煤矿智慧园区项目物联边缘平台

煤矿属于已建成矿区，大部分智能化/信息化系统均已建设完成或者正在改造升级。按照前期对矿上领导、服务保障中心、智能办、机电科、安监科、党政办等部门进行调研走访，"统一规划、分步实施"的智慧园区物联边缘平台，实现地面园区边缘物联接入，为园区智慧化应用提供基础支撑。 
1.1.2. 建设目标 


通过物联边缘平台，提供了构建智慧园区解决方案的关键能力，提供物联接入、统一运维、容器化的轻量平台，对园区物联信息进一步归集，并配套必要的计算、存储资源。项目整体架构图，如下图1所示。（其中，蓝色背景标记为本次规划建设内容） 
10物联边缘整体架构图 
1) 园区应用 
物联边缘平台，为数据平台提供数据来源，即为园区安防、物联、设施、IOC等园区应用提供物联数据来源。并为应用提供虚拟化\容器化部署环境。 
2) 物联平台 
物联型边缘作为中小园区场景下的园区中枢，主要包含如下功能组件： 
超融合一体机：提供网络、计算、存储的虚拟化服务。提供机柜、柜内网络以及相关配件。 
物联网模块：实现各类煤矿地面园区设备的数据集成和设备控制功能。 
容器模块：基于容器部署，进行本地的数据或业务逻辑处理；提供应用部署所需的容器承载环境。 
统一运维：基于园区物联边缘底座，提供统一运维和安装的能力。 
3) 园区联接 
园区连接包括园区办公网、视频专网、物联网等。可通过OLT、网络交换机、WIFI等方案接入。 
4) 园区终端 
终端设备/子系统，包括安防子系统，如视频监控系统、门禁系统、周界报警等，也包括楼宇子系统，如空调、照明等，实现楼宇子系统的数据融合及协同高效运营; 同时执行平台下发的控制指令，实现联动。 
1.1.3. 建设内容 
园区物联边缘平台是智慧园区解决方案的核心，包括：物联网模块、融合集成模块、容器模块、数据库，并支持与GIS模块等对接，提供统一的数据接入能力。具体如下： 
1.1.3.1. 物联网模块 
物联网模块，通过对园区范围内的物联网子系统和设备进行统一接入，从而完成园区物联网感知数据的统一汇聚整合，为园区运行监测管理的综合研判和快速决策提供支持。 
物联网IoT平台是对园区各个物联子系统及应用子系统进行信息集成与数据集成的平台，以"分散控制、集中管理"为指导思想，实现信息资源的共享与管理、提高工作效率，及时对全局事件做出反应和处理，提供一个高效、便利、可靠的管理手段。 整体物联网建设架构图，如下图2所示： 
ARABIC 11物联网模块建设架构图 
物联网解决方案架构，可分为如下三个层次： 


（1）IOT管理平台：除了提供传统安防、能源等设备设施的数据采集、日志和安全传输外，还需要提设备管理，鉴权认证，故障诊断，联动规则，告警过滤和分析。同时还需要北向开放API，将园区的安防、能耗设备以及其他传感器的数据、状态和经过分析和过滤过的告警上报给各个对应的应用。提供联动配置和规则响应，支撑安防等应用的显示和控制。 


（2）IOT接入平台：IOT接入平台包含，数据采集中心、数据管理中心、数据接入中心和运维管理中心四个模块。主要是通过底层子系统接口（RS485.OPC、BACnet、ODBC、OBIX等）从BA系统、冷站群控系统、电能管理系统以及其他系统采集基础数据，并根据管理平台的设置，最终将数据上传至IOT管理平台和数据系统。 


（3）智能子系统：主要指群控系统、楼宇系统、门禁系统、消防系统以及其他物联子系统。 


单园区集中部署时，物联网模块作为一个整体部署。平台提供子系统和设备的接入能力，同时提供设备管理、告警管理、数据处理与存储、北向API接口等能力。 


IOT平台提供完整物联设备管理能力和应用对接能力。功能架构如下四个方面： 


（1）提供传统安防、楼宇、能源等设备设施的数据采集、日志和安全传输外； 


（2）提供设备管理，鉴权认证，故障诊断，联动规则，告警过滤和分析。 


（3）北向开放API，将园区的安防、楼宇、能效设备以及其他传感器的数据、状态和经过分析和过滤过的告警上报给运营指挥中心的各个应用。 


（4）提供联动配置和规则响应，支撑安防、楼宇以及园区应用的显示和控制。 


1.1.3.2. 融合集成模块 


通过融合集成模块将各个场景所使用到的应用系统进行数据集成（FDI）和消息集成（QS）和功能集成（APIC），并且提供微服务架构将原应用的接口转换为各个服务。基于该平台构建应用能保持整个系统的稳定性和持续演进性。通过统一数据格式和标准接口可以兼容不同厂家子系统间的硬件和底层协议差异，提供一致性的服务，从而实现多厂家子系统整合、快速构建应用。融合集成模块的整体架构，如图所示。 


 ARABIC 12 融合集成模块 


融合集成模块提供全栈集成解决方案，是多云时代的应用和数据集成平台，其中集成模块实现服务集成、消息集成、数据集成等全连接，支撑跨应用、数据、服务、资源等的协同，以达到企业的内部互通、内外互通、多云互通。 


