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[关键词]云计算;服务组合;情境建模;按需服务
abstract: cloud computing provides a new model not only of hardware and software infrastructure design and deployment, but also of user planning and usage of information systems. flexible, convenient, efficient, inexpensive, and high quality service are typical features of the cloud computing model. this paper analyzes on-demand system architecture in cloud computing from the perspective of service, and explores on-demand service issues. these issues include managing and monitoring of distributed service resources, context-aware on-demand service modeling, on-demand automated service composition in large-scale networks, and service system analysis based on complex systems. taking the continuously operating reference station network of a geo-spatial information system as an example, this paper examines its architecture from the perspective of cloud computing and also explores some fundamental questions about its service.
key words: cloud computing; service composition; situation modeling; on-demand service
云计算作为一种新的计算模式,力图改变传统的计算系统的占有和使用方式。云计算以网络化的方式组织和聚合计算与通信资源,以虚拟化的方式为用户提供可以缩减或扩展规模的计算资源,增加了用户对于计算系统的规划、购置、占有和使用的灵活性[1-3]。在云计算中,用户所关心的核心问题不再是计算资源本身,而是他所能获得的服务。从这个角度出发,可以认为服务问题(服务的提供和使用)是云计算中的核心和关键问题。
云计算通过管理、调度与整合分布在网络上的各种资源,以统一的界面为大量用户提供服务。例如,借助云计算,用户的应用程序可以在很短时间内处理tb级甚至pb级的信息内容,实现和超级计算机同样强大的效能。用户则按需计量地使用这些服务,从而实现将计算、存储、软件等各种资源作为一种公用设施来提供的梦想。云计算涉及两层内容:云计算基础设施(硬件、平台、软件等)以及建立在基础设施上的信息服务——云应用。
实现云计算按需服务具有重要的意义。除了基础设施服务(如amazon的基础设施服务、google的app engine服务、微软windows azure服务平台等)外,分布式数据存储与处理平台(如开源的hadoop[4])为海量数据的存储和处理提供了可水平扩展的基础服务。同时,越来越多的应用开发人员可以开始在云计算平台上开发、并部署各类服务和应用。可以预见的是,互联网上各种可用的服务资源将越来越多,因此云计算中如何实现按需的个性化服务具有重要的意义。云计算中的服务问题既涉及用户所期望达到的要求,又涉及云计算服务的提供者所能提供的功能和性能。从云应用的用户——服务消费者来看,用户希望获得满足其个性化需求的云服务,这些云服务将利用“云”中的领域知识和用户端的状态信息来提供情境感知的服务,以极大的提高用户体验。另一方面,从云平台的维护者来看,按需服务的另一层含义是,如何根据云端的可用资源情况、用户的情境需求,来更加高效地满足尽可能多的大量用户的服务需求,以提高平台的使用效率。
