基于SaaS模式的工業(yè)互聯網能源標識解析支撐服務平臺研究與應用

文｜ 唐榮華

一、引言

隨著新一代信息通信技術與制造業(yè)的深度融合，工業(yè)互聯網的發(fā)展越來越受到政府與產業(yè)界的重視，2018年至2022年，連續(xù)5年政府工作報告提及工業(yè)互聯網，突顯了工業(yè)互聯網對國民經濟的重要作用。自2020年12月22日工信部印發(fā)了《工業(yè)互聯網創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》以來，我國新型基礎設施不斷完善，工業(yè)互聯網標識數量得到顯著提升，根據中國信息通信研究院公布的數據,我國工業(yè)互聯網標識注冊總已突破千億大關,日解析量超過9000萬次,二級節(jié)點數已達180個,接入企業(yè)節(jié)點超過9萬家，標志著我國工業(yè)互聯網從探索起步階段進入產業(yè)深耕、賦能發(fā)展新階段。

隨著能源產業(yè)的蓬勃發(fā)展，產業(yè)結構的優(yōu)化和升級推動加快了企業(yè)的高質量發(fā)展，眾多能源企業(yè)也迫切需要接入二級節(jié)點，但目前的能源企業(yè)數量多，信息化程度參差不齊，有自己獨立的系統(tǒng)，地域跨度比較大，業(yè)務差異大，標識信息也不盡相同，在同一企業(yè)內部各部門的信息系統(tǒng)也不同程度地存在此問題，這樣就增加了接入二級節(jié)點的困難。因此，如何整合企業(yè)內部甚至企業(yè)之間的標識資源、減少重復建設、降低維護成本成為十分重要的課題。

為了解決能源企業(yè)在工業(yè)互聯網中這種信息孤島的狀態(tài)，很有必要對各能源企業(yè)的共性應用進行結構化梳理，提煉出工業(yè)互聯網業(yè)務的公共組件，基于新的信息通信技術構建能源標識解析支撐服務平臺，打通信息孤島之間的聯系，更高效、更靈活地促進能源標識接入二級節(jié)點。

二、能源標識解析支撐服務平臺在工業(yè)互聯網標識解析層次架構中的位置

（一）工業(yè)互聯網標識解析體系

工業(yè)互聯網標識解析體系是工業(yè)互聯網網絡架構的重要組成部分，是提供標識解析服務的基礎，其整體架構采用分層、分級模式構建,為行業(yè)、工業(yè)企業(yè)提供標識解析公共服務，主要元素包括國際根節(jié)點、國家頂級節(jié)點、二級節(jié)點、企業(yè)節(jié)點、公共遞歸解析節(jié)點等，見圖1。

圖1 工業(yè)互聯網標識解析體系

各個節(jié)點分層分級，上下連通共同完成標識相關服務。其中,國家頂級節(jié)點是指國家最頂級服務節(jié)點，可以在全國范圍內對標識提供全生命周期的管理，二級節(jié)點是中間節(jié)點，針對的行業(yè)領域和大型企業(yè)，分散國家節(jié)點的性能壓力，企業(yè)節(jié)點是企業(yè)內部的標識服務節(jié)點。

在工業(yè)互聯網標識解析體系中，各個企業(yè)節(jié)點也承擔了標識注冊、解析等服務，這是共性的應用，對于中小能源企業(yè)群形成的共性應用，非常有必要在二級節(jié)點和中小能源類企業(yè)節(jié)點之間構建其獨有的能源標識解析支撐服務平臺節(jié)點來進行整合。

（二）能源標識解析支撐服務平臺在工業(yè)互聯網標識解析層次架構中的位置和作用

基于能源標識支撐服務平臺的重要性，將解析支撐服務平臺設置在工業(yè)互聯網標識解析體系的二級節(jié)點和能源類企業(yè)節(jié)點之間，如圖2。

通過此構架，一方面，能源標識解析支撐服務平臺向下與企業(yè)的各個信息系統(tǒng)對接，采集企業(yè)的標識相關數據，完成對數據信息進行加工和處理，同時，企業(yè)供應鏈系統(tǒng)的各種應用也可以調用能源標識解析支撐服務平臺的能力開放接口實現標識業(yè)務的應用；另一方面，能源標識解析支撐服務平臺向上與二級節(jié)點對接，調用標識相關的服務資源，完成業(yè)務請求。同時，能源標識解析支撐服務平臺也可以從其他具備標識服務能力的中間平臺獲取其開放的能力，有針對性地滿足企業(yè)的各種應用。因此，能源標識解析支撐服務平臺能承擔起著向上連通二級節(jié)點，向下打通能源類企業(yè)節(jié)點的橋梁作用。