融合集成模块核心组件主要包含三个组件：API Connect、FDI和QS。 


（1）API Connect 


API Connect是融合集成模块的API管理组件，涵盖API网关、LiveData和API市场三个子部分。聚焦在API轻量化集成，存量系统服务化改造，跨云跨数据中心路由等核心功能，实现从API设计、开发、管理到发布的全生命周期管理和端到端集成。 


（2）FDI 


FDI（Fast Data Integration）是融合集成模块的数据集成组件，支持文本、消息、API、结构和非结构化数据等多种数据源之间的灵活、快速、无侵入式的数据集成，可以实现跨机房、跨数据中心、跨云的数据集成方案，并能自助实施、运维、监控集成数据。 


（3）QS 


QS（essage Queue Service）是融合集成模块的消息集成组件，基于高可用分布式集群技术，搭建了包括发布订阅、消息轨迹、资源统计、监控报警等一套完整的消息云服务。 


集成平台提供数据集成FDI、消息集成QS和API集成服务，并提供场景应用的接口资产。 


1.1.3.3. 容器模块 


本次规划容器模块，支持一键部署业务集群和网络，应用基于标准App CRD定义，可将应用下所有资源作为一个整体进行管理；可按需集成存储、监控、日志等解决方案；支持以Kubernetes原生架构当做开发框架，基于Kubernetes扩展机制开发平台功能。实现平台的可持续发展，保证平台架构的先进性。提供以下主要功能。 


1) 容器生命周期管理 


平台支持Kubernetes容器服务，提供高性能可伸缩的容器应用管理能力，支持企业级Kubernetes容器化应用的全生命周期管理。例如：应用的部署、组件的管理和扩缩容、更新容器等周期管理。 


2) 统一容器网络 


提供覆盖常见开源网络插件功能的容器网络插件，统一Kubernets集群网络模型，避免多集群情况下，因集群应用对网络功能的需求差异导致不同集群使用不同的网络模式，降低了集群网络运维的复杂度与技术难度。 


3) 企业级多租户管理 


支持基于多租户的跨集群项目管理，项目可共享平台的基础设施资源。可根据项目需求，为项目分配平台上的一个或多个集群，并通过配额限定集群下该项目可用的资源大小。项目管理员可在被分配的集群上创建命名空间，为命名空间分配配额，并添加命名空间成员。命名空间成员登录平台后，可在自己具有相应权限的命名空间下管理应用。 


平台的企业级多租户管理能力，极大地简化了为角色相同成员分配相同资源权限的重复工作，利于项目内外部的资源隔离，也加强了数据的保密性。 


4) 集群管理 


支持纳管接入平台的集群下的资源，对接集群和平台的账号权限后，即可通过平台管理接入平台的集群下的资源，并对集群进行运维管理。基于Kubernetes Operator（状态管理器）实现了集群全生命周期地自动化管理，包括：部署、升级、组件管理、备份、恢复和异地灾备。 


支持将两个或两个以上集群联邦化后统一管理，可通过跨集群部署和管理应用，实现"两地三中心"容灾备份解决方案。 


5) 自动化运维管理 


平台提供了监控、日志、事件、审计数据的可视化面板，平台上集群、主机节点以及Kubernetes资源的状态变化有源可溯，当系统产生故障时，可有效缩短故障排查时间，减少故障排查处理难度。 


除监控之外，还支持日志、事件的指标化，对数据进行统一分析后可根据分析结果制定告警规则。通过通知的形式将告警信息实时地发送给运维人员，可有效地避免一些系统运营过程中资源不足导致的故障（例如：CPU、内存不足），降低系统运维成本。 


告警模版、通知可灵活地对接企业已有的通知系统。 


1.1.3.4. 数据库模块 


本次规划企业级关系型数据库。面向物联边缘提供数据存储系统。数据库（Database，DB）是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。数据库管理系统（Database anageent Syste, DBS）是提供数据库管理的计算机系统软件，能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。数据库管理系统不仅要为数据管理提供数据操作功能，还要为数据库提供必要的数据控制功能，对数据的安全性和完整性进行控制。保障业务数据安全可靠、以及数据的正确、有效和相容。 


本次规划数据库系统，除了具有极致的性能以外，还在需要具备在原有功能基础上增加Oracle等主流数据库的兼容特性，并遵循EAL4+标准进行了大幅度的安全增强，同时整合GIS/流计算等一些列专业应用领域的企业级功能。 


借助于数据库系统，在这样的系统架构中，业务数据存储在单个物理节点上，数据访问任务被推送到服务节点执行，通过服务器的高并发，实现对数据处理的快速响应。同时通过日志复制可以把数据复制到备机，提供数据的高可靠和读扩展。 


1.1.3.5. GIS服务模块 


园区GIS平台是一个二三维一体化的GIS服务平台，实现对园区空间静态数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示，并支持与位置服务系统集成，供上层应用如IOC等应用集成，实现统一视图的可视化的园区管理。园区GIS平台可基于CAD、BI等数据进行二、三维地图数据建模。突破以人工管理为主的常规园区管理模式，解决传统模式中信息孤立、流通不畅、缺乏综合分析、难以共享、应对突发事件反应迟缓、安全隐患较大等问题，实现物联网时代全面感知园区各种信息，让园区管理更加智能和便捷。此外，GIS平台包含设施/空间属性维护定制工具，支持后期设备点位添加以及删除。 


GIS模块架构图 


地理信息门户的建设包括数据中心的建设、GIS 平台的建设、地理信息门户的建设和系统应用的建设等几个部分。