地球空间信息系统是重要的信息基础设施,涉及地表及近地空间内对位置、时间和地理等有关信息的集成与应用,主要使用的技术有全球定位系统(gps)、地理信息系统(gis)、遥感(rs)技术。连续运行参考站网(cors)则是地球空间信息系统重要的组成部分,是一种提供定位基准和定时服务的基础设施,以此可以建立各类gis和rs应用系统。典型的cors是由分散于某区域的、具有精确位置坐标的、连续采集卫星信号的参考站,用于计算和向用户提供定位服务的数据中心,由实时数据传输的广域网络以及用户终端组成。从云计算的角度可以认为,cors建立起了一个资源(参考站软硬件、数据等)管理和调度平台,并向用户提供关于空间位置和时间等信息的服务。
1 云计算中按需服务的应用架构
一个基于云计算的按需服务的应用架构如图1所示,具体包括:
(1)云基础设施层
支持多个云中心的模式,不仅有来自内部可控云,还有来自外部的、满足相应的服务水平协议的第三方云资源。云平台将综合这些资源为上层系统模块和应用提供统一的云服务。云基础设施支持多样化的资源类型,既有硬件资源、也有网络资源、结构和非结构化数据存储资源以及其他基础软件资源等。
(2)服务资源管理与监控层
云基础设施层提供的各类资源,以及面向具体业务应用的服务资源,包括来自第三方的云服务资源,都可以统一注册到服务资源管理中,以服务的形态统一对外提供服务。该层主要解决大规模分布式环境下的资源管理属性的动态监测与控制,为上层资源调度和按需服务提供资源管理属性和状态的支持。可根据不同种类的资源管理与监测需求,定义相应的资源模型、管理属性以及相应的监测策略等,来实现可扩展的资源管理与监测。
(3)云服务的编程框架及运行引擎层
该层提供在基础平台和服务资源之上的云服务编程支持,以及云服务运行时的引擎支持。云计算在诸多行业领域的进一步应用,将使基于云的应用编程接口(api)与服务的数量迅猛增长。一个具体的应用需求往往涉及多个服务资源,为此需要多种形式的服务资源的组合编程环境及运行引擎支持,包括:预定义服务模板,可视化的人工服务组合,面向大规模、动态环境的按需自动服务组合,实现大并况下的高效、可靠的组合应用运行等。
(4)个性化按需服务层
针对不同的云服务需求,如何为用户提供“即时按需”的个性化云服务是本层要解决的问题。主要涉及两个方面:(1)如何支持用户对需求进行准确且方便的描述,从而实现根据用户需求进行服务资源的发现、匹配与推荐。(2)如何实现对云计算中可用资源的状态、用户的情境等信息进行感知,从而提供能够主动适应这些状态信息变化的云服务。
2 云计算中按需服务的关键技术
2.1 资源的分布式管理与状态监测
技术
云计算不仅仅实现硬件资源、存储资源、网络资源等的虚拟化,还包括在此基础上的各种软件资源的虚拟化,关注于如何实现“软件即服务”。在一个统一的云平台上,注册、管理着互联网上大量不同种类的资源,如何对它们进行有效的动态监测以及管理与控制,是实现高质量的软件即服务的保障。解决大规模分布式环境下的异构资源管理属性的高效的动态监测及其有效管理问题,涉及的关键问题包括:如何满足不同种类的资源管理与监测需求,实现资源类型及其管理属性的动态配制;如何实现可方便扩展的监测架构支持;如何实现高效且灵活的资源监测策略,以尽量少的资源开销实现尽量有效的资源监测与状态预测;基于智能管理事件的资源状态管理技术,如何更加有效的主动监测资源的状态,并及时发现、诊断资源的故障,为提供高质量服务提供基本支撑。如文献[5]提出了一个基于市场机制、服务等级协议(sla)进行资源分配的云计算架构。而实现按sla进行资源分配的基础之一是如何对多个资源提供者的资源进行监测。文献[6]给出了一个面向大规模、分布式的异构资源管理与监测平台c3 servicemanagement,通过该平台实现了资源的注册、管理以及资源状态的主动监测。
2.2 情境感知的按需服务建模技术
当云平台上可用的服务资源越来越丰富时,为用户提供情境感知的按需服务成为提高用户体验的关键。具体需要解决以下关键技术:
(1)领域需求驱动的用户需求建模
领域需求模型可以为用户的个性化需求建模提供基础和参照,用户可以在此基础上进行其个性化需求的建模与定制。面向服务的语义互操作技术,包括领域知识/规范、需求模型等技术为用户需求的准确描述与匹配提供了互操作的语义基础,为以用户为中心需求建模以及自动服务组合提供了底层支持。文献[7]提出了基于多个交互、活动间冲突,来发现跨组织的多个业务过程间冲突的方法,以及基于独立修改区域的冲突修正计划,用来辅助/校验用户的业务过程需求建模。
(2)支持不确定性的需求建模技术
对用户需求准确建模的另一个主要挑战是,用户的需求经常是具有不确定性,面临“说不清、说不准、说不全”的情况,如何对这种不确定性需求进行准确的刻画及推理是用户需求建模的关键。此外,对服务的建模、评价也存在不确定性,在进行服务和需求的匹配时,需要进行不确定性的推理。为此,需要综合采用各种不确定性建模与推理技术(如概率逻辑、模糊逻辑和云模型等)。
