桌面云在智慧電廠數據中心建設中的應用與研究

宋 鵬，陶 丁，王 鵬

（1.山西粵電能源有限公司，山西 太原 030021；2.中煤平朔第一煤矸石發電有限公司，山西 朔州 036006）

0 引言

隨著“智能發電”、“工業4.0”和《中國制造2025》新概念的流行，國內各大發電集團均在積極探索建設智慧電廠[1]。智慧電廠在傳統管理信息系統范圍之外，新開發了基于“互聯網+”的安全生產管理系統、基于大數據分析的運行優化系統、三維數字檔案、可視化仿真培訓等功能，重點提升大數據、云計算、互聯網等新技術的深化應用，對發電企業的管理信息系統提出了更高要求。如何提高運行效率、降低維護成本、解放管理人員精力，減少違規使用、數據泄密等安全事件發生，是建設智慧電廠在信息化管理方面的重要課題。

1 傳統電腦辦公的缺陷

在推進發電企業“互聯網+”信息化建設過程中，發展目標逐漸轉變為數據信息集中統一管理、業務應用整合優化部署，傳統電腦辦公方式暴露出越來越多的管理和使用缺陷[2]。

a）日常維護工作量大。傳統電腦辦公方式下位置相對分散，電腦內部部件故障點多，因此維護工作量大，日常管理維護費時費力。

b）系統更新靈活性差。當發電企業管理信息系統升級或業務系統改變時，需要對每個電腦分別進行軟硬件配置。

d）移動辦公便利性差。人員或崗位變動時，要么搬電腦帶走，要么拷取所有數據，浪費人力物力。只能在固定辦公場所使用，無法實現便利的移動辦公。

e）電腦管理手段欠缺。傳統電腦上的軟件由使用者根據需要安裝，自行管理使用。公司除了對網絡監控外，無法監管使用者的操作行為，不能保證信息安全。

隨著近年來私有云技術的不斷成熟和設備價格不斷下降，桌面云系統有效克服了傳統電腦辦公方式的缺陷和不足，發揮安全保密、網絡監控、統一管理、成本低廉等方面的優勢，逐漸成為大型企業桌面辦公的發展潮流。

2 桌面云系統應用

2.1 桌面云系統原理

桌面云系統是基于云平臺的桌面化操作系統，通過虛擬化技術，在后端將數據中心的多個高性能服務器資源整合為一個整體，在前端使用桌面瘦客戶端連接顯示器和鍵盤鼠標[3]。通過特殊的桌面傳輸協議，實現后端服務器向前端顯示器推送用戶桌面（包括計算資源、存儲資源和管理服務），以及前端外設到后端服務器的數據交換，前端不參與任何計算和應用服務，可以有效解決辦公終端設備運行維護和信息安全管理的困難。

2.2 桌面云系統架構

桌面云系統邏輯架構如圖1所示，從下到上分為服務器資源層、虛擬化云平臺層、桌面會話管理層和用戶終端接入層[4]。

圖1 桌面云系統邏輯架構示意圖

服務器資源層將所有服務器計算和存儲資源整合形成計算池，統一對外提供計算服務，根據用戶需求按需分配計算資源，并存儲所有用戶數據。

虛擬化云平臺層通過服務器虛擬化、內存虛擬化等虛擬化技術和特殊桌面傳輸協議，為終端用戶提供桌面系統和接入服務。

成果表包括界樁登記表、三交點界樁登記表、界樁成果表、界址點成果表、三交點成果表和界線協議書附圖備考表。參考1998年陜西省各鄉鎮聯合勘界相關成果，對邊界線上的界線名稱、邊界點名稱、編號、坐標及行政歸屬等內容形成不同制式表格模板，方便信息錄入、管理與查詢。

桌面會話管理層采用虛擬桌面控制器連接云平臺和用戶終端，配置身份驗證、桌面發布、應用管控等基礎組件，提供強大而靈活的桌面管理手段。

用戶終端接入層采用瘦終端或配置軟件授權的筆記本電腦、智能手機等進行接入，瘦終端只包含嵌入式處理器、閃存、顯示器接口、USB接口，連接外設與服務器進行圖像和數據交換。

