基于云计算的优化煤炭企业网络的设计与研究

张丽霞，张瑞宁

(山西潞安矿业(集团)有限责任公司通信公司，山西 长治 046204)

基于云计算的优化煤炭企业网络的设计与研究

张丽霞，张瑞宁

(山西潞安矿业(集团)有限责任公司通信公司，山西 长治 046204)

本文分析了煤炭企业信息化建设的现状，通过潞安集团的信息化建设探讨了云计算技术在煤炭行业工业中的应用。煤炭企业数据中心、数据容灾备份系统的建立以及智慧矿山物联网体系的构建等，旨在全面提高科学化发展管理水平，加大结构调整力度，实现煤炭行业的转型跨越发展。近年来云计算技术为整个IT行业带来了巨大变革，对企业网络的要求也就越来越高。因此，逐步优化煤炭企业网络的设计也势在必行。

云计算；煤炭企业；数据中心；物联网

在2016中国通信产业大会上提出“十三五”期间要推动通信行业转型升级发展，要推动网络设施演进升级，积极构建超容量网络，实现100 M以上光纤接入服务能力，推动4G网络深度覆盖，打通经济发展信息大动脉。信息化代表新的生产力和新的发展方向，已经成为引领创新和驱动转型的先导力量。潞安集团作为山西省属国有煤炭企业，以煤为基础、多元化发展致力于全面打造具有国际竞争力的清洁能源品牌企业。因此，需结合企业自身需求逐步优化煤炭企业信息化设计，推动集团信息化和工业化深度融合的进程，加速企业质的飞速发展。

潞安集团现有信息网络涵盖集团公司14座主体生产矿井、34座整合矿井以及各分子公司约60余个业务节点。网络承载着为集团公司煤炭安全生产服务的生产调度系统、监测监控系统、电力调度系统、工业视频监控系统、运销系统、视频会议系统等；为日常办公所需的OA办公自动化系统、财务经营、人事劳资系统等；为广大职工家属日常生活提供的语音、宽带、视频等生活信息资源的传输。现已初步构建成“数字潞安”的综合信息平台。随着信息技术与通迅技术的快速发展，针对企业信息化建设需进一步优化网络设计如下：

1 建立基于云计算的企业级数据中心

1.1 煤炭企业对数据中心的功能要求

由于煤炭企业自身的特殊性，其信息化建设需求主要是以井下煤炭安全生产监控，环境安全监测以及企业的运销、经营以及管理等信息作为数据的基础。煤炭生产信息数据本身的特点有：1) 信息数据的安全性；2) 信息数据的动态性；3) 信息数据的多样性；4) 信息数据的关联性；5) 信息数据的复杂性等，使得煤炭企业管理者需要对不同来源的大量数据进行信息处理和分析，因此需建立基于云计算技术的数据中心[1]。云计算是借助于分布式，网格计算及效用计算等理念的互联网存储，从资源和云存储等多方面着手应用。同时，云计算能支持企业完成任何的信息化数据需求。

1.2 云计算在煤炭企业数据中心的设计

数据中心作为一个企业网络的底层基础设施，由传统的多根树形结构、Fat-tree结构向云计算的架构需求靠拢。不仅解决了上层交换网络存在的单点失效和瓶颈带宽等问题，而且能很好的支持一对多、多对多的网络通信服务。针对云计算的特点及数据中心云化的优势，以及关键技术如物理整合、虚拟化技术、容灾备份技术等进行应用研究。云计算平台可以将企业的基础构架打破相互隔离，有效的利用现有的IT硬件、软件资源，降低企业IT资源管理的复杂性，促进创新，通过负载均衡来提高各系统之间的响应能力。

云计算数据中心的设计应本着提高企业设备性能，扩展性，减少资源消耗等方面着手。同时，应充分满足企业内、外部大规模数据的处理和交流。数据中心要实现云化，需要整合存储设备、网络、服务器、操作系统及中间件等软、硬件资源，形成统一的计算资源池。为虚拟化和自动化提供必要的基础设施，结合煤炭行业数据中心的建设，可以通过建立统一的存储系统或整合现有的网络实现数据的初步物理整合。对底层设备的软、硬件进行详细的简化部署，利用虚拟化技术来整合不同厂商的存储设备，构建全局异构存储资源池、计算资源池、网络资源池及跨越整个存储资源动态分级存储体系；建立虚拟化层存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等为一体的基于云计算的数据中心管理平台。基于云计算的煤炭企业数据中心的总体逻辑架构及框架见图1。

图1 煤炭企业数据中心总体逻辑架构及框架

2 建立两地三中心的数据容灾备份系统

2.1 数据中心存储设备存在单点故障风险

数据中心已成为保障企业信息系统正常工作的重要基础设施，如何保证数据中心的持续可靠运行，如何应对和有效化解数据集中带来的风险，已成为企业愈发关注的重要问题[2]。潞安集团现有数据中心在存储架构、容灾级别等多个环节面临极大的挑战，业务系统的数据集中储存在单一的存储设备上，数据层面无冗余，数据丢失风险非常高，导致在生产数据安全性、业务系统连续性方面面临着很大的安全隐患。因此，为消除单点故障，保障核心业务的连续稳定运行，同时提高数据中心的容灾级别，保障数据安全性;提升存储设备的性能，满足业务高速发展的需要。