(3)用户和情境建模
在需求准确建模基础上,一个关键问题是:如何对用户及当前情境信息进行感知,从而提供能够主动适应这些状态变化的按需服务。针对不确定性的情境建模需求,文献[8]提出了一种基于有概率约束的模糊逻辑情境建模及其推理方法。不同于一般情境感知计算所关注的问题,云应用中需要面对的是大规模资源状态、用户情境的感知与推理计算问题,主要是要解决大规模情况下的情境识别、情境推理问题,效率是关键。单个情境的识别及推理逻辑不会太复杂,但需要针对大规模的识别及推理效率需求设计高效的算法。
2.3 按需自动服务组合技术
随着云计算技术的飞速发展,以gfs、mapreduce为代表的云文件系统和并发处理模型逐渐成熟,大规模数据库服务也在不断完善,形成了一系列开源或商业系统,为基于云的应用程序以及服务的开发奠定了坚实的基础。当前面向服务的体系结构(soa)技术中的服务组合建模以及运行模式能够提供实现灵活的组合应用建模,并能够利用各种流程引擎提供组合应用的运行时支撑环境,但却无法适应云计算环境中海量服务管理与大并发的执行请求。一方面,在海量的服务资源中,对传统人工选择可互操作的服务进行组合流程建模的方法无法延续,难以支撑服务组合应用的开发;另一方面,集中式的执行引擎也无法支撑数以十万计的并发流程,无法满足海量用户的监控需求。面对云计算这种挑战,服务组合的按需构造以及按需运行就成为亟待解决的关键问题。
(1)服务组合应用的自动按需构造
服务组合的按需构造服务于云服务的开发者,其目的是按照用户粗粒度的需求和上下文,自动或者半自动地查找、组织服务资源,并提供灵活易用的导航机制,协助用户快速构造复杂组合应用程序。其关键技术包括基于自动服务组合的多模式快速应用建模方法。amazon和sap分别从网站复杂ws-bepl程序的生成以及流程建模的辅助工具等方面,探讨了自动服务组合技术在建模方面的应用[9-10]。为了有效服务于云计算环境中大量的应用程序开发者,不仅需要研究降低应用构造时间复杂度的高效算法[11-12],还需要研究采用合理的并发模式以及分布式处理方法,以提高系统的并发处理能力,提高按需构造应用的效率。
(2)服务组合应用的按需部署与运行
服务组合应用的按需部署与运行要根据用户的服务等级协议(sla)以及可用计算、存储、网络资源的状态,优化服务运行时的任务调度,从而最大程度地利用分布式资源,提高云服务环境的整体运行效果。其关键技术包括sla及情境感知的服务/路径动态选取。根据服务提供者与用户签订的sla,或者用户的情境,在服务组合运行的过程中动态选取最优服务质量(qos)的副本,以实现服务组合的局部以及全局优化[13-14]。在服务组合的按需部署与运行中,需要根据资源利用情况以及sla约束,在完全分散运行、分片运行等多种结构之间进行灵活转换,从而避免单点性能“瓶颈”,实现服务组合任务的按需部署和高效运行[15-16]。
2.4 基于复杂适应系统理论的按需
服务
云计算“生态系统”是一个典型的复杂适应系统。云计算系统通过各组成部分之间、各组成部分与网络化的云计算环境之间的交互,形成复杂适应系统。在复杂的云计算网络环境下,云计算系统通过自组织形成具有特定时空结构的有序状态(模态或社团结构),在复杂网络环境的影响下能够自组织、自学习、自适应,不断演化,进而生存、繁衍和发展。如果云计算或其不同组成部分的适应能力赶不上网络环境的变化,它们就会很快被消费者淘汰。所以,云计算必须适应按需服务。云计算系统不断地根据环境和用户需求的变化调整自己的运行机制,不断地适应环境。云计算系统通过自身各部分以及各部分与环境之间的交互,实现整个云计算系统的互联、互通、互操作,进而最终实现按需服务。云计算系统具有典型的自组织、自适应、开源、开放特性。与传统的计算相比较,网络化云计算组成单元更自主,可按需服务、按需演变,耦合更松散,规模可伸缩。从复杂适应系统的角度研究网络化的云计算系统的行为特性,对于系统管理、资源组织和调度等具有重要意义[17]。
3 按需服务的云计算框架在连续运行参考站网络中的应用
3.1 连续运行参考站网络概述
典型的连续运行参考站(cors)网络系统是由参考站、数据中心、通信网络、用户等组成的实时通信和服务系统。各参考站具有精确、统一的三维坐标。其将卫星的观测数据实时发送到数据中心,由数据中心统一进行设备管理和数据计算,并向用户提供实时或快速的定位服务。cors系统结构如图2所示。
3.2 连续运行参考站网络的应用与
CEI:此次的《全球高效数据中心最佳实践》调研报告为IBM带来了哪些启示?
