云計算在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的作用及應(yīng)用探析

摘要：近年來，煤炭企業(yè)通過信息化建設(shè)，初步實現(xiàn)了提質(zhì)增效、節(jié)能降耗、節(jié)約成本等目標。當(dāng)前，此類企業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵時期，需要進一步在技術(shù)賦能下實現(xiàn)外延式、粗放型、低質(zhì)量增長方式向內(nèi)涵式、集約化、高質(zhì)量經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變。文章以此為背景概述了云計算的內(nèi)涵與分類，并在分析該技術(shù)在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的作用的基礎(chǔ)上，分別對其在資源池改造、數(shù)據(jù)分析處理方面的應(yīng)用進行了具體探討。

關(guān)鍵詞：云計算；煤炭企業(yè)；信息化建設(shè)

The Role and Application of Cloud Computing in the Informationization Construction of Coal Enterprises

WANG Yanbin1， SUN Yanzhao2

（1. Guoneng Shendong Coal Group， Shenmu 719315， China; 2. Shaanxi Yijiexin Information Technology Co.， Ltd.， Xi'an 710065， China）

Abstract： In recent years， coal enterprises have achieved preliminary goals such as improving quality and efficiency， saving energy and consumption， and saving costs through information technology construction. At present， such enterprises are in a critical period of industrial upgrading and need to further transform from an extensive， extensive， and low-quality growth mode to an intensive， high-quality economic growth mode under the empowerment of technology. The article provides an overview of the connotation and classification of cloud computing based on this background， and analyzes the role of this technology in the informationization construction of coal enterprises. Based on this， it specifically explores its applications in resource pool transformation and data analysis and processing.

Key words： cloud computing; coal enterprises; information construction

煤炭企業(yè)自2018年全面實施“互聯(lián)網(wǎng)+”改革至今，已經(jīng)在信息化建設(shè)中應(yīng)用了ERP系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、BIM技術(shù)、SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，有效提高了生產(chǎn)效率與管理水平。新時期，為了在新的轉(zhuǎn)型階段，通過數(shù)字化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)化方面的資源整合構(gòu)建全新的煤炭生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)“智慧煤炭”建設(shè)目標，應(yīng)進一步引入云計算技術(shù)為其實踐賦能。下面先對云計算的內(nèi)涵與分類做出簡要概述。

1" "云計算概述

1.1 內(nèi)涵

自1960年發(fā)明互聯(lián)網(wǎng)至今，先后經(jīng)歷了互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、云計算三次革命。根據(jù)美國國家標準技術(shù)研究所（NIST）的定義，云計算主要是指“一種對計算資源提供網(wǎng)絡(luò)訪問”的技術(shù)，既強調(diào)了它作為IT資源的使用模式，也突出了它的技術(shù)屬性。從內(nèi)涵方面看，云計算屬于分布式計算范疇，可滿足網(wǎng)絡(luò)計算要求，其特點集中表現(xiàn)在虛擬化、動態(tài)可擴展、按需部署、靈活可靠、性價比高等方面。應(yīng)用該技術(shù)時可以根據(jù)其服務(wù)類型，在平臺化的體系結(jié)構(gòu)下按用戶界面→服務(wù)目錄→管理系統(tǒng)→部署工具→監(jiān)控→服務(wù)器集群等構(gòu)成要素進行操作。目前，我國已在各行業(yè)、領(lǐng)域?qū)υ摷夹g(shù)進行了研討及推廣應(yīng)用，形成了諸如醫(yī)療云、存儲云、金融云、教育云等[1]。

