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時間：2023-08-24 09:28:38
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1.云計算與現(xiàn)代教育的發(fā)展現(xiàn)狀分析
云計算是一種網(wǎng)絡(luò)計算方式，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)軟硬件資源與信息數(shù)據(jù)共享的一種方式，并且通過云計算還可以將數(shù)據(jù)傳送到其他的計算機和設(shè)備上。而云計算的供應(yīng)商在提供業(yè)務(wù)時，通常使用的都是通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)。這種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用的訪問模式建立瀏覽器的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，服務(wù)器則是用來存儲數(shù)據(jù)的。具體來說，包括以下幾個方面：第一，現(xiàn)代教育媒體是現(xiàn)代教育技術(shù)中使用的主要工具；第二，媒傳教學(xué)法是教育技術(shù)使用的主要的教育教學(xué)的方法；第三，系統(tǒng)方法教學(xué)設(shè)計是教育技術(shù)使用的主要用于教學(xué)設(shè)計的媒介手段。將云計算技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)結(jié)合，使云計算技術(shù)更好地為教育服務(wù)，為學(xué)習(xí)者更方便更及時的提供學(xué)習(xí)資源。[2]
2.云計算對現(xiàn)代教育技術(shù)的貢獻(xiàn)
云計算技術(shù)主要包括了分布式并行架構(gòu)和資源虛擬兩種技術(shù)，它促進(jìn)了教育形式與教育理念的轉(zhuǎn)變與發(fā)展，促進(jìn)了教育的創(chuàng)新。而云計算對現(xiàn)代教育技術(shù)的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在：第一，對于學(xué)習(xí)過程的支持；云計算的使用是將學(xué)習(xí)的過程移到云中，為學(xué)生提供有關(guān)學(xué)習(xí)的各項服務(wù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)時，可以自由的選擇自己所使用的資源，從而保障學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性。第二，對于學(xué)習(xí)資源的支持；云計算在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用，促進(jìn)了教育教學(xué)資源價值最大程度上的體現(xiàn)，從而更好地服務(wù)于教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)。第三，現(xiàn)代教育技術(shù)采用多樣化的技術(shù)模式；每個國家的教育現(xiàn)狀不一樣，所具備的客觀條件也不一樣，因此在實際的教育技術(shù)的使用上也是不一樣的。目前來說，教育技術(shù)的應(yīng)用模式主要有四種，即： 多媒體的方式、 虛擬現(xiàn)實的方式、常規(guī)的方式和以網(wǎng)絡(luò)的方式等四種類型。第四，全新的現(xiàn)代教育技術(shù)形式的建立與應(yīng)用；現(xiàn)在的教師教學(xué)已經(jīng)不再使用傳統(tǒng)的粉筆書寫，轉(zhuǎn)而以現(xiàn)代多媒體教學(xué)代替，而云計算在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用，推動了現(xiàn)代教育技術(shù)新時代的到來。[3]
二、云計算與現(xiàn)代教育技術(shù)的變革分析
1.云計算模式下“教”的變革
現(xiàn)代教育技術(shù)中所提到的“教”主要是指教師與教學(xué)。云計算模式的使用，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性。云計算的應(yīng)用，有利于確保學(xué)生更充分地使用學(xué)習(xí)資源。除此之外，云內(nèi)的全部教師之間也能相互交流溝通，對于教學(xué)經(jīng)驗?zāi)軌蚧ハ嗲写鑼W(xué)習(xí)，對于教學(xué)資源與教學(xué)過程設(shè)計的整合是非常有利的。云計算模式下的“教”的變革也改變了教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)性的地位，轉(zhuǎn)而以學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)的教學(xué)模式。
2.云計算模式下“學(xué)”的變革
現(xiàn)代教育教學(xué)中的“學(xué)”主要是指環(huán)境、學(xué)生和學(xué)習(xí)的過程三個方面的內(nèi)容。其中，學(xué)生作為學(xué)習(xí)這項活動的執(zhí)行者，決定了學(xué)習(xí)環(huán)境的選擇，在整個學(xué)習(xí)過程中占據(jù)著主體性的位置。而云計算的應(yīng)用，則是為了確保學(xué)生在充分享受學(xué)習(xí)資源的同時，還可以將自己的資源分享給大家一起使用學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生之間相互交流，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情，同時也方便學(xué)生之間的互動。[4]
3.云計算模式下教授者、學(xué)習(xí)者和管理者的“角色與地位”的變革
關(guān)鍵詞：軟件無線電；無線電監(jiān)測；云計算
Abstract: This paper describes a new radio monitoring system that is different to traditional radio monitoring systems. In this paper, the architecture and application model are discussed. The radio monitoring system combines software-defined radio (SDR), wired and wireless high-speed network, and cloud computing technologies. It is a reference for new-generation radio monitoring technology and system development.
Key words: software-defined radio(DSR); radio monitoring; cloud computing
隨著無線電通信應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加。無線電監(jiān)管工作的有效性直接影響著無線電頻譜資源的有效使用、民用日常通信需求的保障、國家機器的正常運轉(zhuǎn)，甚至在戰(zhàn)時環(huán)境下會決定軍隊及國家的安危，因此世界各國都非常重視無線電監(jiān)管工作。當(dāng)代無線通信的復(fù)雜性和設(shè)備的廣泛性對監(jiān)管工作的有效性提出了更高的要求，因此各國都建有自己的監(jiān)管機構(gòu)和技術(shù)體系，如：美國設(shè)有一個監(jiān)控中心、13個監(jiān)測站；中國設(shè)立中央、省、地市3級管理和監(jiān)測建制機構(gòu)，并建有短波、衛(wèi)星、超短波3張監(jiān)測網(wǎng)，部分監(jiān)測網(wǎng)設(shè)有多個遙控監(jiān)測站[1]。小到一場考試、中到舉辦一場活動的（如北京奧運會、上海世博會等）保障、大到國家安全保衛(wèi)均納入無線電監(jiān)管行為中。
當(dāng)前用于無線電監(jiān)管的主要設(shè)備有掃頻儀、寬頻接收機、定向天線等（衛(wèi)星監(jiān)測除外），主要對無線電發(fā)射的基本參數(shù)，如對頻率、電平、示向度、仰角、測向質(zhì)量等系統(tǒng)地進(jìn)行測量、傳輸；調(diào)查、記錄有關(guān)干擾源、背景噪聲等電磁環(huán)境情況；判明并解決干擾問題；保護(hù)合法無線電臺站用戶的權(quán)益；查處非法無線電臺站的干擾等。這樣的傳統(tǒng)模式鑒于歷史傳承及技術(shù)發(fā)展水平的限制，目前通常只記錄結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是監(jiān)測到的某個信號的原始數(shù)據(jù)，如果一個信號從此消失，而監(jiān)測系統(tǒng)卻無法對其進(jìn)行解碼時，則會存在無法回溯等不利情況的發(fā)生。
目前，有基于軟件無線電的無線電監(jiān)測模式[2-3]，也有基于遙測站類型的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管體系，但它們均基于“結(jié)果”的應(yīng)用模式。如圖1所示，如果能在現(xiàn)場采集被監(jiān)測信號的“原始樣子”，再把該信號數(shù)據(jù)直接送到監(jiān)測中心存儲，并使用大型計算機對其進(jìn)行分析，甚至可以在任何需要時對采集到的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行二次、三次分析，就能夠徹底解決傳統(tǒng)模式中受限于設(shè)備、不可回溯等重要缺陷，使無線電監(jiān)管體系上升到一個前所未有的高度。這種設(shè)想目前在全球范圍內(nèi)仍是一個空白。
隨著高性能的軟件無線電接收機、越來越廣泛和高速的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、能提供強大的存儲和計算能力的云服務(wù)的誕生，這種全新的監(jiān)管模式將逐漸成為一種可能。傳統(tǒng)無線電監(jiān)測模式和設(shè)想的云無線電監(jiān)測模式對比如表1所示。
1 監(jiān)測模式架構(gòu)設(shè)想
基于上述設(shè)想可以看出：使用高性能的軟件無線電接收機可以得到目標(biāo)現(xiàn)場信號的完整采樣，通過超高速互聯(lián)網(wǎng)可以將將信號的原始采樣數(shù)據(jù)送往強大的存儲和計算能力的云服務(wù)，這樣以來原始采樣數(shù)據(jù)就能夠完全存儲，并利用軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析。無線電監(jiān)控將會實現(xiàn)從“分散的結(jié)果樣本”到“原始的數(shù)字底片”+“強大的后期分析”的質(zhì)的跨越。
在信號處理上，傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測是讀取監(jiān)測儀器的處理結(jié)果而不是得到信號的原始信息，新模式獲取的是信號的原始采樣結(jié)果。這好比數(shù)碼相機是輸出一張已經(jīng)在相機內(nèi)部處理和壓縮過的JPG圖片，還是一張RAW圖像之間的區(qū)別。很顯然，獲取到最原始的信息則會更有利于后期的處理，并且能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
全系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、云存儲、云計算構(gòu)成，其中主要的分析處理由云計算中心完成，包括不明信號發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測定位、測量信號的頻率、場強、帶寬、調(diào)制方式、發(fā)射源位置、頻譜圖等信號特征數(shù)據(jù)分析。根系結(jié)束后可將結(jié)果即時傳送到相關(guān)機構(gòu)或者人員，以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，如圖2所示。
1.1 基于軟件無線電的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