孙建钢:调研发现全球数据中心正面临如何实现更高效能的困扰。调查显示,只有21%被调查的全球企业及组织机构的数据中心处于最高效的战略型数据中心水平,62%的受调查的数据中心仅具有中等效率,而17%的数据中心处于运行效率非常低的基础水平。随着以云计算、移动互联等为代表的创新技术与应用的发展,我们迫切需要准确认知自身数据中心发展方向,并制订有效的规划积极紧抓新技术趋势,全面提升数据中心效能以应对各类挑战。
CEI:你认为企业应如何打造高效数据中心?
孙建钢:与低效数据中心相比,高效的数据中心会将超过50%的资金投入到新项目及创新中,低效的数据中心在新项目方面的投入只占其总预算的35%,而会把65%的资金用于维护其现有的基础架构上。此次调研总结出高效数据中心的四大特点,这四点也成为企业打造自身高效数据中心的重要途径,即:优化IT设施,实现存储容量和可用性的最大化;实施灵活性设计以支持不断变化的业务需求;利用自动化工具提高服务水平和可用性;制订规划保证与业务目标一致性。
CEI:云计算为打造高效数据中心带来了哪些机遇与挑战?云数据中心成长的驱动力是什么?
孙建钢:现实要求我们迫切需要准确认知自身数据中心发展方向,并制订有效的规划紧抓新技术趋势,全面提升数据中心效能以应对各类挑战,而通过云计算模式来实现IT的随需应变,已经成为提高数据中心容量与能力的关键方式。云数据中心成长的驱动力自然来自云计算的发展。具体来说,第一是IT的成长,比如大数据的推动;第二是成本的压力,调查发现很多企业近两年并未增加对于IT的投入,如果能够通过云计算帮助他们更有效地管理好数据中心的旧系统或者维持好现状的话,省下来的资金将会帮助他们尝试更多创新的业务;第三是弹性业务需求的不断增加。
CEI:IBM为什么将“全生命周期”强调为智慧的云数据中心所具备的首要特征?
在经济全球化发展的趋势下,企业需要通过信息技术的升级和管理模式的转型来促进全球的管控一体化。其中,云计算的应用正为企业带来全新的发展方向,金川集团股份有限公司(以下简称金川集团)信息中心主任曾远认为,对于国内很多渴望比肩国际的企业来说,缺失的不是技术,而是管理。金川集团正紧紧抓住云计算带来的新机遇,着力通过构建集团“企业云”实现企业全球管控一体化的建设。
基于三种模式的“企业云”
金川集团企业信息化的构建主要是基于以下三种模式。
(1)企业云的架构模式:以企业数据中心为核心有效整合跨平台的IT系统,使之转化为云基础设施,做到资源的最优配置。
(2)应用服务模式:如App Store,应用模块化,可随时扩展应用部署,通过企业自主门户,实现企业数据集中和应用集成。企业信息化建设中很困扰,不是应用单个应用系统,最难的是如何实现数据集中和应用集成。QQ模式也有自己的特点,包括百度的开放式应用,大家都很开放,淘宝也是一个开放式平台,同样这种开放式数据集中和应用集成也可以应用在企业中,实现实施成本最低。
(3)移动应用模式:通过云桌面,可将同样的业务分配到不同的终端,一次性实现企业全部应用的移动化,使得技术整合更加灵活。“如果每一个系统,如ERP等都进行单独开发,就需要根据不同的终端进行区别开发,以不同的手机为例,如针对不同的系统如IOS和安卓系统进行开发,就需要对应的不同终端,但如果能做成云桌面,就可以在同一平台上实现所有的应用,服务所有的移动终端。这样,无论终端如何,通过云,都可以实现应用的移动化。”曾远这样说。同时,通过自助式门户网站,员工可通过网络和云实现数据之间的传输,并随意添加或删除应用,提高效率和安全性。
云模式应理念先行
对于很多国内的企业来说,在国际竞争中占据一席之地甚至立于不败之地都是企业的终极目标,而理念则是转型升级、提升企业竞争力过程中最重要的因素。管理是理念的体现,曾远认为,总体来说,制度化能够帮助实现企业规范管理,信息化则重构企业流程、提高企业的执行和决策能力,最终通过BI等提高企业的价值,而在这一过程中,云的应用模式在未来将是不可阻挡的,
一、关于课程教学目标的讨论
(一)让学生了解会计信息系统具有管理控制的职能
