文｜ 唐榮華

一、引言

隨著新一代信息通信技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展越來越受到政府與產(chǎn)業(yè)界的重視，2018年至2022年，連續(xù)5年政府工作報(bào)告提及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，突顯了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要作用。自2020年12月22日工信部印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》以來，我國(guó)新型基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)數(shù)量得到顯著提升，根據(jù)中國(guó)信息通信研究院公布的數(shù)據(jù),我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)注冊(cè)總已突破千億大關(guān),日解析量超過9000萬次,二級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)已達(dá)180個(gè),接入企業(yè)節(jié)點(diǎn)超過9萬家，標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從探索起步階段進(jìn)入產(chǎn)業(yè)深耕、賦能發(fā)展新階段。

隨著能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)推動(dòng)加快了企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，眾多能源企業(yè)也迫切需要接入二級(jí)節(jié)點(diǎn)，但目前的能源企業(yè)數(shù)量多，信息化程度參差不齊，有自己獨(dú)立的系統(tǒng)，地域跨度比較大，業(yè)務(wù)差異大，標(biāo)識(shí)信息也不盡相同，在同一企業(yè)內(nèi)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(jí)節(jié)點(diǎn)的困難。因此，如何整合企業(yè)內(nèi)部甚至企業(yè)之間的標(biāo)識(shí)資源、減少重復(fù)建設(shè)、降低維護(hù)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(lián)網(wǎng)中這種信息孤島的狀態(tài)，很有必要對(duì)各能源企業(yè)的共性應(yīng)用進(jìn)行結(jié)構(gòu)化梳理，提煉出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的公共組件，基于新的信息通信技術(shù)構(gòu)建能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)，打通信息孤島之間的聯(lián)系，更高效、更靈活地促進(jìn)能源標(biāo)識(shí)接入二級(jí)節(jié)點(diǎn)。

二、能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析層次架構(gòu)中的位置

（一）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重要組成部分，是提供標(biāo)識(shí)解析服務(wù)的基礎(chǔ)，其整體架構(gòu)采用分層、分級(jí)模式構(gòu)建,為行業(yè)、工業(yè)企業(yè)提供標(biāo)識(shí)解析公共服務(wù)，主要元素包括國(guó)際根節(jié)點(diǎn)、國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)、二級(jí)節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)、公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)等，見圖1。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系

各個(gè)節(jié)點(diǎn)分層分級(jí)，上下連通共同完成標(biāo)識(shí)相關(guān)服務(wù)。其中,國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)是指國(guó)家最頂級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，可以在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)識(shí)提供全生命周期的管理，二級(jí)節(jié)點(diǎn)是中間節(jié)點(diǎn)，針對(duì)的行業(yè)領(lǐng)域和大型企業(yè)，分散國(guó)家節(jié)點(diǎn)的性能壓力，企業(yè)節(jié)點(diǎn)是企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)識(shí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系中，各個(gè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)也承擔(dān)了標(biāo)識(shí)注冊(cè)、解析等服務(wù)，這是共性的應(yīng)用，對(duì)于中小能源企業(yè)群形成的共性應(yīng)用，非常有必要在二級(jí)節(jié)點(diǎn)和中小能源類企業(yè)節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建其獨(dú)有的能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行整合。

（二）能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析層次架構(gòu)中的位置和作用

基于能源標(biāo)識(shí)支撐服務(wù)平臺(tái)的重要性，將解析支撐服務(wù)平臺(tái)設(shè)置在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系的二級(jí)節(jié)點(diǎn)和能源類企業(yè)節(jié)點(diǎn)之間，如圖2。