三、能源標識解析支撐服務平臺技術架構

（一）SaaS模式

SaaS，軟件即服務（Software as a Service的簡稱），是云計算的一種，通過網絡向用戶提供軟件服務。在過去傳統(tǒng)的模式下，企業(yè)需要購買軟件或定制系統(tǒng)開發(fā)，并部署到自己的服務器上才能使用，這樣在前期的支出以及后期的維護升級都是一筆很大的費用。在最新的SaaS 模式下，開發(fā)商把標準化的產品部署到公有的云服務器上，企業(yè)只要購買產品的使用權限和資源就可以使用了，不僅免去了自己部署、升級和維護軟件的麻煩，還極大地壓縮了等待時間，SaaS改變了傳統(tǒng)軟件服務的提供方式，減少本地部署所需的大量前期投入，突顯了軟件即服務的理念，同時Sass具有很好的可擴展性、多租戶高效性和可配置性，適合彈性業(yè)務的使用。

（二） 基于SaaS模式的能源標識解析支撐服務平臺的技術架構設計

能源標識解析支撐服務平臺是一個信息的集成環(huán)境，連接不同的應用系統(tǒng)，需要實現跨平臺應用和集成，確保二級節(jié)點和各企業(yè)節(jié)點的互聯互通，要求系統(tǒng)具有可擴展性、多租戶高效性和可配置性，很適合基于SaaS模式來實現能源標識解析支撐服務平臺。

SaaS模式系統(tǒng)采用分層架構，從上往下分為：表現層、調度層、業(yè)務層、數據層、動態(tài)基礎設施層等五層,通過分層降低了系統(tǒng)的耦合度，提高了系統(tǒng)的可維護性和健壯性，使用時從上往下逐層調用，技術架構設計如圖3所示。

圖3 能源標識解析支撐服務平臺分層架構

表現層：該層主要負責平臺信息的前端展示，接收租戶和管理員的輸入請求通過調度層實現對平臺的使用和管理。支持支持單點登錄和統(tǒng)一身份驗證，包括租戶門戶、平臺的web接口和管理門戶。租戶門戶，呈現和管理租戶的運行數據和業(yè)務參數，租戶可以進行個性化配置，配置需要的資源、內部用戶和權限等信息。Web接口是供外部客戶端調用的api接口服務。管理門戶是平臺管理員的門戶，實現對平臺的管理操作。

調度層：調度層首先負責識別并每個用戶請求，然后根據業(yè)務處理器的負載、業(yè)務特征進行合理的調度確保平臺具有良好的可擴展性。

業(yè)務層，負責接收調度層轉發(fā)過來的請求，而且還要通過對接受到的請求執(zhí)行真正的業(yè)務邏輯，包括租戶的業(yè)務服務、標識的業(yè)務服務、管理服務等。租戶的業(yè)務服如租戶組織、人員設置、業(yè)務參數設置等，標識的業(yè)務服務包括標識的注冊、解析和查詢等業(yè)務的具體實現。管理服務實現對平臺運行管理和保障。業(yè)務層支持多實例分布式部署，通過調度層進行調度，滿足系統(tǒng)的高可用性和高性能服務要求。

數據層：負責數據存儲,該層采用基于SaaS模式的共享數據模型，實現租戶間數據的隔離。數據存儲支持兩種方式：方式1：共庫不同表,共用一個數據庫，但每個租戶都有一套獨立的數據表，不同租戶之間數據可以隔離，但復雜度較大。方式2：共庫又同表，不同租戶的數據在同一個數據和表中，同租戶ID來區(qū)分。此兩種方式由租戶自行選擇，如果數據量比較大建議采用方式1，如果數據量比較少則建議采用方式2。

動態(tài)基礎設施：提供硬件、網絡、中間件、OS的支持，支持統(tǒng)一虛擬化的計算、存儲、網絡通信與交換能力。

四、能源標識解析支撐服務平臺功能設計

能源標識解析支撐服務平臺圍繞標識服務提供數據資源和能力資源的開放共享，包含租戶域、標識域和管理域三塊功能系統(tǒng)，見圖4。

圖4 能源標識解析支撐服務平臺功能架構

（一）租戶域

負責租戶的個性化配置和運行數據分析，包括租戶門戶、數據分析、租戶配置和業(yè)務參數配置等功能，實現多租戶自助進行配置和管理。

租戶門戶：為每個使用支撐平臺的租戶提供一個門戶系統(tǒng)，查看和管理租戶基本信息、平臺可管理資源、租戶組織和用戶權限信息、業(yè)務配置信息等。

數據分析：統(tǒng)計分析租戶對平臺的使用情況，包含標識注冊、解析和查詢等。

租戶配置：租戶的個性化風格。

業(yè)務參數配置：配置租戶企業(yè)系統(tǒng)與支撐服務平臺的對接參數，向二級節(jié)點申請企業(yè)標識前綴。

（二）標識域

負責標識的注冊、解析和查詢以及與企業(yè)原始數據的采集（數據抽取、能力開放接入），實現向上打通二級節(jié)點，向下連通企業(yè)節(jié)點的功能。

標識注冊：向二級節(jié)點申請標識編碼，并將標識與產品相關信息上傳到二級節(jié)點。

標識解析:向二級節(jié)點查詢標識對應產品相關的信息和服務。

標識查詢:向二級節(jié)點查詢標識對應產品的歷史信息和服務。

標識搜索:向二級節(jié)點通過標識查詢多個不同來源的產品相關信息。

數據抽?。河善脚_根據租戶配置的參數從企業(yè)應用接口獲取標識數據集，參數包括接口類型、接口地址、用戶名、密碼、數據抽取頻率等信息。

能力開放接口：對是支撐服務平臺中通用和公共功能進行抽象，并提供API接口給企業(yè)節(jié)點的應用系統(tǒng)調用。外部系統(tǒng)通過利用標準化、模塊化接口，降低研發(fā)成本，更好地聚焦業(yè)務。