目前这门课的教学目标可能偏重于让学生掌握如何利用信息技术进行会计核算,如何在计算机环境下,将会计数据转换为会计信息,从而产生满足核算和管理需求的财务报告,尤其是对外的财务报告。我们的教学基本上是以单一法人企业的会计信息系统作为我们教学的对象,而单一法人企业会计信息系统的目标是财务与业务一体化,总账子系统是会计信息系统的核心,但在今天的环境下,互联网技术的进一步发展,企业信息化的集成度越来越高,不单是单一法人企业财务与业务系统的集成和融合,即业务部门与财务部门信息的集成与融合,对于集团企业来说,整个集团企业信息的集成与融合也逐渐在普及。集团企业与单一法人企业不同,集团企业既要发挥规模效应,又要发挥互补效应,只要这样,才能真正显示出集团企业的优势。但如果要做到这一点,集团管控是必须的,而利用信息技术进行集团管控是非常有效的一个手段,因此,很多集团企业下属的分子公司,都纷纷摒弃原来会计核算系统,在集团总部统一部署下,全集团的各分子公司统一使用集团级财务软件。而集团级财务软件的目标可以说,更多的是财务管控。目前集团企业使用集团级财务软件最多模块是集团总账、集团预算和集团资金集中管理模块。集团总部利用集团总账模块对分子公司进行事后的监控、利用集团预算模块进行事前的控制,而利用集团资金的集中管理模块进行事中的控制。因此,笔者认为,在目前的情况下,这门课的目标有必要增加让学生了解如何利用信息技术进行管理控制的目标。
实际上,会计信息系统本身除了具有将会计数据变为会计信息的这种信息加工的功能以外,还具有管理控制的功能。以前我们更多地强调会计信息系统的信息加工功能,而忽视了它的管理控制功能。
(二)让学生了解如何利用信息技术为企业创造价值
近来由于互联网技术的发展与广泛的应用,数据搜集的成本越来越低,企业原来决策得不到的数据,现在可以轻而易举的得到。以前必须有意地存储的数据,而今在互联网上,人们上网(包括移动网)的行为数据都被无意中存了起来,而这些海量的大数据却成为了企业管理决策的基础,也使这些大数据因为能够为企业创造价值而成为企业的资产。大数据技术通过各种方式在为企业创造价值,如大数据技术可以优化企业的资源配置、增加新的利润增长点、增加原有业务的收入、降低成本、提高效率、降低企业风险等等。而作为财务与会计专业的本科生通过会计信息系统这门课的学习有必要了解如何利用大数据技术为企业创造价值,使学生具有更宽泛的视野,而不是仅仅局限在信息技术在会计核算中的应用。
二、关于课程内容的讨论
笔者认为,这门课应该主要分如下几个部分:
1、单一法人企业的会计信息系统
2、集团企业的会计信息系统
3、以大数据为基础的企业决策支持系统
(一)单一法人企业的会计信息系统
单一法人企业的会计信息系统相对比较简单,而且也是最基础性的,因此,这部分的内容还应该是本课程的主要部分,主要讲解总账系统是如何将会计数据变为会计信息的,即如何将记账凭证变为总账、明细账、日记账和辅助账的。其他业务系统如何形成原始凭证数据,又如何将原始凭证数据形成记账凭证,并传递到总账系统的。如何利用报表系统进行报表编制的。
对于总账系统应该特别强调几点:
1、记账的概念。在计算机环境下的“记账”已经完全不同的手工,手工的“记账”是将记账凭证上的数据,按科目进行分类汇总,从而形成各种账的过程。而计算机环境下的“记账”是凭证数据从一个数据库向另外数据库的转移,目的是为提高系统运行速度和数据的安全性。
2、内部控制点的变化。在手工下,为了保证会计信息的准确性、可靠性,账证核对、账账核对、账表核对是重要的内部控制的手段,但在计算机的环境下,由于明细账、总账和报表都是对记账凭证数据进行分类汇总而产生的,来自同一数据源,不存在相互核对的问题。在而在计算机下,内部控制的重点,应该是记账凭证的录入,或进一步说,是各种业务数据的录入。
3、总账系统与其他业务系统的衔接
在单一法人企业的会计信息系统中,总账是核心,总账系统如何与其他业务系统相衔接,才能形成正确的记账凭证,也是一个比较重要的问题。关键是要讲清楚记账凭证的数据来源,这种记账凭证与在总账系统录入的凭证有什么区别,为什么会有这样的区别?区别的目的是什么?