2.3 桌面云系統組網設計

桌面云系統的主要硬件包括了桌面云一體機（含存儲單元）6臺，核心交換機2臺，單向網絡隔離裝置2臺，接入交換機若干。服務器、核心交換機、單向網絡隔離裝置位于辦公樓管理信息系統中心機房內，接入交換機布置于各樓層，用戶終端分布于各辦公室工位。

桌面云系統內部組網及數據中心組網如圖2所示。為避免因為單一設備或線路故障導致業務中斷，服務器采用了集群設計和榮譽部署，交換機和網絡線路全部雙路冗余配置。

2.4 服務器資源配置

采用6臺高性能桌面云一體機服務器作為計算資源，預先集成了各類桌面云組件，實現一體化方案交付。

圖2 桌面云系統組網結構示意圖

計算資源：服務器配備2顆E5-2640V4 10核2.4 GHz處理器，256 G內存。

存儲資源：以1塊64 G和1塊240 G固態硬盤優化應用啟動速度，6塊900 G硬盤為存儲備份單元。通過存儲虛擬化技術，將存儲資源劃分為兩個存儲單元，一個用于終端虛擬機存儲，另一個用于服務器數據讀寫。

顯示資源：針對部分設計用戶需要較強的圖形圖像處理要求，服務器配置顯卡并將其虛擬化，與特殊需求用戶的虛擬機綁定提供高性能服務。

虛擬機資源：對所有終端用戶在服務器端配置虛擬機，標準配置為2核CPU，8 G內存，100 G硬盤，Windows 7操作系統和共享存儲。

3 桌面云系統的優勢

隨著智慧電廠建設的深入推進，對于運行優化、檢修管理、可視化培訓等關鍵信息的數據安全型、使用便利性、服務性的要求越來越高。同時隨著煤炭價格不斷上漲和環保投入壓力陡增，建設綠色、節約、高效的管理信息系統的要求也更為迫切。相比傳統電腦辦公方式，桌面云系統在用戶體驗、信息安全、運行維護、節能環保等方面更有優勢[2，5]，如表1所示。

表1 桌面云與傳統電腦辦公的對比

4 桌面云系統使用中的不足及對策

由于電廠管理信息系統涉及業務范圍廣、應用場景多，在使用過程中暴露出一些不足之處，在以后的推廣應用中要重點關注。

4.1 對網絡質量依賴程度高

傳統電腦辦公方式下，用戶的軟件和數據均在本地，即使網絡質量不好甚至中斷，仍能進行部分辦公任務。在桌面云系統方式下，用戶的桌面和所有數據存儲在服務器中，數據計算全部由服務器完成，計算前后的數據都需要通過網絡交換，因此使用流暢度很大程度上依賴于網絡傳輸帶寬，在網絡信號質量不好或者同時登錄用戶數量較多的情況下，會出現卡頓情況，影響用戶體驗。

解決辦法是采用改進的數據傳輸協議，用戶終端與服務器只交換鼠標、鍵盤動作和用戶界面，減少數據量。系統建設時選用高等級網絡設備和雙絞線，采用負載均衡設備，按照使用高峰期和低谷期采取不同的負載分配策略，加快數據的處理和傳輸。

4.2 圖形處理能力不足

桌面云系統服務器端配備了高性能的處理器、內存、固態硬盤存儲部件，應付一般的文檔處理、上網瀏覽、發送郵件等日常辦公工作，對圖形顯示要求低的場合使用效果良好。但是對于少數場合，如進行3D設計或高清視頻編輯等對顯卡要求較高的工作，則性能不足。可通過服務器增加顯卡、GPU虛擬化，分配給特殊用戶共享，以保證圖象顯示質量達到更高要求。也可為特殊用戶更換使用配置支持3D處理或高清視頻處理的用戶終端。

5 結束語

桌面云系統在使用中表現出了資源共享、彈性分配、移動辦公、信息安全、綠色環保、自動管控等特點[6]，是建設智慧電廠、提升信息化水平的必然趨勢。在推廣建設的過程中，也要關注對網絡質量依賴程度高、圖形處理能力不足等問題，結合電力行業信息化的特點和要求，在應用實踐中不斷優化、改進和提高。