XXXX生产运维大数据综合应用平台 项目技术方案目 录1. 项目概述11.1. 建设背景11.2. 现状分析11.3. 建设目标21.4. 建设内容22. 系统架构设计42.1. 总体设计原则42.2. 系统总体架构52.3. 系统物理架构52.4. 系统技术体系62.5. 系统安全设计82.6. 系统界面设计83. 系统功能设计93.1. 数据采集系统93.2. 生产过程监控预警分析子系统123.4. 生产经营辅助决策分析系统223.5. 统一权限认证管理284. 硬件配置324.1. 存储设计325. 进度安排32XXXX生产运大维数据综合应用分析平台 技术解决方案1. 项目概述1.1. 建设背景随着信息化与工业化的深度融合，信息技术渗透到了工业企业产业链的各个环节，工业传感器、工业自动控制系统、工业物联网等技术在工业企业中得到广泛应用，尤其是互联网、移动互联网、物联网等新一代信息技术在工业领域的应用，工业企业也进入了信息化新的发展阶段，工业企业所拥有的数据也日益丰富。工业企业中生产线处于高速运转，由工业设备所产生、采集和处理的数据量远大于企业中计算机和人工产生的数据，从数据类型看也多是非结构化数据，生产线的高速运转则对数据的实时性要求也更高。在大力发展大数据应用分析的大背景下，通过对企业的数据集成、业务集成、界面集成等多方面的数据集成，利用大数据分析指导企业在研发、运营、采购、生产、物资、销售、能耗等的决策显得尤为重要。1.2. 现状分析目前XXXX实业生产运营中，信息化建设处于初始阶段，目前在生产环节中对能源、原料、配料、火炉、水循环、除尘、烟气等工艺流程上应用了一体化控制及预警平台，对于巡检管理、备品备件、成品物资等还在依靠手工报表、Excel报表等原始手段来进行记录及汇总，对于实时数据、历史数据的整理、数据分析、数据汇总等都带来极大的不便。目前主要存在的问题主要由以下几点：同时各种数据之间也存在数据相对独立，不能实现信息的互通，历史数据缺失，对历史数据的分析利用不足，无法实现跨部门、跨系统的综合性的信息资源共享，因信息孤岛及人工误差影响生产效率的提高及资源不能充分利用，因此生产运维大数据综合应用分析平台的建设成能有效提高生产效率及资源的充分利用。1.3. 建设目标通过对企业目前的现状的一个分析，本项目将通过新建系统、数据采集、数据分析、图形化展示等多种手段，对生产运营的各个环节进行统一管理、集中监控，达到直观、简洁、高效的数据可视化，进行科学评估、判断及解决问题，最终建设一个智能、高效的生产运维大数据综合应用分析平台。本项目主要建设目标包含以下几个内容：1） 将原材料、备品备件、成品等目前尚处于手工表格、Excel表格等管理环节利用信息化进行统一管理，防止在长期管理过程中造成的数据管理遗漏、人工失误、统计不便等情况的产生。2） 收集包括能耗系统、计量系统、车间配料系统、冶炼车间管理系统、净化车间管理系统、水循环系统等现有的信息化系统的运行数据、告警数据、生产数据，便于公司管理层、生产调度部门对生产现场数据的统一掌控。3） 利用可视化界面，监控生产过程中所有设备的运行状态，便于生产相关人员及时掌握生产数据，在发现设施设备异常时能及时通过动态图形、声音等方式及时通知相关生产人员。4） 将收集到的所有数据进行数据筛选、数据过滤、数据分析等，以直观、高效、实时、简洁地展示形式，集中监控、分级管理、化繁为简、化无形为有形，为企业生产决策提供有力的数据支撑。1.4. 建设内容1.4.1. 数据采集系统数据采集系统是生产运维数据综合应用分析平台的数据基础，其他子系统依赖于该子系统获得的信息和状态进行相应的处理。由于不同设备的管理协议会有一定的差异，因此状态采集通过采集插件方式支持各种不同类型的信息设备，对业务层和上层使用统一的接口，以屏蔽对于不同厂商设备的管理协议。数据采集系统还是一个统一的状态采集、处理、推送系统。其他第三方厂商的应用系统可以从本系统获取被监控设备的状态而不必直接从被监控设备获取状态，实现状态信息重用，减轻设备管理员的工作量，减少安全隐患，减轻被监控设备的负担。也为后期的系统拓展准备强大的数据库支撑，如财务系统的建设，需要生产部门的数据配合，则可以从本系统中对接生产部门的相关数据，从而实现财务系统高效、便捷的快速建立。1.4.2. 生产过程监控预警分析子系统收集和整理生产过程中产生的系列数据，包括但不限于110KV变电站电力监控系统、循环水泵站系统、一体化除尘系统、炉顶加料系统、烟气监控系统、一体化项目原料系统、压缩空气系统、软化水系统、污水处理系统、水表统计报表、氧气系统、1#炉控制系统、2#炉控制系统、配料站系统、工业硅电炉布料控制系统等系统的系统实时运行数据、报警数据等，通过数据分析、筛选后，形成生产过程监控预警分析子系统，并通过可视化的界面为相关管理人员提供可靠的实时数据及预警预报。本系统搭建完成后，对于二期、三期的设备增加提供平台模板及数据支撑，对于基本的平台化管理提供免费的模板对接。1.4.3. 生产经营辅助决策分析子系统通过将生产过程监控预警分析子系统、物资管理子系统进行数据整合，将能耗、投入、产出、正常运行、异常运行等进行大数据分析，为公司相关的管理层提供生产经营分析数据，为领导决策提供数据支撑，提高工作效率、降低生产能耗、增强产品品质。1.4.4. 统一权限认证管理子系统系统提供统一的用户管理、身份认证及角色定制；一个全面的用户管理基础结构应该能够帮助信息系统实时地维持统一的用户特征，即便这些用户是为不同的应用系统而创建和使用。