傳感器
軟件無線的電定義為：一個無線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對信號的所有的、必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號處理器中的軟件來完成。采用數(shù)字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義可以實現(xiàn)無線電臺的各部分功能，包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。軟件無線電的主要特征是將天線接收到的信號盡早地完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，之后主要依靠軟件來實現(xiàn)信號的處理和應(yīng)用[4-7]。軟件無線電接收機具有很高的靈活性、大動態(tài)范圍、高靈敏度、快速掃描（如：1 GHz/S）、高精度等性能，不僅可以作為通用接收機、更可以作為高速搜索接收機和測量接收機等，如圖3所示。
在該方案設(shè)計中，單運用軟件無線電的這些固有特性還是不夠的，重要的是需要將模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后的數(shù)據(jù)直接送往云計算平臺，以實現(xiàn)采集到的原始信息數(shù)據(jù)“原封不動”地被中心獲取到，而不是已經(jīng)被現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備“處理過”的結(jié)果。
在傳統(tǒng)的軟件無線電接收機的A/D級后增加了網(wǎng)絡(luò)通信模塊，直接將A/D后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊發(fā)送到承載網(wǎng)絡(luò)上。另外，網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感需要能接受控制中心的按需監(jiān)測需求，諸如智能波束天線的指向、監(jiān)測頻段帶寬、數(shù)據(jù)傳送上級站等全系統(tǒng)控制參數(shù)，如圖4中所示。
一個能輸出原始信號采樣信息、監(jiān)測參數(shù)受控的軟件無線電接收機，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備，這就是我們需要的無線電監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)傳感器。我們可以將它放置在我們想要放置的地方，同時接受中心的控制進(jìn)行檢測，并為監(jiān)測中心“如實”地送回了監(jiān)測目標(biāo)現(xiàn)場原始信號的完整采樣信息，從而被稱為監(jiān)測體系中的“千里眼”。
1.2 承載監(jiān)管系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸
鏈路
要將實時高速的監(jiān)測原始結(jié)果數(shù)據(jù)送到云端，需要有高速可靠的網(wǎng)絡(luò)承載整個監(jiān)測體系中各個模塊的互連任務(wù)。
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過四十多年的發(fā)展，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間、區(qū)域間的互聯(lián)從起初的很困難到廣域、城域網(wǎng)的廣泛，接入方式和接口形式從起初的五花八門到現(xiàn)在以以太網(wǎng)為主，速度從幾K提升到10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s、10 Gbit/s、并將步入40/100 Gbit/s[8]，無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有了高速的發(fā)展，速度在802.11 n上已經(jīng)能達(dá)到300 Mbit/s并且開始展望600 Mbit/s，可以預(yù)期在不久的將來無線局域網(wǎng)將會有更高的接入速度，如圖5中所示。
目前主流的千兆以太網(wǎng)和802.11n 300 Mbit/s無線局域網(wǎng)的實際有效傳輸?shù)膸挒?00 Mbit/s以及80 Mbit/s左右。使用無線網(wǎng)絡(luò)足夠本地局域范圍內(nèi)的幾路軟件無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器無線連接，而到了有線千兆網(wǎng)絡(luò)后足以承載多達(dá)數(shù)十路匯聚后的傳輸任務(wù)。
1.3 監(jiān)管體系云計算平臺
云計算，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備。云計算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個計算資源池向用戶按需服務(wù)[9-10]。
本方案設(shè)計中云計算承擔(dān)著全監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測管控、高速數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)測分析等主要功能，在整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中大量的軟件無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器會生成大量的監(jiān)測原始信號采樣信息送往云計算中心，由一個控制中心加若干個云計算節(jié)點來完成整大負(fù)荷計算及分析任務(wù)。
其中，海量監(jiān)測原始數(shù)據(jù)保存可能會成為系統(tǒng)最大的瓶頸。隨著中央處理器(CPU)及周邊芯片組和高速大容量存儲器件的發(fā)展，新一代的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫容量可以達(dá)到TB級、吞吐速度可以達(dá)到每秒GB級，高于傳統(tǒng)磁盤陣列幾個數(shù)量級。數(shù)據(jù)存儲可以采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來完成高速的實時數(shù)據(jù)收集，并根據(jù)需要直接在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行高速分析，最后將有效的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到實體磁盤存儲陣列，如圖6所示。
1.4 監(jiān)管控制系統(tǒng)及監(jiān)測分析軟件群
由一個或多個云計算節(jié)點擔(dān)負(fù)監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測分析任務(wù)，可以采用由市級計算中心擔(dān)負(fù)，或省、市兩級計算中心擔(dān)負(fù)，甚至國家、省、市3級計算中心聯(lián)合擔(dān)負(fù)的組合方式。
全網(wǎng)監(jiān)測工作受控并協(xié)調(diào)于監(jiān)測控制中心的系統(tǒng)控制軟件，各個分節(jié)點可以分開承擔(dān)不同區(qū)域的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器的數(shù)據(jù)存儲、計算工作，也可以擔(dān)負(fù)前期實時分析或后續(xù)分析等不同階段的分析任務(wù)等。
監(jiān)測分析軟件群需具備可加載、組件化、可組裝等特性，以實現(xiàn)對被監(jiān)測無線電信號的全方位、多角度分析。組件需包含：用于數(shù)據(jù)接收和存儲的數(shù)據(jù)采集軟件；基于頻譜掃描、頻譜分析、頻率活動特性分析等各種基帶信號分析軟件；用于基礎(chǔ)信號處理的降噪處理軟件、數(shù)字變頻軟件等；用于信號解調(diào)的調(diào)制模式識別軟件、各種模式解調(diào)插件等；用于結(jié)果信號的降噪處理軟件、信號變換軟件等；同時需要有用于結(jié)果記錄及分析統(tǒng)計的后續(xù)結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件等；基于分析結(jié)果應(yīng)用的結(jié)果通信、分發(fā)、指令指揮等軟件[11-12]。
全套的軟件架構(gòu)和通信、監(jiān)測傳感器構(gòu)成了完整的監(jiān)測系統(tǒng)。
2監(jiān)測應(yīng)用模式格局
在實現(xiàn)基于軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測傳感器、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和云計算平臺的無線電監(jiān)管體系網(wǎng)絡(luò)后，無線電監(jiān)測工作將會一改依賴于傳統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備多點布設(shè)困難、設(shè)備投入大、受“結(jié)論”限制等困惑。我們可以將一個或多個軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測傳感器放置在有利于進(jìn)行監(jiān)測的地點，進(jìn)而可以通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測到的原始信號數(shù)據(jù)送回監(jiān)測中心，并依托中心強大的存儲和計算平臺對原始信號完整采樣信息進(jìn)行綜合分析并實現(xiàn)監(jiān)測。
2.1 局部保障應(yīng)用模式
傳統(tǒng)的局部小范圍保障，如考場監(jiān)測、小型活動保障等，基本采用無線電移動監(jiān)測車作為臨時中心、多個監(jiān)測人員使用便攜監(jiān)測設(shè)備配合的方式來完成，這種模式的缺點是顯而易見的，如：移動監(jiān)測車因為現(xiàn)場安排原因可能無法進(jìn)入現(xiàn)場的最佳位置；監(jiān)測工作主要依靠人員的臨場判斷完成，如考試一類的活動往往于多場地之間同時開展，監(jiān)測車、檢測設(shè)備以及監(jiān)測人員等卻難以滿足保障需求等等。
在本設(shè)計方案中，可采用多個無人值守網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器合理布置在現(xiàn)場合適的位置，如房頂?shù)哪硯讉€有利監(jiān)測的角落等，移動監(jiān)測車可以停留在，擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的通信橋接和現(xiàn)場信號的初級處理。甚至可以無需移動監(jiān)測車，而將多個網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的通信直接匯聚到現(xiàn)場的某個互聯(lián)接入點上，實現(xiàn)和監(jiān)測中心的聯(lián)網(wǎng)工作?，F(xiàn)場處置人員可以由相關(guān)部門執(zhí)法人員去完成。一方面監(jiān)測工作質(zhì)量可以得到有效保障，另一方面可以節(jié)省大量的人力和物力，使資源消耗降到最低。
圖7、圖8分別為局部臨時保障區(qū)域系統(tǒng)工作原理示意圖和現(xiàn)場布置圖，其中假設(shè)現(xiàn)場不允許或不方便使用有線連接，這時則可以使用高速無線網(wǎng)橋來橋接各個網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器和移動監(jiān)測車之間的信號通信。
2.2 區(qū)域監(jiān)測應(yīng)用模式
