王佳龍

（神華和利時信息技術(shù)有限公司 北京市 100001）

1 引言

1.1 編寫目的

本論文旨在使所有讀者對該系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)、功能、技術(shù)和數(shù)據(jù)等方面有準(zhǔn)確而全面的理解。

1.2 背景說明

本項目的業(yè)務(wù)牽頭部門是總調(diào)度室統(tǒng)計分析處。技術(shù)上由國家能源集團信息部提供指導(dǎo)，南瑞集團公司自主承擔(dān)設(shè)計、開發(fā)建設(shè)和實施工作。

2 概述

2.1 系統(tǒng)描述

業(yè)務(wù)流程圖如圖1所示。

圖1

2.2 用戶定義

系統(tǒng)用戶角色：大屏可視化功能實施及數(shù)據(jù)范圍實現(xiàn)集團總部、63 家二級單位，其中共涉及煤炭產(chǎn)業(yè)板塊16 家、電力產(chǎn)業(yè)板塊32家、鐵路產(chǎn)業(yè)板塊4 家、港口產(chǎn)業(yè)板塊3 家、航運產(chǎn)業(yè)板塊1 家、化工產(chǎn)業(yè)板塊2 家、銷售板塊8 家，其中存在一個二級單位跨多個板塊的情況。大屏可視化功能用戶范圍包含集團總部總調(diào)度室、煤炭板塊、電力板塊、鐵路板塊、港口板塊、航運板塊、煤化工板塊、銷售板塊各部門專責(zé)等人員。

2.3 需求分組

總體需求：

世界一流：實現(xiàn)世界一流場景中產(chǎn)業(yè)分布、三型、五化、七個一流、四個全球第一等主題18 幅畫面；

四重一要：實現(xiàn)四重一要場景的5 幅畫面，提供數(shù)據(jù)維護工具；

參觀展示：實現(xiàn)參觀展示模式下的產(chǎn)業(yè)分布、三型、五化、七個一流、四個全球第一等主題的8 幅畫面；

集團總覽：以宏觀經(jīng)濟指標(biāo)、各個產(chǎn)業(yè)板塊生產(chǎn)類運營指標(biāo)等為主題的集團總覽場景；

啞鈴型場景：以抽象、概念型的啞鈴模型為主題分層次、分維度展現(xiàn)集團整體的架構(gòu)；

一體化運營監(jiān)督：以集團一體化產(chǎn)運銷儲用、煤電路港航化為主題分層次、分維度展示一體化運營監(jiān)督；

產(chǎn)業(yè)板塊運營監(jiān)視：以產(chǎn)業(yè)板塊為主題分層次、分維度展示板塊運營場景；

2.4 一般約束

（1）大屏顯示：以瀏覽器為顯示載體，采用HTML5、CSS、WEBGL、GIS、流媒體等主流技術(shù)，開發(fā)出基于超高分辨率大屏幕的數(shù)據(jù)可視化展示系統(tǒng)，系統(tǒng)以點對點的超高分辨率展示；

（2）系統(tǒng)架構(gòu)：客戶端采用B/S 架構(gòu)；

（3）交換協(xié)議：采用TCP/IP 協(xié)議；

3 功能需求

3.1 日常值守

世界一流：

產(chǎn)業(yè)分布（舉其中一例說明）：

從宏觀角度展示集團全球產(chǎn)業(yè)分布情況，體現(xiàn)集團邁向國際化的戰(zhàn)略方針。支持集團各二級公司和海外產(chǎn)業(yè)逐層鉆取展示主要生產(chǎn)單位的位置、生產(chǎn)成本、員工數(shù)、年利潤、年產(chǎn)量等詳細信息的功能，向參觀人員直觀形象展示集團產(chǎn)業(yè)在全球的分布及生產(chǎn)運營情況。

圖2

圖3

4 接口需求

4.1 用戶界面

4.1.1 日常值守

世界一流：

產(chǎn)業(yè)分布（舉例說明）：

顯示產(chǎn)業(yè)分布圖畫面如圖2。

4.1.2 APP 端應(yīng)用

集團總覽移動端應(yīng)用（舉例說明）:

圖4

顯示手機端APP 畫面如圖3。

4.2 硬件接口

本系統(tǒng)為滿足二級和三級業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用的需求，需要與拼接控制器實現(xiàn)命令交互，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用拼接控制器的控制命令，實現(xiàn)信號的開窗。

4.2.1 調(diào)用方式

拼接控制器廠家提供接口，通過TCP 協(xié)議連接對方開放的接口（默認端口號xxx），實現(xiàn)命令的調(diào)用。

4.2.2 調(diào)用流程

（1）由大屏控制軟件（IPAD 或者PC 端）向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)起調(diào)用請求；

（2）應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)請求中的IP 和PORT 參數(shù)創(chuàng)建TCP 連接，創(chuàng)建成功后根據(jù)指令格式發(fā)送切換命令；

（3）發(fā)送命令后，等待拼接控制器回復(fù)執(zhí)行命令的結(jié)果；收到回復(fù)后，應(yīng)用服務(wù)器將命令執(zhí)行的結(jié)果返回控制端

4.3 軟件接口

4.3.1 與統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)集成

本系統(tǒng)四重一要維護工具與“統(tǒng)一身份認證平臺”的接口，分為兩部分：第一部分是用戶接收接口，主要完成用戶數(shù)據(jù)接收；第二部分是訪問控制接口，主要完成用戶訪問認證和單點登錄。

4.3.2 與工業(yè)視頻平臺的視頻調(diào)用

本系統(tǒng)與“工業(yè)視頻平臺”實現(xiàn)對接，實現(xiàn)視頻的接入。視頻對接方式擬采用兩種方案：一是工業(yè)視頻平臺提供RTSP 的方式，本系統(tǒng)根據(jù)地址，實現(xiàn)視頻的點對對調(diào)??；二是采用國標(biāo)GB28181的方式，將工業(yè)視頻平臺作為客戶端，本系統(tǒng)中的視頻平臺作為服務(wù)端，接收工業(yè)視頻平臺推送的視頻點位信息，實現(xiàn)視頻的調(diào)取。

5 技術(shù)需求

5.1 性能

5.1.1 可靠性

（1）年可用率≥99.99%。

（2）系統(tǒng)應(yīng)考慮硬件和軟件的容錯、數(shù)據(jù)備份等系統(tǒng)可靠性措施，數(shù)據(jù)完整性需達100%，系統(tǒng)出現(xiàn)問題能保證數(shù)據(jù)的完整恢復(fù)。

5.1.2 實時性（1）跨越正向物理隔離裝置時的數(shù)據(jù)傳輸時延小于3 秒。（2）系統(tǒng)啟動時間小于30 分鐘。

5.1.3 安全性

（1）內(nèi)部組件間的數(shù)據(jù)傳輸須經(jīng)加密處理，以保證安全通信。

（2）口令信息不能在網(wǎng)絡(luò)上明文傳輸，并在數(shù)據(jù)庫加密存儲。

5.1.4 擴展性

（1）系統(tǒng)的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，以保證內(nèi)存、CPU 及存儲等可擴展。

（2）系統(tǒng)硬件配置的升級不會引起系統(tǒng)軟件的修改和開發(fā)。

5.1.5 性能指標(biāo)

（1）響應(yīng)時間應(yīng)在3 秒以內(nèi)；

（2）吞吐量不少于每秒10000 次讀/寫操作。

5.2 安全

本項目涉及數(shù)據(jù)、文檔均較為敏感，對數(shù)據(jù)安全有較嚴(yán)格的要求。需要滿足以下安全需求：

（1）系統(tǒng)訪問保護：系統(tǒng)只能通過集團內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實名認證后才能訪問。

（2）數(shù)據(jù)權(quán)限管理：數(shù)據(jù)字段級的用戶授權(quán)管理，確保某些敏感的數(shù)據(jù)字段，只有授權(quán)用戶能夠查看。

5.3 易用性

（1）瀏覽器的兼容性：支持IE9 及以上瀏覽器，谷歌、360 極速瀏覽器；

（2）屏幕分辨率的兼容性：做到頁面自適應(yīng)。

6 數(shù)據(jù)需求

6.1 數(shù)據(jù)采集

大屏可視化平臺作為展示載體，實時、定時直接從集團數(shù)據(jù)湖中獲取數(shù)據(jù)，推送至可視化平臺終端展示，基本不存在數(shù)據(jù)輸入和處理。因此，在數(shù)據(jù)項中主要以動態(tài)輸出數(shù)據(jù)為主。