通過此構(gòu)架，一方面，能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)向下與企業(yè)的各個(gè)信息系統(tǒng)對(duì)接，采集企業(yè)的標(biāo)識(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工和處理，同時(shí)，企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的各種應(yīng)用也可以調(diào)用能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)的能力開放接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)的應(yīng)用；另一方面，能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)向上與二級(jí)節(jié)點(diǎn)對(duì)接，調(diào)用標(biāo)識(shí)相關(guān)的服務(wù)資源，完成業(yè)務(wù)請(qǐng)求。同時(shí)，能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)也可以從其他具備標(biāo)識(shí)服務(wù)能力的中間平臺(tái)獲取其開放的能力，有針對(duì)性地滿足企業(yè)的各種應(yīng)用。因此，能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)能承擔(dān)起著向上連通二級(jí)節(jié)點(diǎn)，向下打通能源類企業(yè)節(jié)點(diǎn)的橋梁作用。

三、能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)

（一）SaaS模式

SaaS，軟件即服務(wù)（Software as a Service的簡(jiǎn)稱），是云計(jì)算的一種，通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供軟件服務(wù)。在過去傳統(tǒng)的模式下，企業(yè)需要購(gòu)買軟件或定制系統(tǒng)開發(fā)，并部署到自己的服務(wù)器上才能使用，這樣在前期的支出以及后期的維護(hù)升級(jí)都是一筆很大的費(fèi)用。在最新的SaaS 模式下，開發(fā)商把標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品部署到公有的云服務(wù)器上，企業(yè)只要購(gòu)買產(chǎn)品的使用權(quán)限和資源就可以使用了，不僅免去了自己部署、升級(jí)和維護(hù)軟件的麻煩，還極大地壓縮了等待時(shí)間，SaaS改變了傳統(tǒng)軟件服務(wù)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(wù)的理念，同時(shí)Sass具有很好的可擴(kuò)展性、多租戶高效性和可配置性，適合彈性業(yè)務(wù)的使用。

（二） 基于SaaS模式的能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)是一個(gè)信息的集成環(huán)境，連接不同的應(yīng)用系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)應(yīng)用和集成，確保二級(jí)節(jié)點(diǎn)和各企業(yè)節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通，要求系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性、多租戶高效性和可配置性，很適合基于SaaS模式來實(shí)現(xiàn)能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)。

SaaS模式系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，從上往下分為：表現(xiàn)層、調(diào)度層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)設(shè)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(hù)性和健壯性，使用時(shí)從上往下逐層調(diào)用，技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)分層架構(gòu)

表現(xiàn)層：該層主要負(fù)責(zé)平臺(tái)信息的前端展示，接收租戶和管理員的輸入請(qǐng)求通過調(diào)度層實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的使用和管理。支持支持單點(diǎn)登錄和統(tǒng)一身份驗(yàn)證，包括租戶門戶、平臺(tái)的web接口和管理門戶。租戶門戶，呈現(xiàn)和管理租戶的運(yùn)行數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)參數(shù)，租戶可以進(jìn)行個(gè)性化配置，配置需要的資源、內(nèi)部用戶和權(quán)限等信息。Web接口是供外部客戶端調(diào)用的api接口服務(wù)。管理門戶是平臺(tái)管理員的門戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的管理操作。

調(diào)度層：調(diào)度層首先負(fù)責(zé)識(shí)別并每個(gè)用戶請(qǐng)求，然后根據(jù)業(yè)務(wù)處理器的負(fù)載、業(yè)務(wù)特征進(jìn)行合理的調(diào)度確保平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展性。

業(yè)務(wù)層，負(fù)責(zé)接收調(diào)度層轉(zhuǎn)發(fā)過來的請(qǐng)求，而且還要通過對(duì)接受到的請(qǐng)求執(zhí)行真正的業(yè)務(wù)邏輯，包括租戶的業(yè)務(wù)服務(wù)、標(biāo)識(shí)的業(yè)務(wù)服務(wù)、管理服務(wù)等。租戶的業(yè)務(wù)服如租戶組織、人員設(shè)置、業(yè)務(wù)參數(shù)設(shè)置等，標(biāo)識(shí)的業(yè)務(wù)服務(wù)包括標(biāo)識(shí)的注冊(cè)、解析和查詢等業(yè)務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)。管理服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)運(yùn)行管理和保障。業(yè)務(wù)層支持多實(shí)例分布式部署，通過調(diào)度層進(jìn)行調(diào)度，滿足系統(tǒng)的高可用性和高性能服務(wù)要求。