4、新规范带来的影响
2013年12月财政部颁布了《企业会计信息化工作规范》,这个规范强调计算机是会计人员的基础工作环境,而不是会计人员手脑的延伸,强调如何利用信息技术为企业创造价值,提高工作效率,而不是仅仅模拟手工操作。首先这种思想应该贯穿到我们的整个教学过程中,如信息的集成,不单是企业各部门的信息集成,还包括企业集团的信息集成,以及企业内外部信息的集成;其次,此规范带来的具体影响。在以上思想的指导下,此规范对会计和审计工作提出了许多新的规定。最具突破性的规定是会计资料的无纸化,为了配合这个规定的实施,此规范提出总账系统应新增和修改一些功能。如:新增标准数据接口、会计资料存档等功能;明确规定总账系统不能有反记账的功能,但反结账的功能可以存在,记账凭证摘要可以无痕迹地修改,日志功能有所加强等等。
5、新技术带来的影响
(1)云计算技术的使用
云计算是近年来计算机网络技术的新发展。它不仅是技术进步,更提供了一种全新商业模式,强调一种“不求所有,但求所用”的理念。云计算提供三种模式的服务,即:软件即服务、平台即服务、基础设施即服务。软件即服务可以使企业不再需要购买财务软件、硬件设备等,直接通过网络以租用的形式使用财务软件,进行账务处理。这种模式对于中小企业来说,可以节省会计信息化的初始投入和日常维护的费用,当然,也会带来会计数据安全性等问题。可以说,这是构建会计信息系统的新模式。
(2)XBRL的应用
XBRL是一种新兴的电子财务报告语言,它具有的优点是:1、检索数据方便、及时;2、由于可以跨平台交换数据,因此,可以使数据更可靠、成本更低、效率更高。在我国,在财政部、深沪证券交易所的推动下,上市公司和很多大型国有企业、银行已经开始使用XBRL语言报送财务报告。因此,在本课程中,有必要介绍XBRL语言的原理、财务部颁布的《企业会计准则通用分类标准》的大致构成、企业实施的步骤与情况等。
(二)集团企业的会计信息系统
这一部分主要强调集团企业如何利用信息技术加强集团总部对下属企业的管理控制,主要讲解思路与方式。一般可以讲解三个模块和一个功能:总账模块、预算管理模块、资金集中管理模块和审批流功能。
1、总账模块讲解的内容
(1)科目的初始设置时,如何实现集团总部对下属企业的控制,及如何设置才有利于集团下属企业之间的对账,便于合并报表的编制。
(2)如何实时查询下属企业的会计信息,以实现集团总部对下属企业的实时监督。
(3)如何进行合并报表的编制
2、预算管理模块讲解的内容
(1)如何进行预算目标的分解与下达。
(2)如何进行预算样表的编制与下发。
(3)如何进行预算数据的上报与审批。
(4)如何进行预算控制。
(5)如何进行执行报表的编制。
3、资金集中管理模块
(1)如何实现收支两条线或现金池的资金集中管理模式。
(2)如何实现资金的计划管理。
(3)如何监控下属企业资金的流入和流出。
4、审批流功能
对各项业务的审批是企业实现管理控制的一个重要的手段,尤其对于集团企业。主要讲解如何利用审批流功能实现什么种类的业务、满足什么条件、需要什么人员审批。
另外,对于集团企业来说,在我国目前出现一种以信息技术作为手段的新的会计核算模式――财务共享,这种模式以提高集团企业的管理效率,降低企业风险为目的。关于这种模式的具体运作方式、优势与劣势等,也可以在此进行讲解。
(三)以大数据为基础的企业决策支持系统
作为企业的内部决策信息产生的企业管理会计系统,如果以大数据技术作为手段将为企业提供更为广泛的内部决策信息,从而为企业创造价值。这部分可以通过对典型案例分析方式进行讲解,可以讲解如下几方面的内容:
1、企业如何利用大数据技术优化资源配置。
2、企业利用大数据技术为企业创造新的利润增长点。
3、企业如何利用大数据技术改变管理模式,从而增加收入、降低成本、提高效率或降低风险,从而为企业创造价值。
关键词:太阳能;跟踪技术;领域分析
中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:16723198(2013)16018401
