基于云計算的煤炭企業信息化研究

王 奇

（甘肅靖煤能源有限責任公司，甘肅 白銀 730900）

隨著現階段數字化技術、信息化技術與人們日常生活的交互，各地政府已將信息化資訊科技建設作為提升管理地區管理水平、推動各地改革創新的重要工具，并明確了企業信息化建設是衡量區域現代化發展能力的重要指標之一。

該文在深入市場的研究中發現，各地政府對信息化建設工作給予了高度重視，國家有關部門也在較早時期便提出“應牢抓新時期信息化革命發展中的機遇”[1]。顯而易見，信息化建設是加快國家工業化和現代化發展的必經之路，應樹立該方面工作的正確認知，積極推進信息化與社會發展的深度融合，以信息產業為切入點，帶動社會各領域與各產業的發展。

國家對煤炭企業進行了政策方面的調整，現階段，大多數煤炭企業的信息化建設工作仍處于初步階段，企業的核心技術力量仍較弱，資金方面企業也沒有得到足夠的支持，導致煤炭企業的管理水平與其他行業相比還存在一定差距[2]。為深化該方面工作，該文以煤炭企業為代表，將云計算應用到該領域，深入探討云計算的應用，以此推動企業發展。

1 基于云計算的企業信息化建設邏輯、技術架構

為推動市場內煤炭企業的發展，引進云計算，從邏輯架構層面對基于云計算的信息化建設進設計，如圖1所示。

圖1 基于云計算的企業信息化建設邏輯架構

在云計算技術的支撐下，煤炭企業的信息化建設需要將一部分社會資源與一部分云存儲設備存儲資源交由云服務提供商管理，另一部分則交由自身管理[3]。因此，進行企業信息化建設時必須考慮二者之間的界面問題、接口適配性問題[4]。

在上述內容的基礎上，該文基于技術層面分析，結合Google 開發平臺與框架與應用進行企業信息化建設中技術架構的設計與開發。如圖2所示。

圖2 基于云計算的企業信息化建設技術架構

從圖2 可以看出，在基于云計算的企業技術架構中，構成信息化終端的核心組件主要由Chubby、GFS 和Protocol服務器等構成，利用該部分核心組件可實現對云端數據的融合處理，為煤炭企業云端數據的商業化應用提供服務[5]。同時，可以在該基礎上輔助Google Gear、Python 等客戶端技術實現云端不同用戶的互動。

通過上述方式，對許多煤炭企業來說，基于云計算所建立的企業信息化技術架構可以同時共享多個集成在一起的基礎設施，從而降低企業的市場運營成本，提高企業內部工作效率[6]。同時，企業可以利用云計算中的網絡爬蟲，獲取任何用戶的信息，無論該用戶是否為國內用戶，通過云計算均可以實現對用戶相關信息或軟件服務信息的集成，通過將信息集中在一個中心服務器上，使云端集成數據集合發揮出最大效益，并使企業市場投資收益率得到大幅度的提高[7]。此外，在建設中，應明確云計算的基礎設施能夠為企業生產節約時間，降低企業的軟、硬件投資，將不同地域內的各煤礦企業資源進行整合，有效地減少企業的生產成本[8]。

圖2所示的技術架構也可以使企業和IT供應商能夠合理地安排其創新項目的先后次序，減少企業投資項目的實施周期，為其提供更低成本的創新服務。

在煤炭企業發展中引入云計算技術，有利于實現企業信息化建設的規范化。由于信息化技術終端許多硬體都是虛擬的，因此根據上述方法進行企業信息化建設可以大幅減少企業運營成本與費用，只需要企業提供一個中間件便可以實現資源的高效傳輸與共享。

2 信息化建設功能設計與網絡設計

根據上級部門提出的有關要求和企業信息化建設與發展需求，煤炭企業信息化建設中整體功能的部署如圖3所示。

圖3 煤炭企業信息建設功能

為確保上述功能得以實現，可采用建設煤炭企業虛擬專用網的建設，進行企業網絡的規劃。在該過程中，虛擬專用網又被稱之為VPN 網絡，該網絡需要在公網中建立一段臨時的通信線路。可以將建立的通信線路作為一個呈現虛擬狀態的網路，以此實現對傳輸、共享和連通信息的加密。虛擬專用網在投入使用后，通常需要輔助隧道技術、密鑰管理技術和身份認證技術等，為遠程用戶、合作分支用戶以及商業用戶提供身份認證、信息加密等服務。同時，該類網絡可以接入全球因特網，和自建網絡、公共網絡相比，虛擬專用網具有可靠性強、安全性高等特點，當末端用戶提出需求時，還可以使用該網絡進行企業網站之間的信息安全通信，以一種更經濟有效的方式與商業伙伴之間實現資源的互補、共享與交互。綜合考慮建網的成本與數據在網絡鏈路中流通的安全性，可在建網中將公共互聯網作為后備網絡，在所有網絡鏈路支撐下，進行煤炭企業網絡的基本規劃，該過程如圖4所示。

