生產運營協同調度系統的研究與應用

王佳龍

（神華和利時信息技術有限公司 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的整體業務、功能、技術和數據等方面有準確而全面的理解。

1.2 背景說明

本項目的業務牽頭部門是總調度室統計分析處。技術上由國家能源集團信息部提供指導，南瑞集團公司自主承擔設計、開發建設和實施工作。

2 概述

2.1 系統描述

業務流程圖如圖1所示。

圖1

2.2 用戶定義

系統用戶角色：大屏可視化功能實施及數據范圍實現集團總部、63 家二級單位，其中共涉及煤炭產業板塊16 家、電力產業板塊32家、鐵路產業板塊4 家、港口產業板塊3 家、航運產業板塊1 家、化工產業板塊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等人員。

2.3 需求分組

總體需求：

世界一流：實現世界一流場景中產業分布、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：實現四重一要場景的5 幅畫面，提供數據維護工具；

參觀展示：實現參觀展示模式下的產業分布、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：以宏觀經濟指標、各個產業板塊生產類運營指標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、分維度展現集團整體的架構；

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

產業板塊運營監視：以產業板塊為主題分層次、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，開發出基于超高分辨率大屏幕的數據可視化展示系統，系統以點對點的超高分辨率展示；

（2）系統架構：客戶端采用B/S 架構；

（3）交換協議：采用TCP/IP 協議；

3 功能需求

3.1 日常值守

世界一流：

產業分布（舉其中一例說明）：

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

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：

產業分布（舉例說明）：

顯示產業分布圖畫面如圖2。

4.1.2 APP 端應用

集團總覽移動端應用（舉例說明）:

圖4

顯示手機端APP 畫面如圖3。

4.2 硬件接口

本系統為滿足二級和三級業務系統調用的需求，需要與拼接控制器實現命令交互，通過網絡調用拼接控制器的控制命令，實現信號的開窗。

4.2.1 調用方式

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

4.2.2 調用流程

（1）由大屏控制軟件（IPAD 或者PC 端）向應用服務器發起調用請求；

（2）應用服務器根據請求中的IP 和PORT 參數創建TCP 連接，創建成功后根據指令格式發送切換命令；

（3）發送命令后，等待拼接控制器回復執行命令的結果；收到回復后，應用服務器將命令執行的結果返回控制端

4.3 軟件接口

4.3.1 與統一身份認證系統集成

本系統四重一要維護工具與“統一身份認證平臺”的接口，分為兩部分：第一部分是用戶接收接口，主要完成用戶數據接收；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 與工業視頻平臺的視頻調用

本系統與“工業視頻平臺”實現對接，實現視頻的接入。視頻對接方式擬采用兩種方案：一是工業視頻平臺提供RTSP 的方式，本系統根據地址，實現視頻的點對對調?。欢遣捎脟鴺薌B28181的方式，將工業視頻平臺作為客戶端，本系統中的視頻平臺作為服務端，接收工業視頻平臺推送的視頻點位信息，實現視頻的調取。

5 技術需求

5.1 性能

5.1.1 可靠性

（1）年可用率≥99.99%。

（2）系統應考慮硬件和軟件的容錯、數據備份等系統可靠性措施，數據完整性需達100%，系統出現問題能保證數據的完整恢復。

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

5.1.3 安全性

（1）內部組件間的數據傳輸須經加密處理，以保證安全通信。

（2）口令信息不能在網絡上明文傳輸，并在數據庫加密存儲。

5.1.4 擴展性

（1）系統的硬件采用模塊化結構，以保證內存、CPU 及存儲等可擴展。

（2）系統硬件配置的升級不會引起系統軟件的修改和開發。

5.1.5 性能指標

（1）響應時間應在3 秒以內；

（2）吞吐量不少于每秒10000 次讀/寫操作。

5.2 安全

本項目涉及數據、文檔均較為敏感，對數據安全有較嚴格的要求。需要滿足以下安全需求：

（1）系統訪問保護：系統只能通過集團內部網絡實名認證后才能訪問。

（2）數據權限管理：數據字段級的用戶授權管理，確保某些敏感的數據字段，只有授權用戶能夠查看。

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。

6 數據需求

6.1 數據采集

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

6.1.1 實時數據采集

各個板塊數據通過各個廠礦接口上傳至KAFKA 平臺，集團數據湖運用JAVA 語言從KAFKA 平臺取數，將最新的實時數據儲存至redis 供下游組或大屏可視化調用，已過當前時間的實時數據儲存至Hbase 數據庫提供查詢服務。

數據流：廠——集團數據湖——數據標準化組——數據集成組——大屏可視化。

6.1.2 結構化數據采集

各個板塊數據通過各個廠礦接口或etl 工具上傳至集團各個監測平臺，監測平臺提供接口服務供集團數據湖調用取數入湖并提供服務接口，入湖的數據通過一系列清洗、標準化提過給數據集成組計算，將最終有效數據提供給大屏可視化。

數據流：廠——監測平臺——集團數據湖——數據標準化組——數據集成組——大屏可視化。

6.2 數據湖架構與集成

6.2.1 平臺架構

數據湖通過采集接口獲取數據，之后會將數據對應放入數據湖平臺數據庫，然后通過數據服務共享的方式提供給各個業務系統使用，數據湖架構如圖4。

數據湖平臺負責提供數據服務，每個應用角色在鑒權完成后會有不同的數據權限，獲取不同的數據。從接口的技術實現方式上，提供常見的、跨語言的RESTful 接口方式。各業務系統通過上述傳輸協議以同步的方式調用服務，數據服務接收調用請求，進行權限校驗、數據查詢、數據獲取操作，并且將業務系統所需的數據反饋給服務調用方。

6.2.2 集成方案簡述

目前數據湖平臺提供的數據服務接口從調用方式上提供RESTful API，從接口的返回的數據格式上提供JSON 格式。數據湖平臺的數據服務是以分布式數據服務為基礎，提供服務治理、服務負載等數據服務功能。第三方業務系統僅從唯一地址調用接口，即可實現負載均衡策略，在設計上保證了服務的安全性及可靠性。對于數據的實時性和性能要求較高的業務，可能會從傳輸方式及傳輸格式上對數據傳輸進行優化。

7 結論

國家能源集團生產運營協同調度系統在集團智慧化戰略及發展戰略總體引領下，利用“大云物移智鏈”等前沿科技，打造集團數資源化能力，通過開展數據中臺、數據湖、及配套專項服務建設，實現集團全類型數據融合、全過程數據管控、全產業數據協同。助力集團各業務板塊數字化轉型，推動集團數字化工作再上新臺階。