随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。目前太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模逐步扩大。实际上,要开发的不仅仅是太阳能电池板,更重要的是太阳能接收装置。在研究太阳能自动控制装置中,如何实现最简电路却精确控制是一基本要素,是接收效果的关键所在,在工作过程中应尽量让装置处于最佳位置,以提高太阳能电池板的接收效率;再者,如何实现在阴雨天下精确无误的跟踪太阳是一大难点,直接用光电传感器是很难实现这一功能的,第三如何避免小因素的影响是另一个难点,光电传感器均会受到这类影响,现有太阳能跟踪系统均未曾考虑小因素影响。
由于太阳能存在着光照方向和强度随时间不断变化的问题,这就对太阳能的收集和利用装置提出了极高的要求。目前很多太阳能电池板阵列均采用固定式安装,不能充分利用太阳能资源,发电效率低下。而现有的自动控制装置均存在系统结构复杂,难以调试,可维护性差,极大程度地提高了系统成本,特别是对我国牧区广袤严寒、地形多样、居住分散,所以太阳能推广价高且维护困难;又由于一年四季、早晚和中午环境光和阳光的强弱变化范围都很大,而上述控制器难以实现四季全天候跟踪太阳。
因此如设计一款结构简单、使用寿命长、调试方便简单、成本低、稳定性好、可靠性高、易于维护、耐气候性好的太阳能跟踪装置,使其四季全天候跟踪太阳,具有极其重要的意义。现就此提供一些个人的想法和改良方案。
改良目标:
(1)实现最大效率地接收太阳能;
(2)实现装置普遍适应性;
(3)实现最简电路精确控制理念。
方案分析:
(1)晴天下接收装置的改良分析。
目前国内太阳能光伏发电装置的太阳能电池板主要是采用面朝南方固定式安装的,缺乏智能装置,很难实现高效率的发电,很难推广生产。故可在其输入端的两组光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻,另一只为下偏置电阻;一只检测太阳光照,另一只则检测环境光照,送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差,当单片机接收到的信号有差额时,就控制两个步进电机对电池板进行转向控制,进而能使太阳能接收装置四季全天候跟踪太阳。
(2)阴雨天下接收装置的改良分析。
目前国内有根据时角坐标系太阳运动规律设计的极轴式太阳全跟踪系统,此设计与阴雨天无关,但在晴天时控制不精确,为了改善装置使之既能在晴天精确工作又能在阴雨天精确工作,可拟开发一种具有天文跟踪模式的系统,当外界光强度在设定的某个范围内时,系统将开启天文跟踪模式,以确保系统在阴天时也能正常工作。
(3)小因素干扰下接收装置的改良分析。
目前国内外还没有那个装置考虑过在小因素影响下系统的运行,小因素会对系统产生干扰,如当有一片云飘过时,由于接收器接收到的光强不同,系统会发生偏转,而白云飘过时,系统也会做出响应而产生偏转,这样造成了电能的浪费,针对这个缺点,可拟设计一温度控制系统,通过算法,避免小因素的干扰,实现系统抗扰动的功能。
方法分析:
(1)在系统中建立实时太阳定位模型。
分析太阳的运动规律可以发现:太阳的运动与太阳的高度角有关。太阳高度角是太阳光线与地表水平面之间的最小夹角,在0°~90°之间变化。太阳高度角愈小,等量的太阳辐射能光束所散布的面积愈大,地表单位面积上所获得太阳辐射能就愈少。太阳高度角随时间、地点而不同。地球上任意纬度,一年中任意一天中任意时刻的太阳高度角由下式计算。
sinH=sinδ×sinβ+cosδ×cosβ×cosβ
式中,β为观测点的地理纬度,赤纬角δ和时角ω。
其中赤纬角为太阳直射光线与赤道平面之间的夹角,可由Cooper(1969)的近似计算公式求得:
δ=23.45×sin[360×(284+n)/365]
式中,δ—赤纬角,n—积日,自1月1日算起的天数。
在一天当中,太阳赤纬角变化很小,位置变化主要由地球自转引起。一天当中随时间变化引起的太阳位置的变化可由时角ω表示,太阳在正午时为0°,每小时变化15°,上午为正,下午为负。因此有:
ω=(12-T)×15
式中,T—当地时间。
(2)设计抗小因素干扰算法。
分析小因素的问题,经测试,太阳能电池板上的温度变化不大,因此,利用这一特点,可开发一种温控系统连接单片机,进行编程控制,当温度变化小而又有光强有改变时,单片机会滤过这一信息,从而实现抗小因素功能。
参考文献
[1] 王志峰.抛物跟踪式太阳高温集热器的研究[J].太阳能报,2000.