统一的用户系统进行统一帐号创建、修改和删除，拥有一个提供用户全面集中管理的管理层，而不为每个新的应用程序或服务建立分布的用户管理层。各应用的用户通过一个全局唯一的用户标示及存储于目录服务中的静态口令或由令牌获得动态口令，到认证服务器进行验证，如验证通过即可可登录到信息门户中访问集成的各种应用；可以在系统中维护用户信息并同步到各个应用中；能够根据其在企业的组织机构中的身份定制角色。2. 系统架构设计2.1. 总体设计原则1） 统筹规划，资源复用在项目建设中进行统筹规划，尽可能利用已有、在建和将建项目的相关资源，使本项目既成为一个完整的系统，又与相关项目有机结合，避免重复建设。2） 性能稳定，安全可靠项目建设要以技术先进性为原则，根据实际需求确定项目各项功能，确保安全机制完善，各项性能稳定，能够满足系统高效运行要求。3） 软硬兼顾，需求引导重视开发相关软件，挖掘硬件产品作为基础设施的潜在性能；同时重视用户业务需求，以业务需求为导向，加强相关应用软件研发质量，提炼业务特色、提升业务水准。4） 关注用户，方便实用面向相关人员的业务习惯，关注用户体验，设计人性化的操作环境，提高数据和功能的可用性、可视化，提供多种操作接口，提供维护处理的自动化，以实现业务操作便捷、系统维护自动化程度高的目标。5） 标准体系，开放升级重视技术标准化和业务标准化体系的管理模块设计，保持系统对现实采集标准的适应性。建立统一数据发布接口且便于扩展升级。2.2. 系统总体架构为了充分保证平台的灵活性，降低耦合度，提高功能可扩展性，便于后期的分布式部署及组合式使用，整个平台采用了SOA的体系架构，子系统、组件、设备之间通过HTTP、TCP及UDP等通信协议定义简洁高效协议规范进行通信。此种设计可以更迅速、更可靠、更具重用性构建整个业务系统，同时能够更加从容地面对业务的急剧变化，系统总体架构如图 21 系统总体架构所示：图 21 系统总体架构2.3. 系统物理架构本系统采用B/S（浏览器/服务器）架构，系统由服务器和客户端两部分组成，服务器完成采集、数据传输、业务逻辑处理等；客户端通过浏览器对信息查看及全部业务逻辑的使用，物理架构如图 22 系统物理架构所示：图 22 系统物理架构2.4. 系统技术体系为了充分保证系统的灵活性，降低耦合度，提高功能可扩展性，便于分布式部署及组合式使用及后期的，整个系统采用了SOA的体系结构，系统、组件、设备之间通过HTTP、TCP及UDP等通信协议定义简洁高效协议规范进行通讯。2.4.1. 面向服务的体系结构（SOA）面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）作为一种架构和组织IT基础结构及业务功能的方法，是为解决业务应用和IT资源相结合而产生的一种架构设计规则。它以组件设计为基础，以面向服务为核心思想，支持将业务转换为一组相互链接的服务或可重复业务任务，可在需要时通过网络访问这些服务和任务。本系统将SOA架构应用于系统体系结构设计中，结合工作流技术，提出了一种基于 SOA 架构的工作流监控模型。这种模型结合了面向服务架构和工作流技术的双重优点，既实现了流程集成的功能需求，又能充分利用现有资源、实现软件复用、统一接口规范、提高可维护性和可扩展性。2.4.2. 基础框架 Spring 3.2Spring 是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件。2.4.3. 消息中间件 ActiveMQ 5.9.0ActiveMQ是Apache软件基金下的一个开源软件，它遵循JMS1.1规范（Java Message Service），是消息驱动中间件软件（MOM）。它为企业消息传递提供高可用，出色性能，可扩展，稳定和安全保障。2.4.4. JMS（Java Messaging Service）技术JMS是一种与厂商无关的 API，用来访问消息收发系统消息。它类似于JDBC(Java Database Connectivity)：这里，JDBC 是可以用来访问许多不同关系数据库的 API，而 JMS 则提供同样与厂商无关的访问方法，以访问消息收发服务。许多厂商都支持 JMS，包括 IBM 的 MQSeries、BEA的 Weblogic JMS service和 Progress 的 SonicMQ，这只是几个例子。 JMS能够通过消息收发服务（有时称为消息中介程序或路由器）从一个 JMS 客户机向另一个 JMS客户机发送消息。消息是 JMS 中的一种类型对象，由两部分组成：报头和消息主体。报头由路由信息以及有关该消息的元数据组成。消息主体则携带着应用程序的数据或有效负载。根据有效负载的类型来划分，可以将消息分为几种类型，它们分别携带：简单文本(TextMessage)、可序列化的对象 (ObjectMessage)、属性集合 (MapMessage)、字节流 (BytesMessage)、原始值流 (StreamMessage)，还有无有效负载的消息 (Message)。2.4.5. CORBA（公共对象请求代理体系结构）规范由对象管理组(Object Management Group, OMG)制定的一种标准的面向对象分布式应用程序体系规范，旨在为异构分布式环境中，硬件和软件系统的互联而提出的一种解决方案。2.5. 系统安全设计XXXX生产运维大数据综合应用分析平台系统安全建设从访问控制、审核和日志、密码安全和代码安全等几方面考虑。1） 访问控制使用基于角色的权限控制方式对系统资源的访问进行授权，支持根据业务角色不同赋予权限，支持到功能模块、文件、报表的细