工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)平臺在煤炭企業(yè)的建設(shè)與應(yīng)用

連 政

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

國內(nèi)大型煤炭企業(yè)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(shè)將成為未來煤礦建設(shè)的趨勢，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將是其核心支撐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析就是賦予生產(chǎn)要素標(biāo)識，從而實(shí)現(xiàn)信息的跨維度查詢與共享，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)核心[1-2]。本次建設(shè)主要是通過引入國家層面的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)平臺建設(shè)，從實(shí)現(xiàn)對礦山物資的統(tǒng)一編碼管理入手，逐漸形成煤炭行業(yè)智慧礦山建設(shè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為煤炭企業(yè)的智慧礦山建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系二級節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)標(biāo)識解析體系的中間環(huán)節(jié)，連接著頂級節(jié)點(diǎn)，為行業(yè)平臺、大型企業(yè)平臺、通用性平臺提供服務(wù)，對服務(wù)制造業(yè)和整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)起到關(guān)鍵作用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)平臺建設(shè)系統(tǒng)分二級節(jié)點(diǎn)和企業(yè)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)方面系統(tǒng)。二級節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)主要承擔(dān)業(yè)務(wù)管理功能，包括：注冊系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、解析系統(tǒng)、代理服務(wù)系統(tǒng)、SNMS 業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)；企業(yè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)主要承擔(dān)托管服務(wù)，包括：注冊系統(tǒng)、代理服務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)API。二級節(jié)點(diǎn)平臺架構(gòu)如圖1。

1.1 二級節(jié)點(diǎn)注冊系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要服務(wù)內(nèi)容為實(shí)名審核、企業(yè)前綴的注冊、數(shù)據(jù)查詢，以及給各企業(yè)提供API，便于企業(yè)進(jìn)行移動端標(biāo)識管理和查詢軟件開發(fā)。標(biāo)識注冊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對象標(biāo)識與其對應(yīng)信息地址間映射關(guān)系的建立過程。標(biāo)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(biāo)識，形成對象標(biāo)識與可尋址標(biāo)識之間的映射關(guān)系，并將該映射關(guān)系向上級標(biāo)識服務(wù)提供方提交注冊，由上級標(biāo)識服務(wù)提供方記錄并維護(hù)該映射關(guān)系。

圖1 二級節(jié)點(diǎn)平臺架構(gòu)

1.2 二級節(jié)點(diǎn)解析系統(tǒng)

二級節(jié)點(diǎn)解析系統(tǒng)用于標(biāo)識的解析。當(dāng)不同的行業(yè)應(yīng)用需要信息協(xié)同與共享時(shí)，平臺可為相關(guān)應(yīng)用或用戶提供標(biāo)識解析的功能，對于平臺分配的統(tǒng)一標(biāo)識，本平臺應(yīng)包括根服務(wù)器和各級服務(wù)器，解析后可返回通信地址；對于其他機(jī)構(gòu)分配的標(biāo)識，平臺建立根服務(wù)器，解析后可返回標(biāo)識所屬行業(yè)內(nèi)解析系統(tǒng)的地址；如果行業(yè)內(nèi)解析系統(tǒng)可以與本平臺互通，平臺可直接返回行業(yè)內(nèi)解析系統(tǒng)的解析結(jié)果。平臺的解析子系統(tǒng)由公共解析接入點(diǎn)和公共解析系統(tǒng)組成，面向條碼、RFID、IC 卡、智能系統(tǒng)等各類觸發(fā)機(jī)制，是跨行業(yè)、跨平臺、多應(yīng)用的兼容性公共解析體系。

1.3 二級節(jié)點(diǎn)同步系統(tǒng)

標(biāo)識解析服務(wù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)服務(wù)之一，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中需要為用戶提供不間斷、快速的解析服務(wù)，需要提供多臺服務(wù)器來保證高可靠、高性能，同時(shí)避免單點(diǎn)故障造成無法提供解析服務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。多臺服務(wù)器間的數(shù)據(jù)同步需要通過數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因而數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)中重要的一環(huán)。

根據(jù)功能劃分，數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）動態(tài)更新。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在不影響解析系統(tǒng)對外提供正常服務(wù)的前提下，把變化的數(shù)據(jù)更新至解析系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)增刪改的操作，可以實(shí)時(shí)地在解析系統(tǒng)中體現(xiàn)。

（2）更新通知系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)生變更時(shí)，主動向所有相關(guān)系統(tǒng)發(fā)送通知的功能。

（3）全量更新系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)識數(shù)據(jù)的全量生成、錯(cuò)誤檢查、MD5 驗(yàn)證、加密簽名和驗(yàn)證簽名等功能。