1.2 分類

云計算的分類比較復(fù)雜，在不同視角下可將其分為不同類型。例如，我國主要是從云部署模式與云使用范圍方面，一般將其分為三大類：公共云、私有云、混合云。再如，美國國家標準技術(shù)研究所（NIST）則在云計算定義的基礎(chǔ)上，按照其服務(wù)層次或服務(wù)類型，將其分為三種服務(wù)層次：IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）；PaaS（平臺即服務(wù)）；SaaS（軟件即服務(wù)）。從近年來各類企業(yè)對云計算的應(yīng)用經(jīng)驗看，主要是對其進行關(guān)聯(lián)應(yīng)用。例如，在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中，一方面會從實際需求出發(fā)選擇私有云，另一方面又會根據(jù)私有云平臺邏輯架構(gòu)方面的基礎(chǔ)設(shè)施層、資源池層、能力層建設(shè)要求，應(yīng)用IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)），進而在生產(chǎn)專網(wǎng)方面通過部署云基礎(chǔ)設(shè)施平臺，提升其基礎(chǔ)設(shè)施的使用效率、監(jiān)測其中存在的風(fēng)險、保障其安全運行等[2]。

2" "云計算在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的作用

2.1 優(yōu)化總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

目前，煤炭企業(yè)信息化建設(shè)已進入高質(zhì)量發(fā)展階段，明確了以技術(shù)要素主導(dǎo)的資源配置方案（資源配置理論是現(xiàn)代經(jīng)濟學(xué)中的核心概述之一，具體參看吳敬璉《中國改革六十年》第一章的相關(guān)論述）。從當(dāng)前大多數(shù)煤炭企業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀看，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)交換方面主要采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括物聯(lián)設(shè)備、RFID標簽、傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。既可以滿足煤炭企業(yè)“無所不在的傳感網(wǎng)”建設(shè)要求，也能夠使工業(yè)化與信息化進行有效融合。在數(shù)據(jù)挖掘方面，對于人工智能技術(shù)的應(yīng)用相對增多，主要采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)進行設(shè)備故障診斷、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析等[3]。

事實上，隨著煤炭企業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用場景的增多，可視化、實時化、一體化、智能化需求增加，數(shù)據(jù)類型從原來的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)擴展到了半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。在這種現(xiàn)狀下，雖然異構(gòu)數(shù)據(jù)源接入問題容易處理，但是在數(shù)據(jù)海量增長情況下，數(shù)據(jù)分類存儲、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析處理難度增加，原有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)整體運行已不能滿足實際需求。應(yīng)用云計算后，可以利用私有云、邊緣云等對業(yè)務(wù)層、設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用層等進行全面優(yōu)化，滿足其新需求（見圖1）。

2.2 增強企業(yè)競爭優(yōu)勢

煤炭屬于基礎(chǔ)能源，新時期國際形式風(fēng)云變幻，能源危機持續(xù)加劇。在統(tǒng)一大市場建成后形成的新發(fā)展格局下，我國煤炭企業(yè)參與全球同行業(yè)競爭后，原來的規(guī)模化競爭優(yōu)勢有所弱化，較難在爭奪同行業(yè)質(zhì)量體系管理標準制定權(quán)（一般簡稱為“定價權(quán)”）方面獲得佳績。在新的競爭環(huán)境下，煤炭企業(yè)必須通過知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新爭奪“定價權(quán)”，并在該路徑下持續(xù)探索以經(jīng)營知識產(chǎn)權(quán)為主的新型商業(yè)模式。云計算作為第三次互聯(lián)網(wǎng)革命的產(chǎn)物，在當(dāng)前屬于先進技術(shù)，煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中只有引進該技術(shù)、開發(fā)該技術(shù)、利用該技術(shù)并在其基礎(chǔ)上做進一步研發(fā)探索，才能增強自身的競爭優(yōu)勢，使其在供應(yīng)鏈層面擴大可盈利空間。

