基于云計算技術的設備管理系統研究與開發

趙 冰，郝 偉，郝旺身，董辛旻

（鄭州大學 振動工程研究所，鄭州 450001）

基于云計算技術的設備管理系統研究與開發

趙 冰，郝 偉，郝旺身，董辛旻

（鄭州大學 振動工程研究所，鄭州 450001）

0 引言

設備管理系統(Equipment Management System,EMS)是以設備為管理對象的管理信息系統。目前,國內部分大型企業已經開始逐步實施EMS系統,設備的信息化管理水平不斷提高。但是相對于大多數中小企業來說組建一個EMS系統需要架設服務器,購買軟件等,設備和系統運行后還需要專人操作和維護,由此產生的投入成本和維護成本過高,大大削弱了中小企業裝備EMS系統的積極性。

云計算技術是近幾年來蓬勃發展的一門技術,是對分布式計算、并行計算、網格計算的進一步發展和商業實現。通過云計算可以將計算能力和存儲空間這些資源通過互聯網進行共享,并根據需求加以分配和利用,從而杜絕資源浪費,達到效益最大化[1]。目前Google、IBM、Microsoft等大型互聯網企業都部署有云計算平臺,供各地用戶分享云計算帶來的好處;在病毒防護領域基于云計算技術提出了“云安全”概念,現在部分殺毒引擎已經使用了云計算技術。本文利用Google公司的“Google應用程序引擎”(Google application Engine,GAE)開發了基于云計算技術的設備管理系統,由企業購買軟件使用權,硬件和軟件的維護與更新分別由云計算平臺提供者和軟件開發者承擔,大大降低了中小企業的資金投入和人力資源投入,也有效解決了企業迫切需要的設備管理需求,為設備管理系統提供了一個新的發展方向。

1 基于云計算平臺設備管理系統的優勢

云計算是這幾年IT領域的新熱點,它的一個通用定義是將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上,使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。目前云計算包含三個層次的服務:基礎設施及服務(IaaS)、平臺及服務(PaaS)、軟件及服務(SaaS)[2]。在云計算模式中, 互聯網的計算架構由“服務器+客戶端”向“云服務平臺+客戶端”演變[3]。云計算也是一種理念,由云服務提供商來提供具體的硬件配置和更新,用戶使用服務就像使用水和電一樣,只需要一個終端完成輸入輸出,所有的業務和數據處理都由網絡完成,而用戶不必考慮這些數據和服務在什么地方,只要按照流量和服務向運營商支付費用即可[4]。根據這一理念,建立一個基于云計算的設備管理系統,企業可以通過它管理自己的設備,而不必要自己投資建立專門的設備管理系統,同時平臺和軟件都有專業技術人員進行維護和更新,這樣大大節約了企業投資和維護設備管理系統的成本,也會提高企業的設備管理水平。

具體來說,運用云計算技術建立設備管理系統有以下優勢:

1)經濟性。云計算的基礎設施通常是由第三方提供,用戶不需要為了架設設備管理系統而一次性購買昂貴的設備。同時減少了客戶對硬件和軟件維護更新的投入。

2)專業性。云計算平臺由大型IT企業專業人員進行維護和更新;設備管理系統由開發者根據企業反饋信息實時維護和更新;企業專注于設備管理應用。

3)靈活性。“云”的使用規模可以動態伸縮,滿足應用和用戶規模增長或減少的需要,同時又不會造成資源浪費。

4)可靠性。云計算平臺由大型專業IT企業建立,由大量商用計算機組成機群向用戶提供數據處理服務,利用多種硬件和軟件冗余機制,這使得它適合于業務連續性和災難恢復。

5)共享性。眾多用戶分享資源,并且避免單一用戶承擔較高的費用或者資源無法被充分利用。

綜合以上優勢可知,應用云計算技術建立設備管理系統完全可行,而且與一般的設備管理系統相比更有利于降低企業成本,非常適合中小企業使用。

2 系統構建

2.1 系統平臺體系結構

圖1是云計算模式下設備管理系統角色關系圖,圖中平臺提供者為Google公司的云計算平臺GAE。平臺提供者提供硬件平臺的同時負責系統和硬件的更新,軟件開發人員利用硬件平臺開發出設備管理系統平臺并負責軟件更新和維護。用戶只需要付費使用設備管理系統而并不用考慮硬件和軟件的維護。

圖1 設備管理系統角色關系圖

由于本系統為互聯網應用,因此采用了B/S三層體系架構,三層架構即表示層、業務邏輯層、數據存儲層。客戶端通過瀏覽器訪問表示層,顯示用戶界面;Web服務器負責業務邏輯處理,并且實現與客戶端、數據存儲服務器的交互;數據存儲服務器負責管理靜態、動態數據。其中Web服務器和數據存儲服務器通過GAE平臺構建。

2.2 系統功能模塊

根據需求分析,本系統平臺分為若干個功能模塊,如圖2所示。

圖2 系統功能模塊圖

1)用戶控制管理 系統建立在開放的云計算平臺上,基于安全性考慮系統采用授權訪問控制來對用戶的訪問權限進行管理。由軟件提供者給獲得授權的企業分配一個系統管理員用戶,系統管理員用戶可以根據下屬用戶的工作進行相應權限的授權。企業可以根據實際賦予下屬用戶一個或者多個權限,形成一個完整的用戶體系。