（4）增量更新系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)識數(shù)據(jù)的增量的生成、錯(cuò)誤檢查、MD5 驗(yàn)證、加密簽名和驗(yàn)證簽名等功能。

1.4 二級節(jié)點(diǎn)代理服務(wù)系統(tǒng)

代理服務(wù)系統(tǒng)為了便于第三方的接入使用HTTP 協(xié)議。代理服務(wù)會把緩存信息記錄到代理服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中，一旦緩存出現(xiàn)問題，可以直接通過代理服務(wù)的數(shù)據(jù)庫來恢復(fù)緩存。

1.5 二級節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

二級節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析基礎(chǔ)平臺的重要組成部分，主要實(shí)現(xiàn)基于Web 的標(biāo)識前綴注冊、申請、分配、查詢等業(yè)務(wù)，主要管理標(biāo)識前綴，通過控制標(biāo)識前綴的注冊和解析達(dá)到管理標(biāo)識前綴的目的，同時(shí)集成了統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理、日志管理、通用管理等多個(gè)方面的功能，形成一個(gè)綜合性的標(biāo)識業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，提供給管理員、接入企業(yè)等各類型用戶通過該系統(tǒng)完成標(biāo)識業(yè)務(wù)相關(guān)操作。二級節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2。

圖2 二級節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)功能劃分，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1）標(biāo)識申請。實(shí)現(xiàn)企業(yè)前綴申請、前綴配置、數(shù)據(jù)托管申請、產(chǎn)品信息管理等。

（2）標(biāo)識分配。實(shí)現(xiàn)功能有審核企業(yè)節(jié)點(diǎn)資質(zhì)，對符合要求的企業(yè)分配前綴，審核數(shù)據(jù)托管申請。

（3）標(biāo)識注冊。實(shí)現(xiàn)功能有標(biāo)識注冊管理，對企業(yè)標(biāo)識數(shù)據(jù)的托管云服務(wù)，為有托管需求的企業(yè)提供元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)模板管理、查詢模板管理、標(biāo)識數(shù)據(jù)管理功能。企業(yè)的托管云服務(wù)申請審批通過后，可自行定義元數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)據(jù)模板，在web頁面上完成標(biāo)識注冊，或通過API 接口上傳標(biāo)識數(shù)據(jù)完成標(biāo)識注冊。

（4）數(shù)據(jù)管理。主要實(shí)現(xiàn)查看企業(yè)前綴的申請記錄，以及企業(yè)用戶和業(yè)務(wù)管理員所有的操作、變更記錄。

（5）系統(tǒng)管理。實(shí)現(xiàn)用戶、權(quán)限、角色、字典、代理等服務(wù)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(jié)點(diǎn)提交的企業(yè)前綴等信息與頂級節(jié)點(diǎn)的交互日志。

（7）通用管理。實(shí)現(xiàn)功能有標(biāo)識查詢、解析查詢、個(gè)人信息、系統(tǒng)首頁、修改密碼等。

1.6 企業(yè)節(jié)點(diǎn)注冊系統(tǒng)

注冊系統(tǒng)的操作對象，包括企業(yè)級的信息和企業(yè)內(nèi)部的信息，均由企業(yè)自行維護(hù)。企業(yè)級信息的維護(hù)，首先將產(chǎn)品和設(shè)備的標(biāo)識與信息存放地址之間的映射關(guān)系更新至企業(yè)標(biāo)識管理系統(tǒng)，然后提交至標(biāo)識服務(wù)二級節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。出于企業(yè)標(biāo)識管理系統(tǒng)安全性的考慮，企業(yè)與標(biāo)識管理系統(tǒng)通信時(shí)需要對身份進(jìn)行認(rèn)證，注冊系統(tǒng)與解析系統(tǒng)的通信需要加密。企業(yè)對其內(nèi)部標(biāo)識所做的變更，均會記錄在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中讀取這些變更操作，下發(fā)至解析系統(tǒng)供用戶查詢。

1.7 企業(yè)節(jié)點(diǎn)代理服務(wù)系統(tǒng)

其主要功能是提供基于瀏覽器的查詢服務(wù)，使用戶可以通過瀏覽器向代理服務(wù)器發(fā)起標(biāo)識解析請求，而不需要專用的客戶端軟件。同時(shí)為了便于第三方系統(tǒng)的接入，代理服務(wù)子系統(tǒng)提供REST API風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)標(biāo)識的注冊、刪除、修改、查詢等功能。代理服務(wù)系統(tǒng)使用HTTP 協(xié)議，友好的REST 風(fēng)格，便于第三方的接入。為保持?jǐn)?shù)據(jù)的完成和一致性，代理服務(wù)會把緩存信息記錄到代理服務(wù)的數(shù)據(jù)庫中，一旦緩存出現(xiàn)問題，可以直接通過代理服務(wù)的數(shù)據(jù)庫來恢復(fù)緩存。

