基于云计算技术的设备管理系统研究与开发

赵 冰，郝 伟，郝旺身，董辛旻

（郑州大学 振动工程研究所，郑州 450001）

基于云计算技术的设备管理系统研究与开发

赵 冰，郝 伟，郝旺身，董辛旻

（郑州大学 振动工程研究所，郑州 450001）

0 引言

设备管理系统(Equipment Management System,EMS)是以设备为管理对象的管理信息系统。目前,国内部分大型企业已经开始逐步实施EMS系统,设备的信息化管理水平不断提高。但是相对于大多数中小企业来说组建一个EMS系统需要架设服务器,购买软件等,设备和系统运行后还需要专人操作和维护,由此产生的投入成本和维护成本过高,大大削弱了中小企业装备EMS系统的积极性。

云计算技术是近几年来蓬勃发展的一门技术,是对分布式计算、并行计算、网格计算的进一步发展和商业实现。通过云计算可以将计算能力和存储空间这些资源通过互联网进行共享,并根据需求加以分配和利用,从而杜绝资源浪费,达到效益最大化[1]。目前Google、IBM、Microsoft等大型互联网企业都部署有云计算平台,供各地用户分享云计算带来的好处;在病毒防护领域基于云计算技术提出了“云安全”概念,现在部分杀毒引擎已经使用了云计算技术。本文利用Google公司的“Google应用程序引擎”(Google application Engine,GAE)开发了基于云计算技术的设备管理系统,由企业购买软件使用权,硬件和软件的维护与更新分别由云计算平台提供者和软件开发者承担,大大降低了中小企业的资金投入和人力资源投入,也有效解决了企业迫切需要的设备管理需求,为设备管理系统提供了一个新的发展方向。

1 基于云计算平台设备管理系统的优势

云计算是这几年IT领域的新热点,它的一个通用定义是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。目前云计算包含三个层次的服务:基础设施及服务(IaaS)、平台及服务(PaaS)、软件及服务(SaaS)[2]。在云计算模式中, 互联网的计算架构由“服务器+客户端”向“云服务平台+客户端”演变[3]。云计算也是一种理念,由云服务提供商来提供具体的硬件配置和更新,用户使用服务就像使用水和电一样,只需要一个终端完成输入输出,所有的业务和数据处理都由网络完成,而用户不必考虑这些数据和服务在什么地方,只要按照流量和服务向运营商支付费用即可[4]。根据这一理念,建立一个基于云计算的设备管理系统,企业可以通过它管理自己的设备,而不必要自己投资建立专门的设备管理系统,同时平台和软件都有专业技术人员进行维护和更新,这样大大节约了企业投资和维护设备管理系统的成本,也会提高企业的设备管理水平。

具体来说,运用云计算技术建立设备管理系统有以下优势:

1)经济性。云计算的基础设施通常是由第三方提供,用户不需要为了架设设备管理系统而一次性购买昂贵的设备。同时减少了客户对硬件和软件维护更新的投入。

2)专业性。云计算平台由大型IT企业专业人员进行维护和更新;设备管理系统由开发者根据企业反馈信息实时维护和更新;企业专注于设备管理应用。

3)灵活性。“云”的使用规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长或减少的需要,同时又不会造成资源浪费。

4)可靠性。云计算平台由大型专业IT企业建立,由大量商用计算机组成机群向用户提供数据处理服务,利用多种硬件和软件冗余机制,这使得它适合于业务连续性和灾难恢复。

5)共享性。众多用户分享资源,并且避免单一用户承担较高的费用或者资源无法被充分利用。

综合以上优势可知,应用云计算技术建立设备管理系统完全可行,而且与一般的设备管理系统相比更有利于降低企业成本,非常适合中小企业使用。

2 系统构建

2.1 系统平台体系结构

图1是云计算模式下设备管理系统角色关系图,图中平台提供者为Google公司的云计算平台GAE。平台提供者提供硬件平台的同时负责系统和硬件的更新,软件开发人员利用硬件平台开发出设备管理系统平台并负责软件更新和维护。用户只需要付费使用设备管理系统而并不用考虑硬件和软件的维护。

图1 设备管理系统角色关系图

由于本系统为互联网应用,因此采用了B/S三层体系架构,三层架构即表示层、业务逻辑层、数据存储层。客户端通过浏览器访问表示层,显示用户界面;Web服务器负责业务逻辑处理,并且实现与客户端、数据存储服务器的交互;数据存储服务器负责管理静态、动态数据。其中Web服务器和数据存储服务器通过GAE平台构建。

2.2 系统功能模块

根据需求分析,本系统平台分为若干个功能模块,如图2所示。

图2 系统功能模块图

1)用户控制管理 系统建立在开放的云计算平台上,基于安全性考虑系统采用授权访问控制来对用户的访问权限进行管理。由软件提供者给获得授权的企业分配一个系统管理员用户,系统管理员用户可以根据下属用户的工作进行相应权限的授权。企业可以根据实际赋予下属用户一个或者多个权限,形成一个完整的用户体系。

