張麗霞，張瑞寧

(山西潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司通信公司，山西 長治 046204)

基于云計算的優(yōu)化煤炭企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與研究

張麗霞，張瑞寧

(山西潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司通信公司，山西 長治 046204)

本文分析了煤炭企業(yè)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，通過潞安集團的信息化建設(shè)探討了云計算技術(shù)在煤炭行業(yè)工業(yè)中的應(yīng)用。煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)容災(zāi)備份系統(tǒng)的建立以及智慧礦山物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建等，旨在全面提高科學化發(fā)展管理水平，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，實現(xiàn)煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展。近年來云計算技術(shù)為整個IT行業(yè)帶來了巨大變革，對企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的要求也就越來越高。因此，逐步優(yōu)化煤炭企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計也勢在必行。

云計算；煤炭企業(yè)；數(shù)據(jù)中心；物聯(lián)網(wǎng)

在2016中國通信產(chǎn)業(yè)大會上提出“十三五”期間要推動通信行業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展，要推動網(wǎng)絡(luò)設(shè)施演進升級，積極構(gòu)建超容量網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)100 M以上光纖接入服務(wù)能力，推動4G網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋，打通經(jīng)濟發(fā)展信息大動脈。信息化代表新的生產(chǎn)力和新的發(fā)展方向，已經(jīng)成為引領(lǐng)創(chuàng)新和驅(qū)動轉(zhuǎn)型的先導力量。潞安集團作為山西省屬國有煤炭企業(yè)，以煤為基礎(chǔ)、多元化發(fā)展致力于全面打造具有國際競爭力的清潔能源品牌企業(yè)。因此，需結(jié)合企業(yè)自身需求逐步優(yōu)化煤炭企業(yè)信息化設(shè)計，推動集團信息化和工業(yè)化深度融合的進程，加速企業(yè)質(zhì)的飛速發(fā)展。

潞安集團現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)涵蓋集團公司14座主體生產(chǎn)礦井、34座整合礦井以及各分子公司約60余個業(yè)務(wù)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)承載著為集團公司煤炭安全生產(chǎn)服務(wù)的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、電力調(diào)度系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、運銷系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等；為日常辦公所需的OA辦公自動化系統(tǒng)、財務(wù)經(jīng)營、人事勞資系統(tǒng)等；為廣大職工家屬日常生活提供的語音、寬帶、視頻等生活信息資源的傳輸?，F(xiàn)已初步構(gòu)建成“數(shù)字潞安”的綜合信息平臺。隨著信息技術(shù)與通迅技術(shù)的快速發(fā)展，針對企業(yè)信息化建設(shè)需進一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計如下：

1 建立基于云計算的企業(yè)級數(shù)據(jù)中心

1.1 煤炭企業(yè)對數(shù)據(jù)中心的功能要求

由于煤炭企業(yè)自身的特殊性，其信息化建設(shè)需求主要是以井下煤炭安全生產(chǎn)監(jiān)控，環(huán)境安全監(jiān)測以及企業(yè)的運銷、經(jīng)營以及管理等信息作為數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。煤炭生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)本身的特點有：1) 信息數(shù)據(jù)的安全性；2) 信息數(shù)據(jù)的動態(tài)性；3) 信息數(shù)據(jù)的多樣性；4) 信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性；5) 信息數(shù)據(jù)的復雜性等，使得煤炭企業(yè)管理者需要對不同來源的大量數(shù)據(jù)進行信息處理和分析，因此需建立基于云計算技術(shù)的數(shù)據(jù)中心[1]。云計算是借助于分布式，網(wǎng)格計算及效用計算等理念的互聯(lián)網(wǎng)存儲，從資源和云存儲等多方面著手應(yīng)用。同時，云計算能支持企業(yè)完成任何的信息化數(shù)據(jù)需求。

1.2 云計算在煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計

數(shù)據(jù)中心作為一個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的底層基礎(chǔ)設(shè)施，由傳統(tǒng)的多根樹形結(jié)構(gòu)、Fat-tree結(jié)構(gòu)向云計算的架構(gòu)需求靠攏。不僅解決了上層交換網(wǎng)絡(luò)存在的單點失效和瓶頸帶寬等問題，而且能很好的支持一對多、多對多的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。針對云計算的特點及數(shù)據(jù)中心云化的優(yōu)勢，以及關(guān)鍵技術(shù)如物理整合、虛擬化技術(shù)、容災(zāi)備份技術(shù)等進行應(yīng)用研究。云計算平臺可以將企業(yè)的基礎(chǔ)構(gòu)架打破相互隔離，有效的利用現(xiàn)有的IT硬件、軟件資源，降低企業(yè)IT資源管理的復雜性，促進創(chuàng)新，通過負載均衡來提高各系統(tǒng)之間的響應(yīng)能力。