圖4 信息化建設中的煤炭企業網絡基本規劃

3 煤炭監控測點部署

為獲取更多的煤炭企業運營中的信息數據，為信息化融合提供條件，需要在各個關鍵點完成對煤炭監控測點的布設。根據煤炭企業建設需要，在采煤工作面、掘進工作面和進回風巷等重點區域設置監控測點，主要獲取甲烷濃度、一氧化碳濃度和風速風向等參數，并實現對超限值報警、斷電和閉鎖控制。采煤工作面上的監控測點布置需要在回風巷。上隅角等區域設置甲烷傳感器，在突出工作面，盡可能使用激光全量程甲烷傳感器。高瓦斯礦井回風巷長度超過1000m 時，必須在回風巷道中設置甲烷檢測器，并設置在距回風口不大于30m 的地點。在易自燃、自然發火煤層的采煤工作面，應至少布置一處一氧化碳監控測點，可以布置在上隅角，也可以布置在工作面或工作面回風巷中。在易發生自燃、自燃煤層和地溫較高的礦井中，應當在采煤工作面上隅角或回風平巷的適當位置設置溫度傳感器。溫度傳感器的報警值為30℃。在掘進工作面上部署監控測點時，如果掘進巷道長超過1km，需要在掘進巷道中間位置增加一臺沼氣傳感器，但目前對該技術的研究較少。在掘進機上應安裝車載瓦斯斷路器或手提式瓦斯探測報警裝置。不同工作面上傳感器監控測點部署的基本要求見表1。

表1 不同工作面上傳感器監控測點部署的基本要求

在各個區域內完成對監控測點的部署后，通過光纜線路直接將監控測點與中心機房核心交換機相連，實現對監控數據的實時上傳。在配電點設置一臺環網交換機，各區域內的分站主信號從最近的環網交換機中引出。進行實際部署時，可以根據真實情況調整分站的位置及光纜線路。

4 基于云計算的煤炭企業信息融合與聯動

針對上述通過煤炭監控測點采集的數據信息，利用云計算對其進行融合，并以此實現煤炭企業各方面信息的聯動。根據通信協議與通信聯絡體系建立信息鏈接，在監控軟件上關聯各個工作面及采面數據中對應區域的所有通信號碼。當監控到數據異常時，通知該區域關聯號碼，并按照協議對該區域進行應急響應，接收到數據恢復的指令后，根據協議停止通信，并停止相應的應急響應。對該過程的煤炭企業信息的融合引入云計算技術中的Bayes 融合方法。該融合方法是一種基于多源信息的融合算法，是一種概率分布，適用于含高斯型噪聲的不確定性信息。假設完成任務所需要的相關環境特征用矢量f來表達，由傳感器獲取的數據信息用矢量d來表達，f和d均可視為隨機矢量。而信息融合則是從數據d中推斷出環境f，并對其進行估計。假定p（f，d）是隨機矢量f、d的共同概率分布，如公式（1）所示。

式中：p（f|d）代表在明確d的條件下，f關于d的條件概率密度分布；p（d）和p（f）分別代表d和f的邊緣分布密度函數。

在明確d的情況下，要想推斷出f，則需要掌握p（f|d），如公式（2）所示。

通過上述信息融合的方式，在明確數據信息d的情況下可以實現對環境f的推斷。當環境情況和傳感器性能已知的情況下，p（f|d）由決定環境和傳感器原理的物理規律完全確定，而p（f）可以通過先驗知識獲取或累積，逐步確定。在進行信息融合的過程中，在一個特定的時間點上，從多個感應器得到的數據一般是d根據一套數據對當前的環境進行估算，得到估算結果f。因此，實際應用到煤炭企業信息化中時，可采用如公式（3）所示的方法尋找最大后驗估計值p（g|d）。

根據上述方式對信息進行融合前，要確保2 個測量數據都是一個實體，并且要檢查2 個數據之間的一致性。一致性檢驗如公式（4）所示。

式中：T代表一致性檢驗結果；x1和x2分別代表傳感器測量得到的數據信息；C代表與傳感器相關聯方差矩陣。

根據該公式確定信息的一致性后，通過上述運算步驟進行對煤炭企業信息的融合與聯動。為更方便煤炭企業的管理，將上述信息的融合與聯動結果以圖形的形式來展示。進行煤炭開采檢測時，分析產生原因并總結歸納，形成原因措施庫。當礦端發出報警信號時，通過與措施庫中記錄內容進行對比，找出最合理、最有效的措施。通過對報警原因進行統計和分析，更好地掌握報警和故障趨勢。在管理過程中，提供動態圖形、數據組態等，繪制更具綜合性的圖形，以此實現對動態圖形組態和數據的重新組合，便于不同級別的監管人員進行實時瀏覽。結合不同人員權限，通過直觀動態矢量圖形象地展現煤炭活動的安全情況，并模擬各項操作，第一時間發現可能存在安全隱患的地方，從而采取相應的措施加以控制，提高煤炭企業運行安全性。

5 結語

谷歌、亞馬遜、微軟等敏銳的IT 企業已經開始在云計算領域中展開了激烈競爭，隨著相關工作的持續推進，以云計算為基礎所開發的商業產品將越來越多、服務也越來越豐富。

以云計算為核心的煤炭企業信息化具有管理簡單、資金來源廣泛、可擴展性強以及對信息技術人才的需求不高等特點，符合我國煤炭企業目前的發展現狀，云計算技術的進一步發展必然會對煤炭企業的信息化建設起到一定的推進作用，從而推動我國多個行業的信息化發展。該文在深入研究中發現，云計算技術屬于一項全新的技術，該項技術方案為科研帶來了無限的想象空間，將該項技術應用于企業信息化建設工作中屬于一次全新的嘗試。但是，在云計算技術的實際應用中肯定會出現很多問題，而要想解決這些問題，就必須充分發揮技術人員的主觀能動性，在科學發展觀的指引下，從不同角度對問題進行剖析，提升企業信息化建設水平。