全運營體系3 種系統(tǒng)，3 種系統(tǒng)彼此融合、互為補充，共同構成了一個總體的信息安全防護系統(tǒng)。在這里，安全體系是總戰(zhàn)略方針和指導，信息安全技術制度是縱深防護系統(tǒng)的具體實現，網絡安全經營管理則是基礎和保證。

安全性管理技術措施的高效執(zhí)行常需要安全管理體系的助力，同理，企業(yè)安全管理體系的有效實施也常常需要技術的保障，二者是相互促進，又彼此聯系的。等級保護對于企業(yè)安全性管理制度體系的建立要求參考了ISO27001的有關規(guī)范，即企業(yè)安全性管理制度體系自上而下包括了安全性保護技術措施、制度和操作規(guī)范、記錄表單，企業(yè)必須建立適合于企業(yè)實際狀況的管理制度體系，應當涵蓋設備物理、網絡系統(tǒng)、主機操作系統(tǒng)、數據管理、技術應用、工程與運維等管理內容，并對企業(yè)管理者以及作業(yè)人員所進行的日常管理操作建立了操作規(guī)程。

信息安全管理制度體系結合了實際行業(yè)需求，建立適應了本企業(yè)實際狀況的信息安全管理制度體系，涵蓋了信息安全戰(zhàn)略、內部安全戰(zhàn)略、安全管理體系、安全技術標準和業(yè)務流程管理等。

5 全景智慧指揮大屏

全景智能指揮大屏是以現代指揮技術與信息技術為基礎，充分運用了電子監(jiān)控、互聯網、通信等先進信息技術，以數據傳輸互聯網為紐帶，以音視頻會議等多媒體數據資訊服務為主體，完成了資源信息數據的集散資源共享、人機互動輔佐決策、資訊數據分析即時監(jiān)測、視訊議事會商等服務功能。

大屏通過展示海量數據分析、網絡視頻監(jiān)測、網絡視頻會商、分析決策平臺等信息內容，有助于管理者對信息內容的合理篩選洞察，并輔佐管理者進行決定。協(xié)同調度現場重要監(jiān)視對象的消息、數據、圖片等消息資源，及時展示在設定區(qū)域內的重要情況與聯系信息，并鏈接各服務單元，實現了指揮中心、指揮科、決策廳各科室的協(xié)同顯示，協(xié)助決策人員及時召集各機關，科學調度消息資源，對突發(fā)事件進行最迅速的反應。

整個全景智慧指揮大屏部署在管控中心，主要由視頻綜合管理平臺、大屏控制器、超高分服務器、集中存儲服務器組成。大屏顯示控系統(tǒng)以超高分的大畫面為主體，實現了大數據連接、智能互動、PGIS快速展示等新技術，點對點展現客戶業(yè)務系統(tǒng)功能，向指令中樞提出了超高分的整體統(tǒng)一顯控與指令平臺建設，有效增強了“多層級、跨地域”的指令調度管理力量［6］。

平臺上可統(tǒng)一完成對全系統(tǒng)內部硬件設施的連接，包括音視頻監(jiān)測裝置，以及利用園區(qū)內各廠家原有的監(jiān)測設施，第三方門禁、報警設施，以及自主注冊設施等。支持接入非架構化的音視頻數據信息的保存、架構化的服務數據信息與服務系統(tǒng)數據信息的保存。

平臺層還完全屏蔽了各個廠家設備間的差別，以實現協(xié)議交換，以及各個設備SDK間的封裝，為上層服務管理系統(tǒng)建立了統(tǒng)一的設備與虛擬機層。數據庫適配模型可以屏蔽各種數據庫系統(tǒng)間的相似性，從而實現了異構數據庫的信息同步與數據轉移。

6 融合語音通信系統(tǒng)

融合語音通信系統(tǒng)是為了滿足業(yè)務應用多種通信手段的融合需要，構建一個可視化、網絡化和智能化的融合通信系統(tǒng)。根據企業(yè)的需求，組建一套數字無線集群通信系統(tǒng)，以覆蓋廠區(qū)的通信環(huán)境，也可以實現無線對講與調度電話相互之間的通信。根據用戶通話功能和信息覆蓋特點，選擇了大功率的數字無線通信中轉臺，無線通信設備安裝在集控中心機房，天線安裝到廠區(qū)制高點。天線通過饋線與中轉臺連接。系統(tǒng)可以完成各種通話功能，包括單呼、組呼、全呼、電話呼叫等功能。

7 結語

隨著科技的發(fā)展，信息技術設備的出現以及國際市場的競爭，采用高數字化、智能化技術的新型信息化管理集成系統(tǒng)，將不僅成為企業(yè)管理水平發(fā)展與改善的關鍵，同時，還是企業(yè)通向現代化、數字化管理水平發(fā)展的必備工具。它針對公司本身的實際狀況，提出了與本公司業(yè)務目標相匹配的信息化發(fā)展計劃和實施方案，并回應了我國“以信息化帶動工業(yè)化”的發(fā)展戰(zhàn)略，進一步增強了管理機制創(chuàng)新和經營模式創(chuàng)新，從全方位增強了公司的綜合實力，并產生了重要的經濟效益和社會效益。