在區(qū)域中的合適位置設(shè)置多個相對固定的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器，可以對整個監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行日常不間斷監(jiān)測，也會使某些臨時任務(wù)變得更為簡單、有效。包括：日常無線電波監(jiān)聽、測量、測向和定位、電臺識別、干擾識別、電磁環(huán)境監(jiān)測等；驗證正常的無線電臺站的技術(shù)參數(shù)和操作特性，確定是否遵守執(zhí)照核定的項目；監(jiān)測有關(guān)頻譜的占用情況，進(jìn)行有關(guān)頻率、發(fā)射功率、天線增益、調(diào)制類型、占用帶寬、信道載荷和占用度、場強等的測量，進(jìn)行有關(guān)的信號與系統(tǒng)分析等。在以計算機系統(tǒng)集中處理、軟件為主的模式下這一切功能需求的實現(xiàn)將會得到有效支撐。如圖9所示，在地級市臺州市范圍內(nèi)的幾個制高點部署無線電監(jiān)測傳感器，在市無線電管理中心即可實現(xiàn)全市范圍內(nèi)無線電監(jiān)測。
2.3 應(yīng)用展望
監(jiān)測區(qū)域的大小和網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲的I/O指標(biāo)和計算中心的處理能力成比例關(guān)系，當(dāng)需要將這種模式布置到更大的范圍時，可以預(yù)見的是需要有大量的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器、覆蓋更為廣泛的互聯(lián)接入服務(wù)、更為龐大的數(shù)據(jù)存儲能力、更為強大的計算能力以及更高效的無線電監(jiān)控算法和龐大的軟件系統(tǒng)。
3結(jié)束語
隨著無線電應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加，基于目標(biāo)現(xiàn)場的信號完整采樣、并將原始采樣數(shù)據(jù)完全存儲、以軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析，都將會給無線電監(jiān)管工作帶來質(zhì)的改變。這種全新的監(jiān)管模式隨著高性能的軟件無線電接收機、超高傳輸速度的網(wǎng)絡(luò)、能提供強大的存儲和計算能力的云服務(wù)的誕生將逐漸成為一種可能。
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[中圖分類號]TP3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1009-9646（2012）8-0047-02
云計算把分布在不同地方、設(shè)備上的海量信息和大量處理器資源融合在一起，組成一個超級系統(tǒng)池，通過互相協(xié)同為外部提供各種各樣的服務(wù)，它是基于Internet的超級化計算方法和模式，其特點在于通過基于互聯(lián)網(wǎng)的多級協(xié)同模式，具有比單臺計算機更強、更快的運算能力，組成集群的分布式計算機并不要求性能很強，但在數(shù)據(jù)處理中心的統(tǒng)一管理下，按客戶的不同需求分配資源，在處理能力上可以起到超級計算機的作用；數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)分配資源、均衡負(fù)載、部署安全控制軟件，由大量計算機構(gòu)成的超級資源池承擔(dān)復(fù)雜、繁重的計算任務(wù)，能夠滿足各種應(yīng)用對計算能力、存儲空間和其他服務(wù)的需求，它通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)中心的各種資源打包后對外提供服務(wù)。云計算在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用主要具有以下特征：
一、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
從降低成本方面考慮，利用低造價交換機及商業(yè)級服務(wù)器來構(gòu)建數(shù)據(jù)中心可以大大減少成本支出。另外，鑒于現(xiàn)在的PC機和服務(wù)器都具有至少兩個網(wǎng)絡(luò)端口，充分利用這些端口可以大大提高拓?fù)鋬?nèi)節(jié)點的連通性以獲得更大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，這樣的構(gòu)建方案具有更好的性價比。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)是整個網(wǎng)絡(luò)由同一型號的可編程交換機組成，中間的服務(wù)器將網(wǎng)絡(luò)分割成兩個對稱的Fat—Tree結(jié)構(gòu)的特殊變體，每個這樣的Fat—Tree結(jié)構(gòu)包含核心層、匯聚層和接入層3個層次，使用這樣結(jié)構(gòu)的好處是可以保證每臺服務(wù)器的任意網(wǎng)絡(luò)端口都可以同時以網(wǎng)絡(luò)硬件接口所允許的最大帶寬進(jìn)行通信而不受網(wǎng)絡(luò)通信帶寬瓶頸的制約。
網(wǎng)絡(luò)能夠容納的服務(wù)器數(shù)量取決于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)所使用的交換機的端口數(shù)k，網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器被分成k組，每組包含(k/2)2臺服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)被服務(wù)器分成上下兩個部分，每部分的接入層和匯聚層對應(yīng)每組都有k/2臺交換機，每個接入層的交換機分別連接k/2臺服務(wù)器，剩下的端口分別連接上層的交換機．核心層有(k/2)2臺交換機，每臺交換機的第i個網(wǎng)絡(luò)端口連接到第i組的匯聚層的某臺交換機，這樣每個匯聚層的交換機都有k/2條鏈路與核心層的各個交換機相連接．使用具有忌個端口的交換機組建的網(wǎng)絡(luò)可以容納K3/4臺服務(wù)器，我們提出的這種結(jié)構(gòu)適用于任意端口數(shù)的交換機，如采用常見的48換機，那么按照本文提出的方法構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可以包含27648臺服務(wù)器，足夠支持企業(yè)構(gòu)建自己的私有云平臺。
這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建方式有以下4個優(yōu)點：（1)雖然相較于傳統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)使用了更多的交換機，但是由于無需在核心層和匯聚層采用造價昂貴的高端高性能交換機，因此減少了總體構(gòu)建成本；（2)對于網(wǎng)絡(luò)中任意的兩臺服務(wù)器之間都存在多條等長度的路徑可供選擇；（3)充分利用了服務(wù)器的兩個網(wǎng)絡(luò)端口，提高了網(wǎng)絡(luò)的連通性和吞吐量；（4)在提出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不存在像傳統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)中的單點故障，因此容錯性得到了加強。
二、對虛擬機遷移的支持體系
借鑒應(yīng)用于Internet骨干網(wǎng)絡(luò)交換機上的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，并使駐留在主機上的與可編程交換機的控制軟件實時地交換網(wǎng)絡(luò)運行時參數(shù)，以達(dá)到動態(tài)調(diào)整各虛擬網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配及控制管理參數(shù)的目的，這樣的協(xié)同工作機制使得不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)運行不同的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議成為可能，這將能夠保證運行于不同虛擬網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用服務(wù)對于QoS的個性化需求。[4]
2.5層的另一個重要功能就是實現(xiàn)虛擬機的迅速遷移，設(shè)計2.5層的映射功能，通過將虛擬地址和實際地址進(jìn)行一次映射以隔離上層應(yīng)用使用的網(wǎng)絡(luò)地址和底層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換時使用的物理地址之間的聯(lián)系．不同的是文獻(xiàn)E83映射的是服務(wù)地址和位置信息地址，我們可將每臺主機上駐留的為每個虛擬網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個映射表，用來記錄網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的虛擬機IP地址與物理主機MAC地址的對應(yīng)關(guān)系．之間可以實時通信，通過類似路由發(fā)現(xiàn)的分布式通信機制，周期性更新運行于各臺服務(wù)器上的虛擬主機與硬件網(wǎng)絡(luò)地址的對應(yīng)關(guān)系。
在某個服務(wù)器上建立新的虛擬主機時，會記錄新的虛擬IP地址與物理主機MAC地址的對應(yīng)關(guān)系并在該虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行廣播，這樣各個上對應(yīng)該虛擬網(wǎng)的映射表都將被更新．當(dāng)虛擬機間通信時，請求通信的主機發(fā)送的ARP探測包將直接被捕獲，檢索本機上的映射表，如果有匹配項將直接返回對應(yīng)的MAC地址，如果沒有，將負(fù)責(zé)進(jìn)行廣播以獲得正確的MAC地址．當(dāng)出現(xiàn)服務(wù)器故障時，虛擬主機遷移到其他服務(wù)器上之后，服務(wù)器上的將會在網(wǎng)絡(luò)中主動廣播遷移后虛擬主機地址與服務(wù)器端口的對應(yīng)關(guān)系從而加快虛擬機遷移后的恢復(fù)時間。
三、結(jié)束語
云計算的服務(wù)共享模式體現(xiàn)了以人為本和集約高效的發(fā)展理念，為信息技術(shù)更好的服務(wù)于人的生產(chǎn)生活提供了新的途徑．盡管這一模式的運作還在不斷的成熟之中，但是其發(fā)展方向是樂觀的，云計算正如它美麗的名字一樣，正在不斷的將新的驚喜呈現(xiàn)在世人面前．而其服務(wù)共享模式也將與社會整體發(fā)展的人本取向一道共同促進(jìn)人的生產(chǎn)與生活。
中圖分類號：TP309.2
隨著電子政務(wù)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，在構(gòu)建政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)安全管理網(wǎng)絡(luò)中，通過采用計算機云服務(wù)的模塊，形成具有更多服務(wù)管理體系，建設(shè)集約、高效、便捷、智能的新型政府，構(gòu)建互聯(lián)，整合，共享，重構(gòu)，效率的政務(wù)信息管理系統(tǒng)，將具有很大的現(xiàn)實意義。
1 簡述計算機云服務(wù)技術(shù)在政府政務(wù)數(shù)據(jù)信息安全體系中的運用模式
1.1 技術(shù)環(huán)境的整體突破
在當(dāng)前政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)快速化的背景下，尤其是在基于技術(shù)環(huán)境下的移動終端技術(shù)與通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些政務(wù)數(shù)據(jù)信息的快捷顯示，能促進(jìn)整個政府學(xué)習(xí)效果的推進(jìn)。在現(xiàn)代技術(shù)以及操作層面的優(yōu)化環(huán)境中，在2Mbps數(shù)據(jù)傳輸模式下，對相關(guān)數(shù)據(jù)在實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接的傳遞中，可以對政府政務(wù)數(shù)據(jù)中的聲音、圖像數(shù)據(jù)等動態(tài)化的技術(shù)管理。因此，在強化系統(tǒng)學(xué)習(xí)、移動管理的資源共享模式中，可以更大地加強整個數(shù)據(jù)庫建設(shè)的信息運用。