6.1.1 實時數(shù)據(jù)采集

各個板塊數(shù)據(jù)通過各個廠礦接口上傳至KAFKA 平臺，集團數(shù)據(jù)湖運用JAVA 語言從KAFKA 平臺取數(shù)，將最新的實時數(shù)據(jù)儲存至redis 供下游組或大屏可視化調(diào)用，已過當(dāng)前時間的實時數(shù)據(jù)儲存至Hbase 數(shù)據(jù)庫提供查詢服務(wù)。

數(shù)據(jù)流：廠——集團數(shù)據(jù)湖——數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化組——數(shù)據(jù)集成組——大屏可視化。

6.1.2 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集

各個板塊數(shù)據(jù)通過各個廠礦接口或etl 工具上傳至集團各個監(jiān)測平臺，監(jiān)測平臺提供接口服務(wù)供集團數(shù)據(jù)湖調(diào)用取數(shù)入湖并提供服務(wù)接口，入湖的數(shù)據(jù)通過一系列清洗、標(biāo)準(zhǔn)化提過給數(shù)據(jù)集成組計算，將最終有效數(shù)據(jù)提供給大屏可視化。

數(shù)據(jù)流：廠——監(jiān)測平臺——集團數(shù)據(jù)湖——數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化組——數(shù)據(jù)集成組——大屏可視化。

6.2 數(shù)據(jù)湖架構(gòu)與集成

6.2.1 平臺架構(gòu)

數(shù)據(jù)湖通過采集接口獲取數(shù)據(jù)，之后會將數(shù)據(jù)對應(yīng)放入數(shù)據(jù)湖平臺數(shù)據(jù)庫，然后通過數(shù)據(jù)服務(wù)共享的方式提供給各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，數(shù)據(jù)湖架構(gòu)如圖4。

數(shù)據(jù)湖平臺負責(zé)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，每個應(yīng)用角色在鑒權(quán)完成后會有不同的數(shù)據(jù)權(quán)限，獲取不同的數(shù)據(jù)。從接口的技術(shù)實現(xiàn)方式上，提供常見的、跨語言的RESTful 接口方式。各業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過上述傳輸協(xié)議以同步的方式調(diào)用服務(wù)，數(shù)據(jù)服務(wù)接收調(diào)用請求，進行權(quán)限校驗、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)獲取操作，并且將業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)反饋給服務(wù)調(diào)用方。

6.2.2 集成方案簡述

目前數(shù)據(jù)湖平臺提供的數(shù)據(jù)服務(wù)接口從調(diào)用方式上提供RESTful API，從接口的返回的數(shù)據(jù)格式上提供JSON 格式。數(shù)據(jù)湖平臺的數(shù)據(jù)服務(wù)是以分布式數(shù)據(jù)服務(wù)為基礎(chǔ)，提供服務(wù)治理、服務(wù)負載等數(shù)據(jù)服務(wù)功能。第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)僅從唯一地址調(diào)用接口，即可實現(xiàn)負載均衡策略，在設(shè)計上保證了服務(wù)的安全性及可靠性。對于數(shù)據(jù)的實時性和性能要求較高的業(yè)務(wù)，可能會從傳輸方式及傳輸格式上對數(shù)據(jù)傳輸進行優(yōu)化。

7 結(jié)論

國家能源集團生產(chǎn)運營協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)在集團智慧化戰(zhàn)略及發(fā)展戰(zhàn)略總體引領(lǐng)下，利用“大云物移智鏈”等前沿科技，打造集團數(shù)資源化能力，通過開展數(shù)據(jù)中臺、數(shù)據(jù)湖、及配套專項服務(wù)建設(shè)，實現(xiàn)集團全類型數(shù)據(jù)融合、全過程數(shù)據(jù)管控、全產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)協(xié)同。助力集團各業(yè)務(wù)板塊數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動集團數(shù)字化工作再上新臺階。