2.3 促進綜合效益產(chǎn)出

進入新時代后，我國煤炭企業(yè)通過實施企業(yè)治理（其他國家一般稱為公司治理）等一系列改革措施，將原來以追求利潤最大化的根本目標，調(diào)整到了對生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益的追求方面。然而，煤炭行業(yè)本身具有高能耗、高污染、高投入等特征，煤炭企業(yè)要實現(xiàn)綜合效益，不得不借助技術(shù)賦能手段。就目前的實踐經(jīng)驗看，此類企業(yè)為了促進綜合效益產(chǎn)出，需要同步解決如下問題：一是在保障安全生產(chǎn)的前提下，提高生產(chǎn)效率；二是結(jié)合風(fēng)險預(yù)警，加強設(shè)備設(shè)施故障診斷方面的自判斷力與自適應(yīng)能力；三是升級礦井網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施；四是確保煤炭地質(zhì)系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、通風(fēng)安全系統(tǒng)、綠色開采系統(tǒng)方面的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同管理等[4]。

針對上述問題，煤炭企業(yè)可以選擇云計算技術(shù)，一方面通過虛擬化技術(shù)建設(shè)與其物理服務(wù)器匹配的虛擬服務(wù)器，并在應(yīng)用云安全防護技術(shù)保障其信息化管理系統(tǒng)安全的前提下，為其安全、高效生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。另一方面，此類企業(yè)能夠通過云計算技術(shù)優(yōu)化整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將各子系統(tǒng)統(tǒng)一到具體的模塊中，通過模塊功能更為專業(yè)地進行數(shù)據(jù)獨立分析、關(guān)聯(lián)處理，為各系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、分工協(xié)作提供精準依據(jù)。尤其在風(fēng)險預(yù)警、故障診斷方面，可以利用云計算中提供的數(shù)值模型、先進算法及時發(fā)現(xiàn)預(yù)判風(fēng)險、精準確認故障發(fā)生位置及風(fēng)險源，輔助煤炭企業(yè)在第一時間完成指揮決策并采取應(yīng)急措施化危為安等。

3" "云計算在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用

云計算在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用范圍相對廣泛，為了論述的清晰性，本文僅從當(dāng)前應(yīng)用較多的資源池改造、數(shù)據(jù)分析處理、管理平臺優(yōu)化三個方面對其應(yīng)用做出具體討論。

3.1 以資源池改造為例

首先，在煤炭企業(yè)信息化建設(shè)過程中，一般在數(shù)據(jù)機房布置物理資源層（靠近總部或分支機構(gòu)），對于大多數(shù)同類企業(yè)而言，在應(yīng)用局域網(wǎng)或城域網(wǎng)的條件下，結(jié)合冗余設(shè)計方案，至少配置有2臺核心交換機與1臺聚匯交換機，可滿足萬兆鏈路之間的互聯(lián)互通。但是，在物理資源層分布過程中，由于主要依靠基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施提供數(shù)據(jù)資源，當(dāng)數(shù)據(jù)類型增多、數(shù)據(jù)數(shù)量增長后，常規(guī)的物理服務(wù)器在實際使用期間會出現(xiàn)處理速度下降的現(xiàn)象。在這種現(xiàn)狀下，此類企業(yè)可以利用云計算中的虛擬化技術(shù)，采用數(shù)據(jù)遷移方式，通過設(shè)置虛擬服務(wù)器，一方面解決重新配置基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施時的高成本投入問題，另一方面增強物理服務(wù)器應(yīng)用過程中，應(yīng)對可能通過移動客戶端引起的病毒傳播、木馬侵入、非授權(quán)登錄及其他安全風(fēng)險的能力。具體而言，對應(yīng)物理服務(wù)器設(shè)置多個虛擬服務(wù)器后，可以在每個虛擬服務(wù)器中進行安全風(fēng)險查殺，預(yù)防不同虛擬服務(wù)器之間的影響，提高安全防護能力[5]。