1.2 系統(tǒng)學(xué)習(xí)的交互式模式
交互式管理是在基于計算機云服務(wù)模式下的技術(shù)融合方式，在整個政府政務(wù)數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)運用中，可以形成交互式的測驗信息運用，在綜合采用移動運營的系統(tǒng)化方式中，采用短信群發(fā)或者其他先進(jìn)的計數(shù)方式，在標(biāo)準(zhǔn)化的無線通信網(wǎng)絡(luò)中形成設(shè)備綜合管理的升級模式，尤其是在基于C/S架構(gòu)的移動學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)平臺運用中，對于數(shù)據(jù)信息技術(shù)的處理，包括在對政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)的電子郵件、網(wǎng)站界面的訪問等，都能有整體的優(yōu)化。形成移動學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方式，并集合當(dāng)前的J2ME、J2EE以及.NET技術(shù)的運用，實現(xiàn)政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)的云計算技術(shù)的交互式模式運用。
1.3 終端發(fā)展趨勢分析
在多樣化移動終端數(shù)據(jù)處理能力加強的狀況下，整個系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)備不斷加強，在具備有話音通信技術(shù)功能的運用中，將具備數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)計算能力的硬件運用到整個政務(wù)信息數(shù)據(jù)管理之中，形成移動終端操作系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)資源的調(diào)度與綜合管理，并對整個上層應(yīng)用軟件提供整體管理平臺，在3G、4G等終端技術(shù)的整體發(fā)展，突出政務(wù)信息數(shù)據(jù)在終端定制、開放業(yè)務(wù)等多方面的智能平臺，形成數(shù)據(jù)管理與服務(wù)型政府的整體對接。
2 分析計算機云服務(wù)與政務(wù)信息化模式的發(fā)展階段
2.1 智慧是政務(wù)信息化的新階段
在當(dāng)前政府政務(wù)數(shù)據(jù)信息的智慧政務(wù)服務(wù)階段，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)條塊分割與信息孤島的狀況下，加強對政府電子政務(wù)的資源整合，尤其是結(jié)合政府?dāng)?shù)據(jù)信息中的重點項目，對一些重點領(lǐng)域的業(yè)務(wù)協(xié)作、資源開發(fā)、市場調(diào)研等，在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作中得以實現(xiàn)，能提高整個資源共享的力度。通過政府體制機制的創(chuàng)新構(gòu)建，在轉(zhuǎn)變政府職能的基礎(chǔ)上，形成相對優(yōu)化的電子政務(wù)管理系統(tǒng)，加強政府政務(wù)信息管理的各項職能，奠定更好的管理基礎(chǔ)，在這樣的基礎(chǔ)中，為政府政務(wù)信息管理的集約、高效智能、服務(wù)型轉(zhuǎn)型提供良好的平臺，因此，從政府智慧型發(fā)展的狀況來看，電子政務(wù)的發(fā)展離不開內(nèi)部資源的綜合管理，形成領(lǐng)導(dǎo)決策的重要依據(jù)。
2.2 資源整合新理念的運用
資源整合也是政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)，在通過機制管理以及法律建設(shè)的進(jìn)步中，加強數(shù)據(jù)信息的障礙破解，尤其是在突破數(shù)據(jù)管理中的區(qū)塊、部門之間的界限的體制障礙，充分整個數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)性，形成跨部門、跨業(yè)務(wù)之間的資源信息數(shù)據(jù)，在滿足數(shù)據(jù)構(gòu)建以及信息流轉(zhuǎn)的過程中，有效滿足政府、企業(yè)以及民眾的信息需求，進(jìn)而更好地實現(xiàn)資源配置的最大化，拓展政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的整體價值，并從多角度挖掘信息數(shù)據(jù)的價值，因此，在這個過程中，要全面運用這些數(shù)據(jù)，形成政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)時代中各種技術(shù)的綜合，尤其是在資源數(shù)據(jù)的價值展現(xiàn)，在對海量數(shù)據(jù)的技術(shù)處理、數(shù)據(jù)挖掘等，對綜合業(yè)務(wù)功能的決策支持與輔助，在決策層、執(zhí)行層等各個角度提供更大的發(fā)展空間，有利于政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)的創(chuàng)新運用。
圖1 以數(shù)據(jù)為中心的城市綜合平臺示意圖
3 探討基于計算機云服務(wù)的政府政務(wù)數(shù)據(jù)信息安全體系構(gòu)建方式
3.1 數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)的技術(shù)運用
數(shù)據(jù)挖掘作為一種綜合技術(shù)，與政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)的運用相結(jié)合，主要是突出基于計算機云計算的技術(shù)處理，在數(shù)據(jù)倉庫、知識庫系統(tǒng)運用的技術(shù)手段中，形成數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析模塊，在加強信息數(shù)據(jù)資源共享的狀況下，形成知識信息數(shù)據(jù)的整體挖掘，在開發(fā)整合系統(tǒng)的運用中，形成以用戶信息為中心的個性化服務(wù)模式，在計算機軟件操作層面，構(gòu)建自動化生成的統(tǒng)計報表，并圍繞宏觀、微觀等角度，做好政府服務(wù)職能中的經(jīng)濟運行狀態(tài)與社會綜合管理等多方面的技術(shù)支撐，對當(dāng)前經(jīng)濟形勢的整體發(fā)展形成領(lǐng)導(dǎo)決策的正要依據(jù)，并在相應(yīng)法律法規(guī)的監(jiān)督管理中，制定好信息系統(tǒng)定級備案的方式，通過網(wǎng)站、智能手機、電子顯示屏等終端技術(shù)，形成政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)資源的關(guān)聯(lián)與主動性，激活政府于民眾之間的互動模式，推動政府政務(wù)工作的透明度，提升公信力。
3.2 以云計算為技術(shù)支撐的模塊運用
基于云計算的智慧政務(wù)建設(shè)將使得政務(wù)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的能力大大提升，促進(jìn)用戶對于信息的收集、利用，根據(jù)個性化的需求，提供針對性的服務(wù)，進(jìn)一步提高政務(wù)服務(wù)的質(zhì)量和效率。數(shù)據(jù)量的爆炸式增長給數(shù)據(jù)的應(yīng)用帶來了新的挑戰(zhàn)和困擾。簡單的數(shù)據(jù)處理方式已不能滿足我們千變?nèi)f化、層出不窮的應(yīng)用需求和服務(wù)。如何從海量數(shù)據(jù)中高效地獲取數(shù)據(jù)，有效地挖掘并最終得到有價值的信息變得非常困難。
圖2 服務(wù)型的智慧政務(wù)示意圖
3.3 信息安全基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計方案
在基于云計算信息化數(shù)據(jù)處理功能的體系運用中，在數(shù)據(jù)認(rèn)證以及基本PKI數(shù)字認(rèn)證機制的身份識別功能，建立全方位的政府信息數(shù)據(jù)管理模式，突出安全性能的綜合管理，尤其是注重網(wǎng)絡(luò)病毒的綜合防治，形成單機防止病毒以及網(wǎng)絡(luò)模式防止病毒的方式，防止對政府政務(wù)信息數(shù)據(jù)的入侵，確保整個信息數(shù)據(jù)的安全性。在網(wǎng)絡(luò)化背景的安全防護(hù)中，實現(xiàn)動態(tài)化的殺毒模式，防止病毒的擴散。在邊界訪問過程中，形成高智能的綜合防火墻和網(wǎng)閘模式，這樣可以對綜合數(shù)據(jù)包進(jìn)行分解或者重建，形成靜態(tài)的數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與代碼掃碼等方式，實現(xiàn)整個信息數(shù)據(jù)安全的綜合管理。
4 結(jié)束語
基于計算機云服務(wù)技術(shù)的綜合運用，尤其是與政府政務(wù)數(shù)據(jù)信息安全體系構(gòu)建相融合，能帶來前所未有的改變，將智能化、信息化的模式全面運用，形成無線終端設(shè)備與無線通信技術(shù)的連接，從而實現(xiàn)計算的無處不在，獲取信息資源并進(jìn)行技術(shù)的處理，實現(xiàn)技術(shù)和行政雙重方式來維護(hù)整個系統(tǒng)的安全，在通過對網(wǎng)絡(luò)使用人員、管理人員進(jìn)行信息安全知識培訓(xùn)，有效地促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全管理。
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1.1 單層膜與單層磷脂分子：單層膜是一層單位膜，包含兩層磷脂分子，而不是單層磷脂分子。1層生物膜=1層磷脂雙分子層=2層磷脂分子層
1.2 跨膜運輸與非跨膜運輸：前者主要是小分子物質(zhì)和離子通過自由擴散、 協(xié)助擴散和主動運輸?shù)姆绞酵ㄟ^生物膜的過程，通過膜結(jié)構(gòu)時，以實際通過膜的層數(shù)計算；后者主要指大分子物質(zhì)通過胞吞、胞吐的方式通過生物膜的過程，物質(zhì)通過膜的層數(shù)為0。
1.3 一層膜與一層細(xì)胞：物質(zhì)穿過一層膜，是指物質(zhì)通過跨膜運輸（自由擴散，協(xié)助擴散和主動運輸）的方式通過一層膜結(jié)構(gòu)。物質(zhì)穿過一層細(xì)胞，指的是物質(zhì)先進(jìn)入細(xì)胞，再排出細(xì)胞的過程，通過膜的層數(shù)為兩層。
1.4 在細(xì)胞中，核糖體、中心體、染色體無膜結(jié)構(gòu)；細(xì)胞膜、液泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜是單層膜；線粒體、葉綠體和細(xì)胞核的膜是雙層膜，但物質(zhì)若從核孔穿透核膜時，則穿過的膜層數(shù)為0。肺泡壁、毛細(xì)血管壁和消化道管壁都是由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成，即穿過1層細(xì)胞則需穿過2層細(xì)胞膜（生物膜）或4層磷脂分子層。
2 例題分析：
外界空氣中的02進(jìn)入人體骨骼肌細(xì)胞被利用，至少要穿過的生物膜層數(shù)是（ ）
A.5層 B 10層 C 11 層 D12層
【關(guān)鍵詞】計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；智能防控體系；應(yīng)用
1前言
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種創(chuàng)新性非常強的技術(shù)，并且其發(fā)展速度也是驚人的快，已經(jīng)延伸到生活、經(jīng)濟、安全等各個方面，其影響是巨大且深遠(yuǎn)的。由于人們生活質(zhì)量的日益提高，對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求也日趨擴大，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活必不可少的部分，在未來社會發(fā)展中必然會產(chǎn)生極大的推動力量。