云計算數(shù)據(jù)中心的設(shè)計應(yīng)本著提高企業(yè)設(shè)備性能，擴展性，減少資源消耗等方面著手。同時，應(yīng)充分滿足企業(yè)內(nèi)、外部大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理和交流。數(shù)據(jù)中心要實現(xiàn)云化，需要整合存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)及中間件等軟、硬件資源，形成統(tǒng)一的計算資源池。為虛擬化和自動化提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合煤炭行業(yè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，可以通過建立統(tǒng)一的存儲系統(tǒng)或整合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步物理整合。對底層設(shè)備的軟、硬件進行詳細的簡化部署，利用虛擬化技術(shù)來整合不同廠商的存儲設(shè)備，構(gòu)建全局異構(gòu)存儲資源池、計算資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池及跨越整個存儲資源動態(tài)分級存儲體系；建立虛擬化層存儲虛擬化、計算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等為一體的基于云計算的數(shù)據(jù)中心管理平臺?；谠朴嬎愕拿禾科髽I(yè)數(shù)據(jù)中心的總體邏輯架構(gòu)及框架見圖1。

圖1 煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)中心總體邏輯架構(gòu)及框架

2 建立兩地三中心的數(shù)據(jù)容災(zāi)備份系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)中心存儲設(shè)備存在單點故障風險

數(shù)據(jù)中心已成為保障企業(yè)信息系統(tǒng)正常工作的重要基礎(chǔ)設(shè)施，如何保證數(shù)據(jù)中心的持續(xù)可靠運行，如何應(yīng)對和有效化解數(shù)據(jù)集中帶來的風險，已成為企業(yè)愈發(fā)關(guān)注的重要問題[2]。潞安集團現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心在存儲架構(gòu)、容災(zāi)級別等多個環(huán)節(jié)面臨極大的挑戰(zhàn)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中儲存在單一的存儲設(shè)備上，數(shù)據(jù)層面無冗余，數(shù)據(jù)丟失風險非常高，導致在生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全性、業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性方面面臨著很大的安全隱患。因此，為消除單點故障，保障核心業(yè)務(wù)的連續(xù)穩(wěn)定運行，同時提高數(shù)據(jù)中心的容災(zāi)級別，保障數(shù)據(jù)安全性;提升存儲設(shè)備的性能，滿足業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需要。

2.2 同城災(zāi)備及異地備份中心的構(gòu)建

為增強集團業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、重要數(shù)據(jù)的可用性、抵抗災(zāi)難發(fā)生時帶來的風險，在整個集團網(wǎng)絡(luò)中建立同城、異地三個中心的容災(zāi)備份系統(tǒng)是必須的。

首先本地主數(shù)據(jù)中心設(shè)在潞安集團通信公司綜合機房，通過雙機熱備、本地備份、CDP這些在線的數(shù)據(jù)保護手段完成機房內(nèi)事件的災(zāi)備。

同城災(zāi)備中心是指在同一個城市長治市內(nèi)部署的災(zāi)備中心，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同城實時備份和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實時倒換，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。其主傳輸技術(shù)采用DWDM技術(shù)，具有超大的帶寬及較強的擴展能力，特別適合數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)帶寬巨大、后續(xù)帶寬擴展頻繁的應(yīng)用需求。

異地災(zāi)備中心是指把數(shù)據(jù)備份到相對較遠的地區(qū)，跨越地質(zhì)災(zāi)害半徑，能消除地震等地質(zhì)災(zāi)害對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的破壞，采用的是MSTPWDM傳輸技術(shù)，將兩套存儲設(shè)備和主備路由保護等實現(xiàn)物理隔離，達到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、核心單板“雙重”保護，確保異地災(zāi)備的私有性和安全性。基于數(shù)據(jù)中心兩地三中心災(zāi)備系統(tǒng)示意見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)中心兩地三中心災(zāi)備系統(tǒng)示意圖