其次，云計算技術(shù)架構(gòu)中的關(guān)鍵在虛擬資源層。煤炭企業(yè)除部署虛擬服務(wù)器外，還可以通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)、物理資源層之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，建立虛擬資源池。例如，部分企業(yè)應(yīng)用的服務(wù)器架構(gòu)較老，更新時面臨諸多問題。此時，可以先針對X86X之類的服務(wù)器架構(gòu)指令進行軟件定義CPU計算，再通過截獲、虛擬化仿真等操作對其進行處理。在具體實施時，通常可以通過調(diào)度物理計算CPU時間片、處理I/O多隊列排序等進行操作。然后，在應(yīng)用程序中通過仿真方式，模擬獨立計算、緩存、I/O等。這樣做有利于實現(xiàn)對磁盤存儲數(shù)據(jù)的鏡像處理，并將多臺物理服務(wù)器配套的存儲設(shè)備整合為一個既能夠共享又能解決存儲難題的虛擬存儲資源池。

最后，煤炭企業(yè)信息化管理平臺中的資源服務(wù)與調(diào)度層旨在應(yīng)用預(yù)設(shè)的邏輯調(diào)度策略，但其中應(yīng)用的模型、算法相對滯后，并不能滿足虛擬資源池的數(shù)據(jù)處理需求。為此企業(yè)可以根據(jù)實際情況，進一步根據(jù)不同業(yè)務(wù)處理要求，應(yīng)用集計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)API等功能于一體的調(diào)度機制，一方面解決其差異化需求問題，另一方面使數(shù)據(jù)資源的分配更加合理、精準。例如，在生產(chǎn)系統(tǒng)中，井下綜合自動化子系統(tǒng)比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)資源的調(diào)度要求較高。在這種前提下，基于云計算的虛擬資源池可以根據(jù)其中的細分業(yè)務(wù)，采用優(yōu)先級最高的API調(diào)度機制，為其提供資源處理與分配服務(wù)。

3.2 以數(shù)據(jù)分析處理為例

數(shù)據(jù)分析處理是當(dāng)前煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中亟須解決的問題，該問題的解決有利于輔助企業(yè)更好地挖掘生產(chǎn)潛力、提升管理水平、增強競爭優(yōu)勢、產(chǎn)出綜合效益。從煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)分析處理經(jīng)驗看，應(yīng)用云計算技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理時，主要流程包括：①海量數(shù)據(jù)實時采集；②同步分類存儲；③結(jié)合業(yè)務(wù)模型進行數(shù)據(jù)價值挖掘分析。當(dāng)煤炭企業(yè)購買第三方機構(gòu)提供的數(shù)據(jù)管理服務(wù)后，第三方機構(gòu)可以通過數(shù)據(jù)報表形式經(jīng)云管理平臺向企業(yè)發(fā)送數(shù)據(jù)分析結(jié)果。在該模式下的煤炭企業(yè)具備移動客戶端的用戶身份，可以形成以客戶端、云服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為主的數(shù)據(jù)管理框架（見圖2）。需要說明的是，應(yīng)用云計算時，可針對結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)選擇與之匹配的MIS管理系統(tǒng)、SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Map方法等，提高數(shù)據(jù)分析與處理的專業(yè)度等。

4" "結(jié)束語

綜上所述，云計算技術(shù)在煤炭企業(yè)信息建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，既可優(yōu)化總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、增強企業(yè)競爭優(yōu)勢，又能促進企業(yè)產(chǎn)出綜合效益。建議煤炭企業(yè)在當(dāng)前高質(zhì)量階段，一方面加強對信息化建設(shè)現(xiàn)狀的分析，另一方面選擇市場認可的云計算服務(wù)供應(yīng)商，進而在技術(shù)賦能方式下把煤炭企業(yè)信息化建設(shè)提高到新的水平，為其提高全要素生產(chǎn)率、產(chǎn)出綜合效益提供技術(shù)支持。

參考文獻

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作者簡介：王彥斌（1982-），男，漢族，陜西府谷人，高級工程師，碩士研究生，研究方向為5G技術(shù)在能源行業(yè)的應(yīng)用。