數據抽取和能力開放接口對于支撐服務平臺而言是與企業(yè)節(jié)點兩種不同交互方式，數據抽取是“拉”的方式，即支撐服務平臺從企業(yè)節(jié)點主動獲取數據信息，能力開放接口則是“推”的方式，即企業(yè)節(jié)點調用平臺的API接口把數據信息推送到平臺，企業(yè)根據自身的信息系統(tǒng)的實際情況對兩種方式進行選擇。

（三）管理域

負責數據建模、運行監(jiān)測、任務管理、平臺管理、負載均衡、安全認證等，實現支撐服務平臺持續(xù)穩(wěn)定、安全、可靠。

數據建模：配置從企業(yè)節(jié)點獲取的數據與二級節(jié)點標識參數的對應關系，包括企業(yè)前綴、產品型號、簡介、產品元數據列表定義等，將企業(yè)節(jié)點與二級節(jié)點異構的數據對應起來，實現標識數據的交換。

運行監(jiān)測：對系統(tǒng)運行過程中產生的告警、故障、資源消耗情況、非正常請求量、訪問量、安全等方面進行實時監(jiān)控和響應。

任務管理：對平臺定時調度任務進行配置，并對其運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

平臺管理：對用戶、租戶管理、權限管理、日志管理進行管理，通過管理門戶對不同角色用戶提供不同的數據權限管理。

負載均衡：配置負責均衡的策略，保障系統(tǒng)的高可用。

安全認證：包括身份認證，訪問控制、操作遵從安全、讀寫控制、數據加密、數據隔離、接入控制，入侵防御、數字證書等。

五、平臺在中小能源企業(yè)光伏組件產品溯源項目的應用

我們將此平臺應用到了晶科能源江西上饒光伏組件產品溯源項目中，在此項目涉及的各中小能源企業(yè)中，他們的光伏系統(tǒng)產品從晶體硅原料加工生產出硅棒/硅錠/硅片、光伏電池、光伏組件，到光伏系統(tǒng)應用產品的運輸、倉儲、銷售和最后的使用等各環(huán)節(jié)都可能出現缺陷，相應的問題溯源是各個企業(yè)一直迫切需要解決的問題。

通過工業(yè)互聯網標識技術記錄產品在各環(huán)節(jié)的相關信息，能方便地定位問題的源頭。但在本項目中，由于涉及的中小企業(yè)較多，如果讓其獨立構建平臺接入二級節(jié)點則成本過高，因此，對該類型企業(yè)采用了能源標識解析支撐服務平臺進行對接，如圖5所示。

圖5 能源標識解析支撐服務平臺與企業(yè)子系統(tǒng)的對接

在本項目中，生產、運輸、銷售等各環(huán)節(jié)的企業(yè)通過各自企業(yè)應用接口系統(tǒng)對接能源標識解析支撐服務平臺，設置數據抽取規(guī)則和數據建模，把WMS倉儲系統(tǒng)、設備聯機系統(tǒng)、MES生產執(zhí)行系統(tǒng)、SRM供應鏈管理、QMS品質系統(tǒng)的標識數據通過能源標識解析支撐服務平臺注冊，產品使用者就可以通過能源標識解析支撐服務平臺追溯產品的各個環(huán)節(jié)信息。

通過使用能源標識解析支撐服務平臺，該項目中的各個企業(yè)節(jié)約了大量系統(tǒng)開發(fā)和后續(xù)維護的成本，只需要花少量的租賃費用就可以實現標識注冊到工業(yè)互聯網標識解析系統(tǒng)中，并能滿足標識解析、查詢、搜索、追溯等多種應用，同時，通過快速構建上SaaS云，企業(yè)業(yè)務上線時間縮短三分之二，并降低了企業(yè)的總體成本。

六、結束語

本文針對工業(yè)互聯網標識解析中中小能源企業(yè)接入二級接口存在的問題，提出了能源標識解析支撐服務平臺的解決方案，研究了該平臺在工業(yè)互聯網標識解析層次架構中的位置、平臺技術架構和平臺的功能設計，最后通過對光伏能源行業(yè)對應項目中的企業(yè)進行了推廣應用，驗證了支撐平臺的安全有效性，降低了光伏能源中小企業(yè)接入工業(yè)互聯網二級節(jié)點的成本，并保證了系統(tǒng)的安全高效性，也為企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展、探索新功能提供了很大便利，企業(yè)將有更多時間投入于核心業(yè)務，為企業(yè)帶來持續(xù)性的活力發(fā)展，同時，對能源行業(yè)的其他企業(yè)也有很好的借鑒作用。