3 建立感知礦山物聯(lián)網(wǎng)體系

感知礦山物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3個大層。各層之間關(guān)鍵技術(shù)所在具有明顯的平臺特征，即如數(shù)字信息傳輸平臺、云計算平臺、M2M平臺等，其有著共享性、通用性以及承載性，在感知礦山中起著基礎(chǔ)的支撐作用[3]。因此，從集團的角度來看感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，首先要打造好各種信息化的公共平臺，為煤炭物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供必備條件。

潞安集團已進行了礦井綜合自動化改造和礦山數(shù)字信息化建設(shè)，主體礦井的接入網(wǎng)和骨干傳輸RPR環(huán)網(wǎng)技術(shù)都較為完善，初步實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)要求的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通。潞安集團信息化系統(tǒng)設(shè)計的貫穿信息采集、傳輸、存儲、處理和應(yīng)用整個過程，從底網(wǎng)上劃分為四個層面，即自動化層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層。與感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)已非常相似。

1) 著力構(gòu)建集團級信息集成平臺，是在前期信息化的基礎(chǔ)上，集成現(xiàn)有信息化系統(tǒng)資源，整合各下屬單位網(wǎng)絡(luò)與信息化子系統(tǒng)，形成一個以安全生產(chǎn)和管理為核心、以信息流為主線的，覆蓋企業(yè)人、財、物、產(chǎn)、供、銷為生產(chǎn)經(jīng)營活動的全過程，企業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一指揮與信息資源共享的網(wǎng)絡(luò)信息集成平臺。

2) 礦井管控集成信息管理系統(tǒng)，重點監(jiān)測礦井生產(chǎn)現(xiàn)場的各種資源信息和生產(chǎn)狀況，實時了解計劃、執(zhí)行、考核等日常運營信息，為生產(chǎn)礦井各項管理指揮的達成提供管理依據(jù)。

4 結(jié)束語

潞安集團采用云計算技術(shù)能極大地提高網(wǎng)路工作效率，企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，在煤炭集團企業(yè)應(yīng)用前景十分廣泛，公司在對云數(shù)據(jù)中心部署實施應(yīng)用的同時，還要加強對安全的管理，避免云計算環(huán)境中的各種風險。基于云計算構(gòu)架下的優(yōu)化集團內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，旨在全面構(gòu)建現(xiàn)代化的集團信息管理體系，提升企業(yè)信息化管理水平，實現(xiàn)集團企業(yè)內(nèi)部信息共享、協(xié)同辦公，提高管理效率。為全面建設(shè)具有國際競爭力的清潔能源品牌企業(yè)奠定堅實基礎(chǔ)。

[1] 蘇玉勤 ，張瑞寧.感知潞安信息傳輸承載技術(shù)[M].北京：中國礦業(yè)大學出版社，2014.

[2] 李素若.基于云計算的煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計[J].煤炭技術(shù)，2013(12)：39-140.

[3] 郭捷夫.基于云計算模型的綠色IT數(shù)據(jù)中心構(gòu)建方案研究[G].2011年通信與信息技術(shù)新進展——第八屆中國通信學會學術(shù)年會論文集，2011.

[4] 李璐穎，張云勇，房秉毅.云計算在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].電信技術(shù)，2011(10):35-38.

Design and Research for the Optimization of Coal Enterprise Network Based on Cloud Computing

Zhang Lixia, Zhang Ruining

(TheCommunicationsCompany,ShanxiLuanMining(Group)LimitedLiabilityCompany,ChangzhiShanxi046204,China)

The paper analyzes the current situation of coal enterprise information construction. Through LuAn Group’s information construction, the application of cloud computing technology in the coal industry is discussed. Aimed at improving the management level of the scientific development, increasing the intensity of structural adjustment and realizing the coal industry transformation spanning development, The coal enterprise data center, data disaster tolerance system are established and the intelligent mine Internet of things system is constructed. In recent years, cloud computing technology has brought about great changes to the entire IT industry, the requirement for enterprise network is more and more high. Therefore, it is imperative to gradually optimize the design of the coal enterprise network.

cloud computing; coal enterprises; data center; iot

2017-03-06

2017-03-10

張麗霞(1982- )，女，山西沁縣人，工程師，本科，研究方向為煤礦信息化。

1674- 4578(2017)02- 0076- 02

TP393.02

A