工業互聯網標識解析二級節點基礎平臺在煤炭企業的建設與應用

連 政

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

國內大型煤炭企業目前正處于礦井自動化、信息化和智能化改造的探索階段，智慧礦山建設將成為未來煤礦建設的趨勢，而工業互聯網的建設將是其核心支撐。工業互聯網標識解析就是賦予生產要素標識，從而實現信息的跨維度查詢與共享，是工業互聯網建設的基礎核心[1-2]。本次建設主要是通過引入國家層面的工業互聯網標識體系，通過工業互聯網標識解析二級節點基礎平臺建設，從實現對礦山物資的統一編碼管理入手，逐漸形成煤炭行業智慧礦山建設的工業互聯網相關標準，為煤炭企業的智慧礦山建設提供技術支撐。

1 系統架構

工業互聯網標識解析體系二級節點作為整個標識解析體系的中間環節，連接著頂級節點，為行業平臺、大型企業平臺、通用性平臺提供服務，對服務制造業和整個工業互聯網的建設起到關鍵作用。工業互聯網標識解析二級節點基礎平臺建設系統分二級節點和企業節點兩個方面系統。二級節點系統主要承擔業務管理功能，包括：注冊系統、同步系統、解析系統、代理服務系統、SNMS 業務管理系統；企業節點系統主要承擔托管服務，包括：注冊系統、代理服務系統、企業節點API。二級節點平臺架構如圖1。

1.1 二級節點注冊系統

該系統主要服務內容為實名審核、企業前綴的注冊、數據查詢，以及給各企業提供API，便于企業進行移動端標識管理和查詢軟件開發。標識注冊系統實現了工業互聯網對象標識與其對應信息地址間映射關系的建立過程。標識分配至特定對象后，在記錄對象信息之前，需要確定信息記錄位置，即可尋址標識，形成對象標識與可尋址標識之間的映射關系，并將該映射關系向上級標識服務提供方提交注冊，由上級標識服務提供方記錄并維護該映射關系。

圖1 二級節點平臺架構

1.2 二級節點解析系統

二級節點解析系統用于標識的解析。當不同的行業應用需要信息協同與共享時，平臺可為相關應用或用戶提供標識解析的功能，對于平臺分配的統一標識，本平臺應包括根服務器和各級服務器，解析后可返回通信地址；對于其他機構分配的標識，平臺建立根服務器，解析后可返回標識所屬行業內解析系統的地址；如果行業內解析系統可以與本平臺互通，平臺可直接返回行業內解析系統的解析結果。平臺的解析子系統由公共解析接入點和公共解析系統組成，面向條碼、RFID、IC 卡、智能系統等各類觸發機制，是跨行業、跨平臺、多應用的兼容性公共解析體系。

1.3 二級節點同步系統

標識解析服務是工業互聯網標識系統的關鍵基礎服務之一，在系統實際運行過程中需要為用戶提供不間斷、快速的解析服務，需要提供多臺服務器來保證高可靠、高性能，同時避免單點故障造成無法提供解析服務的風險。多臺服務器間的數據同步需要通過數據同步系統實現，因而數據同步系統是工業互聯網標識解析系統中重要的一環。

根據功能劃分，數據同步系統主要實現如下功能：

（1）動態更新。該系統實現在不影響解析系統對外提供正常服務的前提下，把變化的數據更新至解析系統中，實現對數據增刪改的操作，可以實時地在解析系統中體現。

（2）更新通知系統。該系統實現數據發生變更時，主動向所有相關系統發送通知的功能。

（3）全量更新系統。該系統實現標識數據的全量生成、錯誤檢查、MD5 驗證、加密簽名和驗證簽名等功能。

（4）增量更新系統。該系統實現標識數據的增量的生成、錯誤檢查、MD5 驗證、加密簽名和驗證簽名等功能。

1.4 二級節點代理服務系統

代理服務系統為了便于第三方的接入使用HTTP 協議。代理服務會把緩存信息記錄到代理服務的數據庫中，一旦緩存出現問題，可以直接通過代理服務的數據庫來恢復緩存。

1.5 二級節點業務管理系統

二級節點業務管理系統是工業互聯網標識解析基礎平臺的重要組成部分，主要實現基于Web 的標識前綴注冊、申請、分配、查詢等業務，主要管理標識前綴，通過控制標識前綴的注冊和解析達到管理標識前綴的目的，同時集成了統計分析、數據管理、系統管理、日志管理、通用管理等多個方面的功能，形成一個綜合性的標識業務管理系統，提供給管理員、接入企業等各類型用戶通過該系統完成標識業務相關操作。二級節點業務管理系統總體架構如圖2。

圖2 二級節點業務管理系統總體架構

根據功能劃分，業務管理系統主要實現如下功能：

（1）標識申請。實現企業前綴申請、前綴配置、數據托管申請、產品信息管理等。

（2）標識分配。實現功能有審核企業節點資質，對符合要求的企業分配前綴，審核數據托管申請。

（3）標識注冊。實現功能有標識注冊管理，對企業標識數據的托管云服務，為有托管需求的企業提供元數據管理、數據模板管理、查詢模板管理、標識數據管理功能。企業的托管云服務申請審批通過后，可自行定義元數據，設置數據模板，在web頁面上完成標識注冊，或通過API 接口上傳標識數據完成標識注冊。