2.2 同城灾备及异地备份中心的构建

为增强集团业务应用系统、重要数据的可用性、抵抗灾难发生时带来的风险，在整个集团网络中建立同城、异地三个中心的容灾备份系统是必须的。

首先本地主数据中心设在潞安集团通信公司综合机房，通过双机热备、本地备份、CDP这些在线的数据保护手段完成机房内事件的灾备。

同城灾备中心是指在同一个城市长治市内部署的灾备中心，能实现数据的同城实时备份和业务数据的实时倒换，保证业务的连续性。其主传输技术采用DWDM技术，具有超大的带宽及较强的扩展能力，特别适合数据存储业务带宽巨大、后续带宽扩展频繁的应用需求。

异地灾备中心是指把数据备份到相对较远的地区，跨越地质灾害半径，能消除地震等地质灾害对数据业务的破坏，采用的是MSTPWDM传输技术，将两套存储设备和主备路由保护等实现物理隔离，达到业务网络、核心单板“双重”保护，确保异地灾备的私有性和安全性。基于数据中心两地三中心灾备系统示意见图2。

图2 数据中心两地三中心灾备系统示意图

3 建立感知矿山物联网体系

感知矿山物联网分为感知层、网络层和应用层3个大层。各层之间关键技术所在具有明显的平台特征，即如数字信息传输平台、云计算平台、M2M平台等，其有着共享性、通用性以及承载性，在感知矿山中起着基础的支撑作用[3]。因此，从集团的角度来看感知矿山物联网的建设，首先要打造好各种信息化的公共平台，为煤炭物联网的发展提供必备条件。

潞安集团已进行了矿井综合自动化改造和矿山数字信息化建设，主体矿井的接入网和骨干传输RPR环网技术都较为完善，初步实现了物联网要求的异构网络之间的互联互通。潞安集团信息化系统设计的贯穿信息采集、传输、存储、处理和应用整个过程，从底网上划分为四个层面，即自动化层、网络层、数据层和应用层。与感知矿山物联网的分层结构已非常相似。

1) 着力构建集团级信息集成平台，是在前期信息化的基础上，集成现有信息化系统资源，整合各下属单位网络与信息化子系统，形成一个以安全生产和管理为核心、以信息流为主线的，覆盖企业人、财、物、产、供、销为生产经营活动的全过程，企业内部统一指挥与信息资源共享的网络信息集成平台。

2) 矿井管控集成信息管理系统，重点监测矿井生产现场的各种资源信息和生产状况，实时了解计划、执行、考核等日常运营信息，为生产矿井各项管理指挥的达成提供管理依据。

4 结束语

潞安集团采用云计算技术能极大地提高网路工作效率，企业安全生产管理水平，在煤炭集团企业应用前景十分广泛，公司在对云数据中心部署实施应用的同时，还要加强对安全的管理，避免云计算环境中的各种风险。基于云计算构架下的优化集团内部网络设计，旨在全面构建现代化的集团信息管理体系，提升企业信息化管理水平，实现集团企业内部信息共享、协同办公，提高管理效率。为全面建设具有国际竞争力的清洁能源品牌企业奠定坚实基础。

[1] 苏玉勤 ，张瑞宁.感知潞安信息传输承载技术[M].北京：中国矿业大学出版社，2014.

[2] 李素若.基于云计算的煤炭企业数据中心网络拓扑设计[J].煤炭技术，2013(12)：39-140.

[3] 郭捷夫.基于云计算模型的绿色IT数据中心构建方案研究[G].2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集，2011.

[4] 李璐颖，张云勇，房秉毅.云计算在网络中的应用[J].电信技术，2011(10):35-38.

Design and Research for the Optimization of Coal Enterprise Network Based on Cloud Computing

Zhang Lixia, Zhang Ruining

(TheCommunicationsCompany,ShanxiLuanMining(Group)LimitedLiabilityCompany,ChangzhiShanxi046204,China)

The paper analyzes the current situation of coal enterprise information construction. Through LuAn Group’s information construction, the application of cloud computing technology in the coal industry is discussed. Aimed at improving the management level of the scientific development, increasing the intensity of structural adjustment and realizing the coal industry transformation spanning development, The coal enterprise data center, data disaster tolerance system are established and the intelligent mine Internet of things system is constructed. In recent years, cloud computing technology has brought about great changes to the entire IT industry, the requirement for enterprise network is more and more high. Therefore, it is imperative to gradually optimize the design of the coal enterprise network.

cloud computing; coal enterprises; data center; iot

2017-03-06

2017-03-10

张丽霞(1982- )，女，山西沁县人，工程师，本科，研究方向为煤矿信息化。

1674- 4578(2017)02- 0076- 02

TP393.02

A