數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ),該層采用基于SaaS模式的共享數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)租戶間數(shù)據(jù)的隔離。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支持兩種方式：方式1：共庫不同表,共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫，但每個(gè)租戶都有一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)表，不同租戶之間數(shù)據(jù)可以隔離，但復(fù)雜度較大。方式2：共庫又同表，不同租戶的數(shù)據(jù)在同一個(gè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量比較大建議采用方式1，如果數(shù)據(jù)量比較少則建議采用方式2。

動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施：提供硬件、網(wǎng)絡(luò)、中間件、OS的支持，支持統(tǒng)一虛擬化的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通信與交換能力。

四、能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)圍繞標(biāo)識(shí)服務(wù)提供數(shù)據(jù)資源和能力資源的開放共享，包含租戶域、標(biāo)識(shí)域和管理域三塊功能系統(tǒng)，見圖4。

圖4 能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)功能架構(gòu)

（一）租戶域

負(fù)責(zé)租戶的個(gè)性化配置和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，包括租戶門戶、數(shù)據(jù)分析、租戶配置和業(yè)務(wù)參數(shù)配置等功能，實(shí)現(xiàn)多租戶自助進(jìn)行配置和管理。

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

數(shù)據(jù)分析：統(tǒng)計(jì)分析租戶對(duì)平臺(tái)的使用情況，包含標(biāo)識(shí)注冊(cè)、解析和查詢等。

租戶配置：租戶的個(gè)性化風(fēng)格。

業(yè)務(wù)參數(shù)配置：配置租戶企業(yè)系統(tǒng)與支撐服務(wù)平臺(tái)的對(duì)接參數(shù)，向二級(jí)節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)企業(yè)標(biāo)識(shí)前綴。

（二）標(biāo)識(shí)域

負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)的注冊(cè)、解析和查詢以及與企業(yè)原始數(shù)據(jù)的采集（數(shù)據(jù)抽取、能力開放接入），實(shí)現(xiàn)向上打通二級(jí)節(jié)點(diǎn)，向下連通企業(yè)節(jié)點(diǎn)的功能。

標(biāo)識(shí)注冊(cè)：向二級(jí)節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)標(biāo)識(shí)編碼，并將標(biāo)識(shí)與產(chǎn)品相關(guān)信息上傳到二級(jí)節(jié)點(diǎn)。

標(biāo)識(shí)解析:向二級(jí)節(jié)點(diǎn)查詢標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品相關(guān)的信息和服務(wù)。

標(biāo)識(shí)查詢:向二級(jí)節(jié)點(diǎn)查詢標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的歷史信息和服務(wù)。

標(biāo)識(shí)搜索:向二級(jí)節(jié)點(diǎn)通過標(biāo)識(shí)查詢多個(gè)不同來源的產(chǎn)品相關(guān)信息。

數(shù)據(jù)抽取：由平臺(tái)根據(jù)租戶配置的參數(shù)從企業(yè)應(yīng)用接口獲取標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)集，參數(shù)包括接口類型、接口地址、用戶名、密碼、數(shù)據(jù)抽取頻率等信息。

能力開放接口：對(duì)是支撐服務(wù)平臺(tái)中通用和公共功能進(jìn)行抽象，并提供API接口給企業(yè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。外部系統(tǒng)通過利用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化接口，降低研發(fā)成本，更好地聚焦業(yè)務(wù)。

數(shù)據(jù)抽取和能力開放接口對(duì)于支撐服務(wù)平臺(tái)而言是與企業(yè)節(jié)點(diǎn)兩種不同交互方式，數(shù)據(jù)抽取是“拉”的方式，即支撐服務(wù)平臺(tái)從企業(yè)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)獲取數(shù)據(jù)信息，能力開放接口則是“推”的方式，即企業(yè)節(jié)點(diǎn)調(diào)用平臺(tái)的API接口把數(shù)據(jù)信息推送到平臺(tái)，企業(yè)根據(jù)自身的信息系統(tǒng)的實(shí)際情況對(duì)兩種方式進(jìn)行選擇。