2計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類
2．1局域網(wǎng)
在我們生活中，局域網(wǎng)是較為常見的網(wǎng)絡(luò)，并且也是最廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)。目前，局域網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)到了以光纖分布式數(shù)據(jù)接口的重要階段，并且其在投資、應(yīng)用、功效等方面具有少、廣、快的特點。對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)信息資源得到廣泛的傳播，并以快速的發(fā)展趨勢在進(jìn)行著，進(jìn)而進(jìn)一步的提高了我國信息交流流通的速率。
2．2ATM網(wǎng)路
在高速網(wǎng)絡(luò)通道中，ATM網(wǎng)絡(luò)不但能夠進(jìn)行有效的傳輸，而且還可以在這種情況下進(jìn)行信息交換，其是一種網(wǎng)絡(luò)模式，并且其能夠同時支持LAN及WAN，也被稱為是一種異步傳輸模式。ATM網(wǎng)絡(luò)具有自己特有的網(wǎng)卡和轉(zhuǎn)換設(shè)備，其對局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫對接，并且對遠(yuǎn)程或近程的數(shù)據(jù)還可借助系統(tǒng)環(huán)節(jié)或特定的電話線路實現(xiàn)傳輸服務(wù)。
2．3無線傳感器
網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及多科學(xué)，并且高度交叉，對信息處理是一種全新的獲取技術(shù)。其實現(xiàn)了物理、計算機及人類社會三世界的相互連通，并把傳感器、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信等信息處理技術(shù)集于一身，因此廣泛的備受關(guān)注，目前亦是國際領(lǐng)域前沿的熱點研究。在實際工作中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r的監(jiān)控機械設(shè)備的運行情況以及相關(guān)人員的工作表現(xiàn)，同時還能夠很好的完成無線信號的收發(fā)以及數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中，無線傳感器是其重要的部分，并有效的加快了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，對計算機中的硬件軟件系統(tǒng)的升級與進(jìn)步有了極大的促進(jìn)作用。
3在智能防控體系建設(shè)中的應(yīng)用
智能防控體系推進(jìn)了園區(qū)、安保、交通等方面的安全建設(shè)，解決了許多與民生相關(guān)的安全問題，促使人們的生活更加的穩(wěn)定。智能防護(hù)體系主要指智能監(jiān)控及信息傳輸方面，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用，有效的提高了智能防護(hù)體系的功能。
3．1能夠及時的報警提示
計算機網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控系統(tǒng)中的參數(shù)都是設(shè)有固定標(biāo)準(zhǔn)的，每當(dāng)進(jìn)行參數(shù)遙測時，所監(jiān)測到的參數(shù)如果有不達(dá)標(biāo)的情況，計算機網(wǎng)絡(luò)就會對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的分析，并及時的報警，同時還能夠依據(jù)問題的實際情況找出有效的解決辦法。對設(shè)備的安全運行提供重要的保障作用，進(jìn)而對危害于人們安全的潛在隱患進(jìn)行消除。
3．2計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在邊防安全方面的應(yīng)用
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，且應(yīng)用范圍的不斷擴展，其在邊防治安防控工作中，也起到重要的作用。對邊防的情況進(jìn)行了有效的監(jiān)控，并且對邊防的安全起到保障作用，有效的保證了國家的安全和穩(wěn)定。
3．3計算機網(wǎng)絡(luò)在金融機構(gòu)系統(tǒng)中的應(yīng)用
金融系統(tǒng)是當(dāng)今社會貨幣流通的主要場所，也是不易管理的機構(gòu)，近年來，金融機構(gòu)犯罪活動有逐漸上升的趨勢，并且在實施手段、形式上也逐漸多樣化、智能化，僅憑人員方面的監(jiān)控作用已經(jīng)微不足道了。然而對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用就不同了，可通過視頻監(jiān)控的方式對現(xiàn)場的可疑畫面進(jìn)行慢放和放大，來還原現(xiàn)場，使人們的利益得到保障。目前，金融系統(tǒng)已經(jīng)運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與公安系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，對全國的銀行網(wǎng)點進(jìn)行了視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)及完善工作。通過計算機網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了巨大資源共享的大型安防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對各種突發(fā)和緊急事件能夠及時的進(jìn)行有效的處理，大大維護(hù)了金融機構(gòu)的安全保障。
3．4在社會治安防控中的應(yīng)用
計算機網(wǎng)絡(luò)在治安防控體系建設(shè)中起到尤為重要的作用，主要是對城市道路、公共場所、居住小區(qū)、商業(yè)繁華區(qū)、交通樞紐等方面的實時監(jiān)控管理，計算機網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)無處不在。計算機網(wǎng)絡(luò)在社會治安防控中，對城市各個角落的普及和完善，在很大意義上起到了震懾犯罪的作用，與此同時起到了維護(hù)社會秩序、保護(hù)人民生命、財產(chǎn)安全的雙重作用。
3．5計算機網(wǎng)絡(luò)在其它方面的應(yīng)用
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅在金融、安保方面有效的運用，而且還被廣泛的應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)過程的監(jiān)督、教育方面等，尤其是那些具有危險性的礦產(chǎn)部門，通過計算機網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控對生產(chǎn)過程中的安全事故隱患能夠及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行有效的處理，使事故發(fā)生的概率大大的減少了，有力維護(hù)和人員安全和財產(chǎn)安全。
4計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展
計算網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是科技發(fā)展的必然趨勢，也是科技發(fā)展的重中之重。比如現(xiàn)在的手機，已經(jīng)全部實現(xiàn)智能化，其功能也不僅是局限于打電話、上網(wǎng)等方面，而是有了更深入的發(fā)展。比如用戶可以通過手機對自己的工作進(jìn)行匯報，以及對一些任務(wù)可以直接下定單，在外地工作也能夠輕松的就完成所有的工作模式。總的來說，人工智能的研究與開發(fā)主要是把人的智能理論方法及技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行模擬、延伸和擴展，其是一門新的技術(shù)科學(xué)，并已被全面的引入市場，實用價值得到充分的體現(xiàn)。在人工智能相關(guān)技術(shù)方面，計算機網(wǎng)絡(luò)促使其不斷的出現(xiàn)了新的進(jìn)步。人工智能的運用對我們生活的改變已成為不可避免的趨勢，網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步融合亦是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向之一。所以，在信息化進(jìn)程中，加快計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息建設(shè)具有非常重要的意義。
5結(jié)語
計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能防控體系方面，確保了人們生活的安全，為人們的安全又多了一份保障。由此可見，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在智能化方面具有非常重要的意義，現(xiàn)如今人們對現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求不斷的增長，也就是說計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)到了關(guān)鍵的發(fā)展時期，對此就需要我們更加深入的了解網(wǎng)絡(luò)的安全性能及高技術(shù)性等，確保能夠最大化是的滿足科技日益變化的需求，并且使人們的信息安全得到有效的保障。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號： TN911.1?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）07?0105?04
Mass college sports data modeling and analysis based on cloud computing
WANG Ningtao
（Zhongzhou University， Zhengzhou 450044， China）
Abstract： In order to improve the management and analysis capabilities of the college sports information， and aiming at the poor real?time performance and systematicness of the current college sports database establishment and information retrieval， a massive college sports data modeling and analysis method based on cloud computing is proposed. The distributed database model of the college mass sports data was constructed. The database access model was designed under cloud computing environment. The K?means data clustering method is used to mine the sports data reliably to realize the optimization information scheduling and retrieval analysis of the college sports data. The simulation results show that the model has high real?time performance to analyze the college massive sports data， and high data mining accuracy.