1.8 企業(yè)節(jié)點(diǎn)API

其主要功能是給開發(fā)人員提供應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)無需訪問源碼就能訪問一組例程或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)的功能，通過對外提供的API 調(diào)用，加強(qiáng)了站點(diǎn)之間的內(nèi)容關(guān)聯(lián)性。用戶、開發(fā)者和中小企業(yè)也可以通過這些開放的平臺獲得更大的價(jià)值。

2 在煤炭企業(yè)的具體應(yīng)用

本項(xiàng)目已在山西省省屬特大型煤炭企業(yè)集團(tuán)層面進(jìn)行建設(shè)應(yīng)用。以設(shè)備管理為例，二級節(jié)點(diǎn)平臺可為礦用各類自動化、安全生產(chǎn)等系統(tǒng)及所關(guān)聯(lián)儀表、儀器等設(shè)備、零件提供標(biāo)識注冊和解析服務(wù)，即為每個(gè)系統(tǒng)、每個(gè)零件配置一張可識別的“身份證”；各系統(tǒng)、零件生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)或提供的產(chǎn)品，必須符合二級節(jié)點(diǎn)所提供的煤炭行業(yè)的標(biāo)識和解析。通過唯一標(biāo)識，可以關(guān)聯(lián)起煤炭行業(yè)相關(guān)原料、生產(chǎn)加工、倉儲、物流數(shù)據(jù)平臺和業(yè)務(wù)操作平臺，從而實(shí)現(xiàn)對煤炭全生命周期全程跟蹤。通過建設(shè)二級節(jié)點(diǎn)，打通上下游企業(yè)標(biāo)識的統(tǒng)一，減少重復(fù)標(biāo)簽工作量，對所有的機(jī)器部件等設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常可進(jìn)行快速定位實(shí)現(xiàn)追溯管理，實(shí)現(xiàn)了全生命周期的煤礦設(shè)備管理。具體為：將現(xiàn)存的相關(guān)備件進(jìn)行標(biāo)識編碼管理，顯示庫存?zhèn)浼闆r，對設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行合理管理，減少備件庫存資金；將煤礦企業(yè)內(nèi)部各礦井的機(jī)器設(shè)備等資產(chǎn)進(jìn)行信息共享，主要備件共享和緊急調(diào)配，從而減少設(shè)備的故障停工時(shí)間，提高機(jī)器設(shè)備的開機(jī)效率。實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商對其機(jī)器設(shè)備提前進(jìn)行預(yù)警，對主要部件維修記錄進(jìn)行分析，可以有效提高機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量，降低機(jī)器故障率。

3 應(yīng)用效果

作為煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一行業(yè)物料、設(shè)備編碼標(biāo)識及解析渠道，使企業(yè)上游、下游解析標(biāo)識一致，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高物料供給協(xié)同率，提高物流運(yùn)輸效率，帶動行業(yè)標(biāo)識解析等數(shù)字化應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，解決突出問題，形成行業(yè)龍頭領(lǐng)跑的發(fā)展形態(tài)，從而有效推進(jìn)煤炭行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)，二級節(jié)點(diǎn)還面向企業(yè)內(nèi)部提供標(biāo)識編碼注冊和標(biāo)識解析服務(wù)，特別是為中小煤炭企業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用，將現(xiàn)有通用性的系統(tǒng)做升級開發(fā)，降低中小煤炭企業(yè)接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)門檻，為各中小煤炭企業(yè)和工業(yè)應(yīng)用軟件提供所需數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

（1）本項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)面向煤炭行業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)，可以面向煤炭企業(yè)和企業(yè)周邊各類企業(yè)提供與國家頂級節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識解析服務(wù)，具有一定的行業(yè)示范作用。

（2）通過建設(shè)二級節(jié)點(diǎn)，對未來數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析整理的數(shù)據(jù)可視化解決方案，可以讓企業(yè)管理者充分了解經(jīng)營成果，更可以為高層領(lǐng)導(dǎo)的決策提供可靠的科學(xué)依據(jù)，提高煤炭企業(yè)的經(jīng)營管理效率。

（3）通過建設(shè)二級節(jié)點(diǎn)，制定煤炭行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，形成引領(lǐng)效應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各礦井?dāng)?shù)據(jù)共享和集成，解決企業(yè)內(nèi)部信息不對稱問題，打破信息孤島，為煤礦實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理能力提供信息支撐。

（4）通過建設(shè)標(biāo)識解析系統(tǒng)二級節(jié)點(diǎn)，共享了煤礦設(shè)備參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)了煤礦設(shè)備全生命周期管理。