（4）數據管理。主要實現查看企業前綴的申請記錄，以及企業用戶和業務管理員所有的操作、變更記錄。

（5）系統管理。實現用戶、權限、角色、字典、代理等服務器管理等功能。

（6）日志管理。記錄二級BMS 與IDIS 交互日志，記錄二級節點提交的企業前綴等信息與頂級節點的交互日志。

（7）通用管理。實現功能有標識查詢、解析查詢、個人信息、系統首頁、修改密碼等。

1.6 企業節點注冊系統

注冊系統的操作對象，包括企業級的信息和企業內部的信息，均由企業自行維護。企業級信息的維護，首先將產品和設備的標識與信息存放地址之間的映射關系更新至企業標識管理系統，然后提交至標識服務二級節點系統。出于企業標識管理系統安全性的考慮，企業與標識管理系統通信時需要對身份進行認證，注冊系統與解析系統的通信需要加密。企業對其內部標識所做的變更，均會記錄在數據庫中，數據生成系統從數據庫中讀取這些變更操作，下發至解析系統供用戶查詢。

1.7 企業節點代理服務系統

其主要功能是提供基于瀏覽器的查詢服務，使用戶可以通過瀏覽器向代理服務器發起標識解析請求，而不需要專用的客戶端軟件。同時為了便于第三方系統的接入，代理服務子系統提供REST API風格，實現標識的注冊、刪除、修改、查詢等功能。代理服務系統使用HTTP 協議，友好的REST 風格，便于第三方的接入。為保持數據的完成和一致性，代理服務會把緩存信息記錄到代理服務的數據庫中，一旦緩存出現問題，可以直接通過代理服務的數據庫來恢復緩存。

1.8 企業節點API

其主要功能是給開發人員提供應用程序，實現無需訪問源碼就能訪問一組例程或理解內部工作機制的細節的功能，通過對外提供的API 調用，加強了站點之間的內容關聯性。用戶、開發者和中小企業也可以通過這些開放的平臺獲得更大的價值。

2 在煤炭企業的具體應用

本項目已在山西省省屬特大型煤炭企業集團層面進行建設應用。以設備管理為例，二級節點平臺可為礦用各類自動化、安全生產等系統及所關聯儀表、儀器等設備、零件提供標識注冊和解析服務，即為每個系統、每個零件配置一張可識別的“身份證”；各系統、零件生產廠家所生產或提供的產品，必須符合二級節點所提供的煤炭行業的標識和解析。通過唯一標識，可以關聯起煤炭行業相關原料、生產加工、倉儲、物流數據平臺和業務操作平臺，從而實現對煤炭全生命周期全程跟蹤。通過建設二級節點，打通上下游企業標識的統一，減少重復標簽工作量，對所有的機器部件等設備進行統一，當發現異常可進行快速定位實現追溯管理，實現了全生命周期的煤礦設備管理。具體為：將現存的相關備件進行標識編碼管理，顯示庫存備件情況，對設備資產進行合理管理，減少備件庫存資金；將煤礦企業內部各礦井的機器設備等資產進行信息共享，主要備件共享和緊急調配，從而減少設備的故障停工時間，提高機器設備的開機效率。實現供應商對其機器設備提前進行預警，對主要部件維修記錄進行分析，可以有效提高機器設備的質量，降低機器故障率。

3 應用效果

作為煤炭行業工業互聯網標識解析二級節點，實現了統一行業物料、設備編碼標識及解析渠道，使企業上游、下游解析標識一致，制定行業標準，提高物料供給協同率，提高物流運輸效率，帶動行業標識解析等數字化應用產業的發展，解決突出問題，形成行業龍頭領跑的發展形態，從而有效推進煤炭行業工業互聯網產業的快速發展。同時，二級節點還面向企業內部提供標識編碼注冊和標識解析服務，特別是為中小煤炭企業提供工業互聯網平臺應用，將現有通用性的系統做升級開發，降低中小煤炭企業接入工業互聯網門檻，為各中小煤炭企業和工業應用軟件提供所需數據。

4 結論

（1）本項目是國內首個面向煤炭行業的工業互聯網標識解析二級節點，可以面向煤炭企業和企業周邊各類企業提供與國家頂級節點的標識解析服務，具有一定的行業示范作用。

（2）通過建設二級節點，對未來數據的統計分析整理的數據可視化解決方案，可以讓企業管理者充分了解經營成果，更可以為高層領導的決策提供可靠的科學依據，提高煤炭企業的經營管理效率。

（3）通過建設二級節點，制定煤炭行業相關標準，形成引領效應，同時實現各礦井數據共享和集成，解決企業內部信息不對稱問題，打破信息孤島，為煤礦實現精細化管理能力提供信息支撐。

（4）通過建設標識解析系統二級節點，共享了煤礦設備參數和設備運行情況，實現了煤礦設備全生命周期管理。