Keywords： cloud computing； massive data； data mining； K?means
0 引 言
隨著海量大數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)的發(fā)展，采用云計算進(jìn)行大數(shù)據(jù)信息分析能提高數(shù)據(jù)處理的并行能力和計算速度，結(jié)合云存儲數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和訪問，提高海量數(shù)據(jù)存儲的容量[1?2]。高校的體育數(shù)據(jù)信息管理是通過對體育數(shù)據(jù)信息的特征分析，結(jié)合大數(shù)據(jù)信息處理，挖掘高校海量體育數(shù)據(jù)信息的規(guī)律性特征，掌握學(xué)生體育訓(xùn)練的成績和分布，結(jié)合專家系統(tǒng)和經(jīng)驗判斷，進(jìn)行體育訓(xùn)練水平的研究和判斷[3]。
為制定合理的體育訓(xùn)練和管理制度提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，本文針對當(dāng)前體育數(shù)據(jù)處理的并行度不高，系統(tǒng)性不強的問題，提出一種基于云計算的高校體育數(shù)據(jù)建模分析方法，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)庫管理模型，結(jié)合數(shù)據(jù)庫訪問和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實現(xiàn)體育數(shù)據(jù)管理建模。
1 海量高校體育數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫
1.1 數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的散布點集合
海量高校體育數(shù)據(jù)是一組非線性時間序列，采用非線性時間序列分析方法進(jìn)行云計算分析，假設(shè)體育數(shù)據(jù)在云計算環(huán)境下的存儲結(jié)構(gòu)模型為[G（0）=（V，E，LV，LE，μ，η），][η：ELE]是兩個分布式的云計算特征映射，體育數(shù)據(jù)管理的概念節(jié)點[G1=Mα1，Mβ1，Y1，][G2=Mα2，Mβ2，Y2，]令[A=][a1，a2，…，an]為海量高校體育數(shù)據(jù)特征矢量的模糊聚類中心[4?5]，在給定的云計算特征分布結(jié)構(gòu)下進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建，本文假設(shè)云計算存儲數(shù)據(jù)庫是可分類的，引入一個物理數(shù)據(jù)層管理因子[β?0，0.5]，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念格分區(qū)，通過網(wǎng)格訪問模式進(jìn)行高校體育數(shù)據(jù)的訪問和調(diào)度，提高數(shù)據(jù)的處理能力，在限定初始特征信息下進(jìn)行海量高校體育數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)分析，利用指向性數(shù)據(jù)聚類方法分析計算高校體育數(shù)據(jù)分布的散布點集合[S]，表示如下：
[S=U，A，V，f] （1）
令[x（n）]為海量高校體育數(shù)據(jù)的時頻采樣信息特征，待挖掘的體育數(shù)據(jù)的輸入模型為：
[g（t）=1πΔ2texp-t22Δ2t] （2）
通過對體育數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的散布點集合進(jìn)行計算，得到散布點分布集合為：
[u（t）=Aexp（j2πf0t）+U] （3）
式中：[U]為體育數(shù)據(jù)采樣幅值論域；[A]為體育數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的特征分布非空集合。
1.2 數(shù)據(jù)云計算存儲數(shù)據(jù)庫的調(diào)度
在給定的海量高校體育數(shù)據(jù)分布的權(quán)重指數(shù)下，數(shù)據(jù)庫特征分類權(quán)重[ai]的屬性值為[p，]在有效的數(shù)據(jù)庫訪問請求下，構(gòu)建云計算存儲數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲信道模型，描述為：
[x（t）=Rean（t）e-j2πfcτn（t）sl（t-τn（t））e-j2πfct] （4）
式中：[i=1，2，…，n，]進(jìn)行索引指令控制。
通過權(quán)向量編碼，在K均值聚類下[8]，高校體育數(shù)據(jù)挖掘輸出的屬性集合冪級指數(shù)信息為：
[rt+1i=r0i1-exp（-λt）] （22）
在K均值聚類分析中，采用時間?頻率聯(lián)合特征分析進(jìn)行云計算存儲數(shù)據(jù)庫中的海量高校體育數(shù)據(jù)的時域分析，判斷進(jìn)化代數(shù)，通過權(quán)向量編碼得到海量高校體育數(shù)據(jù)的頻域特征狀態(tài)空間重組計算式為：
[X0i=（x0i1，…，x0in，…，x0id）， i=1，2，…，p] （23）
通過上述處理，采用K均值數(shù)據(jù)聚類方法進(jìn)行體育數(shù)據(jù)的可靠性挖掘， 實現(xiàn)了基于云計算的海量高校體育數(shù)據(jù)建模分析。
3 仿真測試與結(jié)果分析
在Matlab和C++仿真平臺上進(jìn)行海量高校體育數(shù)據(jù)建模分析仿真實驗，數(shù)據(jù)序列的原始樣本數(shù)據(jù)源于某高校體育部提供的學(xué)生體育成績的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，體育數(shù)據(jù)的統(tǒng)計時間為2012年9月20日―2016年6月30日，構(gòu)建體育數(shù)據(jù)的分布時間序列，時間序列樣本長度為1 024，進(jìn)行體育信息管理的云計算數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫特征空間的維度設(shè)置為4，體育數(shù)據(jù)庫訪問的迭代次數(shù)為100，首先進(jìn)行體育數(shù)據(jù)信息流模型構(gòu)建，采用非線性時間序列分析方法得到體育數(shù)據(jù)在兩組統(tǒng)計通道上的時域采樣結(jié)果，如圖2所示。
以上述高校體育數(shù)據(jù)的測試樣本集在云計算環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問模型設(shè)計，采用K均值數(shù)據(jù)聚類方法進(jìn)行體育數(shù)據(jù)的挖掘，圖3描述的是不同方法進(jìn)行體育數(shù)據(jù)挖掘訪問的時間開銷對比，圖4給出了挖掘的精度對比，分析仿真結(jié)果得知，采用本文方法進(jìn)行海量高校體育數(shù)據(jù)庫建模和數(shù)據(jù)挖掘分析，時間開銷較小，說明進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的實時性較高，數(shù)據(jù)挖掘精度較高，數(shù)據(jù)訪問檢索的精度和可靠性較優(yōu)。
4 結(jié) 語
本文研究高校體育數(shù)據(jù)庫模型的構(gòu)建和數(shù)據(jù)挖掘問題，為提高高校體育信息的管理分析能力，提出一種基于云計算的海量高校體育數(shù)據(jù)建模與分析方法，構(gòu)建高校海量體育數(shù)據(jù)的分布式數(shù)據(jù)庫模型，在云計算環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問模型設(shè)計，采用K均值數(shù)據(jù)聚類方法進(jìn)行體育數(shù)據(jù)的可靠性挖掘，實現(xiàn)高校體育數(shù)據(jù)的優(yōu)化信息調(diào)度和檢索分析。仿真結(jié)果表明，采用該模型進(jìn)行高校海聯(lián)體育數(shù)據(jù)分析的實時性較好，數(shù)據(jù)挖掘的精度較高，可靠性較好，具有一定的應(yīng)用前景。
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1.1云計算數(shù)據(jù)庫的簡述
云計算在本質(zhì)上可以理解為顯示的基礎(chǔ)構(gòu)架和服務(wù)器虛擬化的技術(shù)的相互結(jié)合所形成的一種技術(shù)。這種技術(shù)的核心就是把其中的某些數(shù)據(jù)根據(jù)所建立的數(shù)據(jù)中心庫虛擬化之后，然后提供給用戶使用，這是一種很重要的運作形式，這種提供計算服務(wù)和資源的已經(jīng)很常見了，并不是一項新型的技術(shù)，但是這是新的創(chuàng)新模式。云計算具有其特有的特征：1）云計算的數(shù)據(jù)是存在網(wǎng)絡(luò)云端上的，同時這些應(yīng)用也是存儲在網(wǎng)絡(luò)云端的，這些對于企業(yè)和個人用戶來說是開放透明的，往往這種數(shù)據(jù)和資源是由第三方所支持和提供的；2）云計算特別注重服務(wù)，強調(diào)服務(wù)，往往在現(xiàn)有的商業(yè)模式上根據(jù)用戶的使用需求，來進(jìn)行計費的。這種模式可以達(dá)到互惠互利的目的實行共贏；3）云計算是可以把互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)做發(fā)揮的舞臺，同時把互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽系統(tǒng)當(dāng)做計算的新型模式。數(shù)據(jù)庫指的是一種服務(wù)形式，這一般的使用者可以獲得自己然后通過接口的模式進(jìn)行連接，這在以前是一種特別的計算服務(wù)，同時這些用戶是有著巨大的計算需求。
1.2 云計算數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀
現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在飛速的發(fā)展，云計算數(shù)據(jù)庫已經(jīng)悄悄的出現(xiàn)在我們的生活中了。云計算進(jìn)行大規(guī)模的計算需要大量的，性能良好的硬件設(shè)備，這些硬件設(shè)備往往是由大量的服務(wù)器所組成的。通過這種互聯(lián)網(wǎng)的強大的計算能力，企業(yè)和我們的個人用戶就可以從中獲得自己所需要的計算結(jié)果，在未來的發(fā)展中，云計算數(shù)據(jù)庫很可能實現(xiàn)一種通過廣域網(wǎng)的途徑來為一些大型或者超大型的企業(yè)提供計算能力的服務(wù)模式。這種模式的優(yōu)點就是一方面不需要投資大量的硬件設(shè)備，方便快捷。現(xiàn)在的云計算書籍庫的市場基本是由谷歌的Bigtable，甲骨文開源的BerkeyDB，亞馬遜的simpleDB，APPJet的APPJet所占據(jù)。這些都是最近幾年內(nèi)發(fā)展起來的，其中亞馬遜和谷歌占據(jù)了半壁江山。在管理機構(gòu)上是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分布式的存儲是谷歌Bigtable的一個重要特點，最初的設(shè)計目的也是為了實現(xiàn)是數(shù)據(jù)存儲的單元系統(tǒng)能夠進(jìn)一步的擴展。這可以通過成千上萬的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器完成PB級的網(wǎng)絡(luò)儲存數(shù)據(jù)，而亞馬遜的simpleDB則是一種高效率，高靈活性，高擴展性和可容性的存儲模式，這種數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)存儲方式是由公司的開發(fā)和技術(shù)人員開發(fā)的，他們通過向網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出請求，這些都是可以通過亞馬遜的這個云計算數(shù)據(jù)平臺來完成。
1.3 云計算數(shù)據(jù)庫存在的問題
1.3.1 沒有足夠的安全性
現(xiàn)在的云計算數(shù)據(jù)庫也是剛剛被應(yīng)用，技術(shù)還沒有足夠的成熟，在數(shù)據(jù)的傳輸和存儲過程中很容易丟失，被惡意的程序刪除，篡改，這使得企業(yè)和用戶的數(shù)據(jù)得到泄露，影響用戶的正常使用。同時，這種用戶數(shù)據(jù)泄露，往往云計算運行商也是有很大的責(zé)任的。而且，在數(shù)據(jù)上沒有辦法沒有達(dá)到一定的統(tǒng)一性，在使用云計算的數(shù)據(jù)庫的時候我們應(yīng)該考慮數(shù)據(jù)庫的可靠性，一致性，可用性等方面。
1.3.2 某些傳統(tǒng)的功能無法實現(xiàn)
在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)的邊界和使用設(shè)備的用戶都是可以很好的被定義，這種是通過邏輯和安全方面來定義的。在云計算的數(shù)據(jù)庫中這種功能是沒有得到開發(fā)和應(yīng)用的。同時，現(xiàn)在的企業(yè)和個人用戶，沒有權(quán)限訪問這種數(shù)據(jù)資源，往往被提示非授權(quán)訪問，沒有被事先授權(quán)，得到這份系統(tǒng)的權(quán)利，但是可以訪問計算機和互聯(lián)網(wǎng)上的某些資源。在這個計算系統(tǒng)中，有著優(yōu)先訪問資格的往往的云計算中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)商，而不是個人和企業(yè)。
2 云計算數(shù)據(jù)庫在智能電網(wǎng)中的廣泛運用
由于云計算數(shù)據(jù)庫在智能電網(wǎng)的運用，現(xiàn)在的智能電網(wǎng)可以用來數(shù)據(jù)更多的電網(wǎng)云。這種方式構(gòu)建的電網(wǎng)可以為人們提供更加高效、安全、可靠、環(huán)保的電力安全系統(tǒng)，這可以實現(xiàn)多種能源的發(fā)電方式協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，同時滿足高度市場化的電力的商業(yè)需求。
電網(wǎng)的信息種類繁多，人戶請求次數(shù)不斷的增加，大量的數(shù)據(jù)同時請求，傳統(tǒng)的電網(wǎng)計算模式已經(jīng)很難滿足這種數(shù)據(jù)請求的需要。而智能電網(wǎng)在云技術(shù)的支持下，對大規(guī)模的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，對海量的請求數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化和設(shè)計，決策，快速的進(jìn)行回應(yīng)。采用云計算數(shù)據(jù)庫技術(shù)的電網(wǎng)可以分為四個層次，從上到下依次為：1）物理存儲層。物理存儲層指的是在智能電網(wǎng)中的一些物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這是網(wǎng)絡(luò)存儲的基礎(chǔ)。2）基礎(chǔ)管理層，基礎(chǔ)管理層指的就是為達(dá)到智能電網(wǎng)中所有程序和設(shè)備的協(xié)調(diào)一致的運行，所用的方法就是通過分布和集群式的系統(tǒng)來完成的。3）應(yīng)用接口層，應(yīng)用接口層的使用，可以使得管理機構(gòu)和權(quán)限使用根據(jù)這自己的需求和所擁有的權(quán)限，選用不同的接口，提供不同的服務(wù)。運用這種形式的智能電網(wǎng)云，可以使各級電網(wǎng)通過公共的接口進(jìn)行接入和登陸，從而獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，信息和服務(wù)。4）高級訪問層，這種系統(tǒng)也是運用云計算數(shù)據(jù)庫的形式，這種感覺高級訪問層，可以為提供電力系數(shù)的電力軟件提供強大的運行平臺和軟件平臺。這樣智能電網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)便可以很輕松的處理。
3 云計算數(shù)據(jù)庫在遠(yuǎn)程教學(xué)中的運用
現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，最重要的是資源的共享和利用，這是不受時間和空間限制的。而且最重要的是學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度和自己的學(xué)習(xí)能力去安排這些時間和資源。這些是傳統(tǒng)的網(wǎng)上教學(xué)所不具備的特點。但客觀上講，運用云計算的數(shù)據(jù)庫是可以實現(xiàn)的利用云計算的優(yōu)勢我們可以很好的解決現(xiàn)實學(xué)習(xí)中的一些問題，比如機械設(shè)計，自動化專業(yè)和數(shù)控技術(shù)這些要求的學(xué)習(xí)設(shè)備和學(xué)習(xí)軟件都特別昂貴，這方面的學(xué)員又是比較少的，為很少的學(xué)員提供一整套的學(xué)習(xí)設(shè)備是很浪費的，而運用這種云計算數(shù)據(jù)庫在教學(xué)方面可以很好的向?qū)W員提供優(yōu)質(zhì)的、方便的、全方位的服務(wù)。
4 云計算數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)未來的發(fā)展前景和方向
云技術(shù)在現(xiàn)在的電腦技術(shù)中不斷的被創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。這種技術(shù)可以使得多個計算機使用同一個系統(tǒng)，同一個數(shù)據(jù)庫資源，儲存所有的客戶的使用數(shù)據(jù)。在現(xiàn)在的云數(shù)據(jù)庫中，其本身就有很好的擴展性，在應(yīng)用中和join操作相互配合，這樣可以使得不易被兼并操作進(jìn)行的join操作所取代。根據(jù)云計算數(shù)據(jù)庫市場的發(fā)展特點和需求，現(xiàn)在的NoS QL數(shù)據(jù)庫將會是最好的計算方法。這種推測的根源是NoSQL數(shù)據(jù)庫具有分布式，水平可擴展性，非關(guān)系性等特點，非常適合云計算的海量數(shù)據(jù)的計算。NoSQL，是一種非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫。在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站的大量出現(xiàn)中，傳統(tǒng)的web2.0網(wǎng)站已經(jīng)滿足不了市場的需求，出現(xiàn)了很多無法克服的問題，在這種背景下，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫卻得到了很好的發(fā)展。同時，另外的一項云技術(shù)的發(fā)展方向就是共享磁盤數(shù)據(jù)庫構(gòu)架，這項技術(shù)也將會成為一項理想的云計算技術(shù)，這種技術(shù)可以使低成本的服務(wù)器和設(shè)備進(jìn)行單一的數(shù)據(jù)采集，這樣可以為用戶提供區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和附加存儲網(wǎng)絡(luò)。
這些運行模式和技術(shù)的使用將會節(jié)省大量的硬件設(shè)備資源，同時也會大量的節(jié)省運營成本。
5 結(jié)束語
在現(xiàn)實的生活中，云計算數(shù)據(jù)庫的運用十分廣泛。云計算數(shù)據(jù)庫處理給人們的生活帶來了極大的便利，個人和企業(yè)可以對大型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運算。相信在未來的發(fā)展中，云計算數(shù)據(jù)庫也會發(fā)展的更加的迅速，更大范圍的應(yīng)用在人類的生活中。
作者簡介：黃彥（1980-），男，福建福州人，福州供電公司電力調(diào)度控制中心，工程師。（福建 福州 350001）
中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）27-0201-02
一、概述
1.電力調(diào)度系統(tǒng)的重要性
