摘要：随着矿井的信息化、自动化的不断发展,矿井的各个子系统增加越来越多,各自为政相互兼容性差。机房服务器越来越多，形成了多个系统信息孤岛。里彦煤矿根据矿井安全生产的需要,大数据建设形式的需求，适时构建井上下信息综合传输平台、集中控制平台尤为重要。
关键词：超融合 工业平台 建设应用
一、项目背景
里彦煤矿生产调度机房原采用的是独立的服务器和工控机承载生产调度用的系统，所有的工控机和服务器加起来一共有20台左右。随着机房使用年限的增大，设备老旧出现故障的概率不断增大。矿井的各子系统增加越来越多，相互兼容及系统数据的集中显得尤其重要。
二、煤矿工业云平台建设的意义
基于超融合技术的全矿井综合智能化平台建设，为实现与集团公司大数据中心的无缝对接，数据共享。实现全矿安全生产监督管理机械化、信息化、智能化。该“智能化平台”基于超融合技术，按照横向到边、纵向到底的安全监督管理方式进行建设，横向覆盖到矿井主、副井提升、主井装卸载、压风系统、抽风系统、洗煤厂、主运皮带、中央泵房等运转设备的智能化控制，纵向覆盖了井下生产环境各种参数的监测、人员位置信息的实时监控。该工业化平台的应用，对于研究机械化减人、自动化降人的新旧动能转换，实现新的工业平台集中控制各生产环节。
三、超融合架构选择与建设
1、超融合与传统架构选择
超融合基础架构（简称“HCI”）是指在同一套单元设备中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素，而多套单元设备可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out），形成统一的资源池。HCI是实现“软件定义数据中心”的终极技术途径。HCI类似Google、Facebook等互联网数据中心的大规模基础架构模式，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。
传统数据中心基础架构的特点：
（1）性能：随着访问集中存储的服务器越来越多，性能瓶颈将日益凸显。
（2）横向扩展：由于架构限制，无法实现横向扩展。
（3）高可用性：通过raid技术实现高可用性，但面对硬件故障时，性能下降严重。
（4）整合比：虚拟机密度低
（5）安装配置：需要准备大量安装实施前的信息收集和整理工作，并且由专人进行安装部署，最少需要2天时间
（6）管理维护：需要专门存储管理软件，配置复杂。需要厂商支持。
（7）耗电：使用传统架构：8台服务器平均每台服务器耗电600W计算，存储耗电1500w，总共耗电6300W，运行三年电费支出约为：16.8万元。
超融合架构的特点：
（1）性能：尽可能提供本地吞吐，并使用SSD保证应用IO需求。不存在性能瓶颈。
（2）横向扩展：可以简单的在集群中增加节点以扩展集群规模和性能。
（3）高可用性：可以通过三副本的方式容忍最多两个节点同时故障，并且硬件故障时数据重建速度快，性能几乎不受影响。
（4）整合比：虚拟机密度高，是传统2倍以上。
（5）安装配置：开箱即用的部署方式，只需30分钟即可完成安装配置。
（6）管理维护：统一WEB界面管理，维护方便无需配置LUN、卷、Raid组。
（7）耗电：使用超融合架构：8节点，共耗电 2000W，运行三年电费支出约：5.5万元。
2、超融合架构建设
超融合架构在数据中心承担着计算资源池和分布式存储资源池的作用，极大地简化了数据中心的基础架构，通过软件定义的计算资源虚拟化和分布式存储架构实现无单点故障、无单点瓶颈、弹性扩展、性能线性增长等能力；通过简单、方便的管理界面，实现对数据中心基础架构层的计算、存储、虚拟化等资源进行统一的监控、管理和运维。超融合基础架构形成的计算资源池和存储资源池直接可以被计算平台进行调配，服务于OpenStack、Cloud Foundry、Docker、Hadoop等IAAS、PAAS平台。实现了服务器虚拟化、虚拟存储和网络虚拟化，构建了统一的超融合资源池；同时为了满足在煤矿生产业务需要，整个超融合平台规划了工业控制网、通信视频传输网。超融合平台承载了工业自动化控制系统、人员定位、工业电视，安全监控、中央水泵房控制、皮带集控、通风机控制、门户管理系统、应急指挥系等。
里彦煤矿超融合智能化云平台网络结构图
四、工业平台实现效益
里彦煤矿超融合智能化工业平台，建立了一套标准化的资源体系，合理划分、存储各类资源。按业务需求水平扩展计算与存储资源模块。基于“快速实施，快速部署”的设计，摆脱原工控网复杂设计、安装、部署过程，极大简化系统运维管理。
智能化工业云平台的实现功能：
1、建立贯穿全矿井信息“高速公路”
2、无缝整合各现场控制子系统信息
3、快捷的联动控制平台
4、在线综合信息应用平台
5、完善的安全保障
6、应急预案触发条件判别、执行
实现技术指标：
工业云平台建设，以超融合技术为基础，冗余环网的自愈功能，自愈时间小于50ms。网络管理协议SNMP简单方便集成。系统避免通讯线路重复建设、重复投资。实现管控一体化。实现数据共享解决信息孤岛。模块化设计，具有兼容性和可扩展性等指标。
1、子系统接入量不小于64个；
2、采用OPC方式、DDE方式接入；
3、主干道传输率：1000Mbit/s；
实现效益：
本智能化平台主要为全矿生产人员、管理人员、矿领导生产指挥，实时提供生产动态，提供指导性数据资料，做出科学决策。预计本项目全部实现可节省岗位人工25名，人均年工资8万元，预计年工资福利总额为200万元。节省各子系统设备购进维护费用每年10万元，按新工业环网平台服务时间，潜在生产服务时间10年，可节约2100万元。预计每年可实现效益210万元。
下一步里彦煤矿打造成生产自动化、系统无人化、过程可视化、管理信息化的绿色智慧矿井，争当矿井转型发展的排头兵，在新旧动能转换中继续打头阵，在企业现代化建设新征程中继续走在前列。
作者简介：何启旺 工程师，现工作于山东里能里彦矿业有限公司，从事调度生产管理、信息化建设。
论文作者:何启旺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/22
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