2)設備購置計劃管理 主要管理設備購置的申請、審批和管理。企業各個下屬單位購置新設備需要申請,填寫申請表等待審批,審批完成后列入購置計劃統一管理。

3)設備運行狀態管理 包括設備運行時點檢、巡檢等信息的錄入和管理,設備隱患、故障、事故歷史數據,反映設備當前運行情況的信息,和可能存在的隱患。

4)設備檢修管理 主要包含設備的檢修計劃,各項設備的檢修方案,維修費用,檢修后效果評價等。

5)備件管理 包括備件計劃,備件采購客戶管理,備件倉庫管理,備件統計等方面。

6)統計報表管理 包括設備管理部門的各種報表,通過網上填寫后保存,并能夠通過Word或Excel導出。

3 數據存儲服務

根據需求分析,系統數據庫包含了設備編碼表、設備臺賬表、用戶分類表、購置計劃表、檢修計劃表、備件表等20多個表。

GAE數據存儲區存儲的是數據類的對象(稱為“實體”),并可以對某一指定數據類的每個實體執行查詢操作。一個實體具有一個或多個屬性(若干受支持數據類型中某一類型的命名值)。屬性可以是對另一實體的引用。為了便于建模和查詢處理數據,GAE數據存儲服務通過使用Java數據對象(JDO)接口實現。JDO在 Java類(簡單傳統Java對象或POJO)上使用批注來說明類實例如何作為實體存儲在數據存儲區中,以及實體在從數據存儲區中檢索時如何重新創建為實例[5]。

GAE數據庫是一種對象數據庫而不是一個關系數據庫,使用GAE數據庫和使用一般數據庫有所不同,要通過特殊的辦法在持久對象之間建模關系。持久對象之間的關系可描述為有主的(其中一個對象無法脫離另一個而存在)或無主的(兩個對象都可存在,而不管其彼此的關系)。JDO接口的App Engine實現可以建模有主的一對一關系和有主的一對多關系,對于無主的關系可以通過直接在字段中存儲數據存儲區鍵來管理。

在系統中設備臺賬表作為各個表的核心,記錄著設備的基本信息。它與其他表有著復雜的關系,如:與設備運行狀態表為有主的一對一關系,與設備檢修表為有主的一對多關系,與備件表為無主的一對多關系,等等。創建設備臺賬表類的主要代碼如下:

每個使用數據存儲區的請求都新建一個PersistenceManager類的實例,調用其中方法實現存儲新對象。PersistenceManagerFactory實例的初始化需要時間。該實例可存儲在將由多個請求和多個類使用的靜態變量中。簡單的做法是為靜態實例創建一個單獨的包裝器類PMF。主要代碼如下:

數據庫查詢操作主要通過JDO包含的查詢語言JDOQL進行,它會抓取指定類型中滿足所有指定條件并按照描述的順序排序的全部實體。對象屬性的更新通過對照鍵值來操作,在保存一個對象時,給對象指定的鍵值已經被類型相同(且具有相同父實體組)的另一對象使用,那么保存時就會新的對象就會覆蓋舊的對象實現更新。

4 系統實現

系統開發完成后,上傳應用程序到云計算平臺,每個企業獲得系統管理員賬號后可以通過指定的網址訪問應用程序,創建相應管理權限的設備管理員賬戶管理事務。我們為每一個功能設置了瀏覽、編輯、刪除三個權限,管理員可以根據不同用戶設置各個模塊不同的權限,如圖3所示,大大增加了用戶管理的靈活性。各個用戶自行登錄時將根據各自的權限實現設備信息管理(如圖4所示)、購置計劃管理、運行狀態管理、檢修管理、備件管理等功能。

圖3 設置用戶權限

5 結束語

圖4 設備信息查詢

本文采用Java技術和Google云計算平臺GAE設計了設備管理系統,與傳統設備管理系統相比,中小企業基本上不再需要擁有使用設備管理系統所需的基礎設施,也不需要支出維護成本,而僅僅是租用并訪問本系統就能夠實現對本企業設備的有效管理;而系統開發者會根據使用企業反饋的信息,通過專業的技術手段,不斷的維護和更新系統,保證他們所提供的服務可以安全可靠有效地運行,促進了設備管理系統的網絡化和專業化,大大提高了本系統的性價比。

[1]劉異, 咼維江, 萬壽, 龔健雅. 一種基于云計算模型的遙感處理服務模式研究與實現[J]. 計算機應用研究,2009,26(9): 3428-3431.

[2]Youseff L, Butrico M, Silva D D. Toward a Unified Ontology of Cloud Computing[C]. Proc of Grid Computing Environments Workshop, 2009:1-10.

[3]袁國駿. 淺談云計算及其發展應用[J]. 實驗室科學,2009(2): 103-105.

[4]張秀菊, 閆彥, 楊建軍. 基于云計算的港口綜合管理信息系統的研究[J]. 科技創新導報, 2010(8): 29-30.

[5]http://code.google.com/appengin/. [EB]. 2008.10.

Research and development of equipment management system based on cloud computing

ZHAO Bing, HAO Wei, HAO Wang-shen, DONG Xin-min

針對現有設備管理系統投入和維護成本過高，無法滿足中小企業需求的現狀，本文利用云計算技術經濟性和共享性等優點，提出了基于云計算技術開發設備管理系統的方法，并運用GAE云計算平臺和對象數據庫技術設計了一個基于云計算技術的中小企業設備管理系統。為設備管理系統的專業化和網絡化提供了一個新思路。

云計算；設備管理系統；GAE

趙冰(1987－),男,河南三門峽人,碩士研究生,研究方向為智能故障診斷技術。

TP315

A

1009-0134(2011)1(上)-0048-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).15

2010-08-10