2)设备购置计划管理 主要管理设备购置的申请、审批和管理。企业各个下属单位购置新设备需要申请,填写申请表等待审批,审批完成后列入购置计划统一管理。

3)设备运行状态管理 包括设备运行时点检、巡检等信息的录入和管理,设备隐患、故障、事故历史数据,反映设备当前运行情况的信息,和可能存在的隐患。

4)设备检修管理 主要包含设备的检修计划,各项设备的检修方案,维修费用,检修后效果评价等。

5)备件管理 包括备件计划,备件采购客户管理,备件仓库管理,备件统计等方面。

6)统计报表管理 包括设备管理部门的各种报表,通过网上填写后保存,并能够通过Word或Excel导出。

3 数据存储服务

根据需求分析,系统数据库包含了设备编码表、设备台账表、用户分类表、购置计划表、检修计划表、备件表等20多个表。

GAE数据存储区存储的是数据类的对象(称为“实体”),并可以对某一指定数据类的每个实体执行查询操作。一个实体具有一个或多个属性(若干受支持数据类型中某一类型的命名值)。属性可以是对另一实体的引用。为了便于建模和查询处理数据,GAE数据存储服务通过使用Java数据对象(JDO)接口实现。JDO在 Java类(简单传统Java对象或POJO)上使用批注来说明类实例如何作为实体存储在数据存储区中,以及实体在从数据存储区中检索时如何重新创建为实例[5]。

GAE数据库是一种对象数据库而不是一个关系数据库,使用GAE数据库和使用一般数据库有所不同,要通过特殊的办法在持久对象之间建模关系。持久对象之间的关系可描述为有主的(其中一个对象无法脱离另一个而存在)或无主的(两个对象都可存在,而不管其彼此的关系)。JDO接口的App Engine实现可以建模有主的一对一关系和有主的一对多关系,对于无主的关系可以通过直接在字段中存储数据存储区键来管理。

在系统中设备台账表作为各个表的核心,记录着设备的基本信息。它与其他表有着复杂的关系,如:与设备运行状态表为有主的一对一关系,与设备检修表为有主的一对多关系,与备件表为无主的一对多关系,等等。创建设备台账表类的主要代码如下:

每个使用数据存储区的请求都新建一个PersistenceManager类的实例,调用其中方法实现存储新对象。PersistenceManagerFactory实例的初始化需要时间。该实例可存储在将由多个请求和多个类使用的静态变量中。简单的做法是为静态实例创建一个单独的包装器类PMF。主要代码如下:

数据库查询操作主要通过JDO包含的查询语言JDOQL进行,它会抓取指定类型中满足所有指定条件并按照描述的顺序排序的全部实体。对象属性的更新通过对照键值来操作,在保存一个对象时,给对象指定的键值已经被类型相同(且具有相同父实体组)的另一对象使用,那么保存时就会新的对象就会覆盖旧的对象实现更新。

4 系统实现

系统开发完成后,上传应用程序到云计算平台,每个企业获得系统管理员账号后可以通过指定的网址访问应用程序,创建相应管理权限的设备管理员账户管理事务。我们为每一个功能设置了浏览、编辑、删除三个权限,管理员可以根据不同用户设置各个模块不同的权限,如图3所示,大大增加了用户管理的灵活性。各个用户自行登录时将根据各自的权限实现设备信息管理(如图4所示)、购置计划管理、运行状态管理、检修管理、备件管理等功能。

图3 设置用户权限

5 结束语

图4 设备信息查询

本文采用Java技术和Google云计算平台GAE设计了设备管理系统,与传统设备管理系统相比,中小企业基本上不再需要拥有使用设备管理系统所需的基础设施,也不需要支出维护成本,而仅仅是租用并访问本系统就能够实现对本企业设备的有效管理;而系统开发者会根据使用企业反馈的信息,通过专业的技术手段,不断的维护和更新系统,保证他们所提供的服务可以安全可靠有效地运行,促进了设备管理系统的网络化和专业化,大大提高了本系统的性价比。

[1]刘异, 呙维江, 万寿, 龚健雅. 一种基于云计算模型的遥感处理服务模式研究与实现[J]. 计算机应用研究,2009,26(9): 3428-3431.

[2]Youseff L, Butrico M, Silva D D. Toward a Unified Ontology of Cloud Computing[C]. Proc of Grid Computing Environments Workshop, 2009:1-10.

[3]袁国骏. 浅谈云计算及其发展应用[J]. 实验室科学,2009(2): 103-105.

[4]张秀菊, 闫彦, 杨建军. 基于云计算的港口综合管理信息系统的研究[J]. 科技创新导报, 2010(8): 29-30.

[5]http://code.google.com/appengin/. [EB]. 2008.10.

Research and development of equipment management system based on cloud computing

ZHAO Bing, HAO Wei, HAO Wang-shen, DONG Xin-min

针对现有设备管理系统投入和维护成本过高，无法满足中小企业需求的现状，本文利用云计算技术经济性和共享性等优点，提出了基于云计算技术开发设备管理系统的方法，并运用GAE云计算平台和对象数据库技术设计了一个基于云计算技术的中小企业设备管理系统。为设备管理系统的专业化和网络化提供了一个新思路。

云计算；设备管理系统；GAE

赵冰(1987－),男,河南三门峡人,硕士研究生,研究方向为智能故障诊断技术。

TP315

A

1009-0134(2011)1(上)-0048-04

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).15

2010-08-10