（三）管理域

負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)建模、運(yùn)行監(jiān)測(cè)、任務(wù)管理、平臺(tái)管理、負(fù)載均衡、安全認(rèn)證等，實(shí)現(xiàn)支撐服務(wù)平臺(tái)持續(xù)穩(wěn)定、安全、可靠。

數(shù)據(jù)建模：配置從企業(yè)節(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)與二級(jí)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括企業(yè)前綴、產(chǎn)品型號(hào)、簡(jiǎn)介、產(chǎn)品元數(shù)據(jù)列表定義等，將企業(yè)節(jié)點(diǎn)與二級(jí)節(jié)點(diǎn)異構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的交換。

運(yùn)行監(jiān)測(cè)：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的告警、故障、資源消耗情況、非正常請(qǐng)求量、訪問量、安全等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和響應(yīng)。

任務(wù)管理：對(duì)平臺(tái)定時(shí)調(diào)度任務(wù)進(jìn)行配置，并對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

平臺(tái)管理：對(duì)用戶、租戶管理、權(quán)限管理、日志管理進(jìn)行管理，通過管理門戶對(duì)不同角色用戶提供不同的數(shù)據(jù)權(quán)限管理。

負(fù)載均衡：配置負(fù)責(zé)均衡的策略，保障系統(tǒng)的高可用。

安全認(rèn)證：包括身份認(rèn)證，訪問控制、操作遵從安全、讀寫控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隔離、接入控制，入侵防御、數(shù)字證書等。

五、平臺(tái)在中小能源企業(yè)光伏組件產(chǎn)品溯源項(xiàng)目的應(yīng)用

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

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)技術(shù)記錄產(chǎn)品在各環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，能方便地定位問題的源頭。但在本項(xiàng)目中，由于涉及的中小企業(yè)較多，如果讓其獨(dú)立構(gòu)建平臺(tái)接入二級(jí)節(jié)點(diǎn)則成本過高，因此，對(duì)該類型企業(yè)采用了能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，如圖5所示。

圖5 能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)與企業(yè)子系統(tǒng)的對(duì)接

在本項(xiàng)目中，生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售等各環(huán)節(jié)的企業(yè)通過各自企業(yè)應(yīng)用接口系統(tǒng)對(duì)接能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)，設(shè)置數(shù)據(jù)抽取規(guī)則和數(shù)據(jù)建模，把WMS倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、設(shè)備聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、SRM供應(yīng)鏈管理、QMS品質(zhì)系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)通過能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)注冊(cè)，產(chǎn)品使用者就可以通過能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)追溯產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)信息。

通過使用能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)，該項(xiàng)目中的各個(gè)企業(yè)節(jié)約了大量系統(tǒng)開發(fā)和后續(xù)維護(hù)的成本，只需要花少量的租賃費(fèi)用就可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)注冊(cè)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)中，并能滿足標(biāo)識(shí)解析、查詢、搜索、追溯等多種應(yīng)用，同時(shí)，通過快速構(gòu)建上SaaS云，企業(yè)業(yè)務(wù)上線時(shí)間縮短三分之二，并降低了企業(yè)的總體成本。

六、結(jié)束語

本文針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析中中小能源企業(yè)接入二級(jí)接口存在的問題，提出了能源標(biāo)識(shí)解析支撐服務(wù)平臺(tái)的解決方案，研究了該平臺(tái)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析層次架構(gòu)中的位置、平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)和平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)，最后通過對(duì)光伏能源行業(yè)對(duì)應(yīng)項(xiàng)目中的企業(yè)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，驗(yàn)證了支撐平臺(tái)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(lián)網(wǎng)二級(jí)節(jié)點(diǎn)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(shí)間投入于核心業(yè)務(wù)，為企業(yè)帶來持續(xù)性的活力發(fā)展，同時(shí)，對(duì)能源行業(yè)的其他企業(yè)也有很好的借鑒作用。