電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著不可或缺的作用，在監(jiān)控電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配和用電的同時，保證設(shè)備的安全運行是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將形成跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶馗邏航恢绷骰旌陷旊娤到y(tǒng)時，為了保證電網(wǎng)的運行具有更加高效、更加穩(wěn)定的性能，電力調(diào)度系統(tǒng)將有更高的需求，需要更高的可靠性來作為保障。[1]
2.災(zāi)備的重要性
現(xiàn)代社會的各種突發(fā)事件以及自然災(zāi)害都會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性提出很大挑戰(zhàn)，在近幾年全世界范圍內(nèi)發(fā)生的幾起大停電事故中可以看到，一旦災(zāi)害導(dǎo)致電網(wǎng)失去控制，當(dāng)?shù)厥录芸赡苎杆儆绊懻麄€電網(wǎng)，情況嚴(yán)重時會導(dǎo)致電網(wǎng)的大范圍癱瘓。在我國發(fā)生重大自然災(zāi)害時，這時對電網(wǎng)的監(jiān)視控制管理就需要電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的支持。2008年四川發(fā)生汶川地震后，四川省調(diào)南充備調(diào)系統(tǒng)肩負(fù)起重要的作用，隨時處在熱備用狀態(tài)，一旦發(fā)生主調(diào)度系統(tǒng)功能喪失的情況，備調(diào)中心隨時能夠被激活，立即接手四川電網(wǎng)調(diào)度權(quán)，保障電力調(diào)度指揮的不間斷性，為抗震救災(zāi)期間四川電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行上了“雙保險”。因此，電網(wǎng)調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)可以保證在電網(wǎng)遇到突發(fā)性事件破壞時為電網(wǎng)提供持續(xù)的監(jiān)視控制和管理，提高災(zāi)害事件下電網(wǎng)的運行能力。
二、災(zāi)備的意義與傳統(tǒng)災(zāi)備的缺點分析
1.災(zāi)備的重要性
所謂災(zāi)難備份是指利用技術(shù)、管理手段以及相關(guān)資源確保既定的機構(gòu)在災(zāi)難發(fā)生后關(guān)鍵數(shù)據(jù)、關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)可以恢復(fù)的過程。災(zāi)難備份系統(tǒng)將對業(yè)務(wù)的連續(xù)、數(shù)據(jù)的完整、系統(tǒng)的不間斷運行提供強有力的保證，是信息系統(tǒng)安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。信息技術(shù)的進(jìn)步極大推動了社會發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的企業(yè)、機構(gòu)的正常運行依賴于計算機信息系統(tǒng)提供的服務(wù)，同時，不期而至的各種災(zāi)難也給信息安全帶來極大的挑戰(zhàn)。地震、水災(zāi)、冰雪等自然災(zāi)害以及火災(zāi)、戰(zhàn)爭、恐怖襲擊、網(wǎng)絡(luò)攻擊、設(shè)備故障、人為破壞等無法預(yù)料的突發(fā)事件都可能導(dǎo)致計算機信息系統(tǒng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)用中斷，甚至系統(tǒng)癱瘓的嚴(yán)重后果。一旦計算機信息系統(tǒng)遭到損壞，輕則給企事業(yè)機構(gòu)帶來經(jīng)濟損失，重則給社會經(jīng)濟正常運行，甚至國家安全帶來重大影響。
在美國“9·11”事件中，許多律師事務(wù)所多年積累的經(jīng)營數(shù)據(jù)毀于一旦，而一些建立完善災(zāi)備系統(tǒng)的金融企業(yè)，如總部設(shè)在世貿(mào)中心的摩根·斯坦利卻在第二天就恢復(fù)了正常運轉(zhuǎn)?！?·11”事件再次喚起了人們對建設(shè)災(zāi)難備份系統(tǒng)的重視。
與電信、金融等行業(yè)相比，電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域的災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)長期處于落后地位。造成這種局面的原因主要是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對實時性、可靠性、可維護(hù)性等方面有著很高的要求。目前市場上許多商用災(zāi)備產(chǎn)品，如IBM、HP、VERITAS等廠家提供的方案并不能滿足電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的災(zāi)備需求。
2.傳統(tǒng)災(zāi)備系統(tǒng)的不足
由于歷史上EMS備用系統(tǒng)主要在一部分網(wǎng)省公司一級進(jìn)行嘗試性建設(shè)，所以為保證EMS的可靠運行，目前國內(nèi)的大多數(shù)調(diào)度自動化系統(tǒng)主要采用的是冗余配置的方式，如采用雙網(wǎng)、雙機配置來保證系統(tǒng)在某些故障情況下的正常運行。但是，目前這種雙機、雙網(wǎng)的冗余配置僅能夠解決一些簡單的單點故障。如果系統(tǒng)發(fā)生更大規(guī)模的故障，例如雙機故障，甚至整個系統(tǒng)所有機器的故障（例如重大自然災(zāi)害或人為事故），則當(dāng)前的調(diào)度自動化系統(tǒng)都將失去調(diào)度功能，對電網(wǎng)的調(diào)度將完全癱瘓。為保證在上述重大故障下仍然能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)的正常調(diào)度，因此需要建立相對獨立的EMS備用系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠保證在整個調(diào)度系統(tǒng)都癱瘓的情況下仍然能夠保證調(diào)度功能的正常實現(xiàn)。[6]
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等IT技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)的電力監(jiān)控設(shè)備提供商開發(fā)出了新一代采用新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和新思想的電網(wǎng)調(diào)度自動化產(chǎn)品。同時，各級電力公司調(diào)度通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建成為調(diào)度自動化災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)創(chuàng)造了必要的條件。
3.基于云計算的新型災(zāi)備系統(tǒng)
電力調(diào)度一體化互備需要新型服務(wù)器虛擬化技術(shù)的支持，云計算技術(shù)為其提供了技術(shù)支持。
根據(jù)用戶的需求，云計算向用戶提供三種類型的服務(wù)：由底層計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲硬件資源構(gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施，即服務(wù)（IaaS）；構(gòu)建在IaaS云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)上主要用來開發(fā)各類云計算應(yīng)用支撐軟件的平臺，即服務(wù)（PaaS）；基于PaaS平臺開發(fā)的各類應(yīng)用服務(wù)的軟件，即服務(wù)（SaaS）。
云計算提供的這種網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)使得中小型用戶可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的災(zāi)備保護(hù)。通過構(gòu)建面向服務(wù)的災(zāi)備平臺，依托全網(wǎng)分布建立的災(zāi)備中心，用戶可以按照需求向災(zāi)備中心尋求網(wǎng)絡(luò)化災(zāi)備服務(wù)，達(dá)到基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)類型的云計算服務(wù)，用戶數(shù)據(jù)的安全和可用性得到了進(jìn)一步保障。[2]
本文對備用系統(tǒng)方案進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了電力調(diào)度一體化互備系統(tǒng)的解決方案，并以福建地區(qū)為例設(shè)計與實現(xiàn)了基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)的分布式備用策略。
三、備用系統(tǒng)方案優(yōu)化分析
1.備用模式分析
備用系統(tǒng)主要有兩種建設(shè)模式。
自備模式：為主系統(tǒng)單獨建一套備系統(tǒng)。備系統(tǒng)一般需配置數(shù)據(jù)采集設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等設(shè)備，具備完整的實時監(jiān)控功能。備系統(tǒng)作為純粹的備用，平時保持備用的工作狀態(tài)，僅在主系統(tǒng)失效時啟用。這種模式一般適用于省級及以上的EMS系統(tǒng)。
互備模式：主系統(tǒng)與其他調(diào)度或監(jiān)控中心的自動化系統(tǒng)形成互備關(guān)系。兩套系統(tǒng)在正常情況下均在線運行，承擔(dān)各自的監(jiān)控任務(wù)。當(dāng)主系統(tǒng)失效時，備系統(tǒng)除繼續(xù)負(fù)責(zé)原有的任務(wù)外，還可接管主系統(tǒng)的任務(wù)。這種模式的典型應(yīng)用為地區(qū)調(diào)度系統(tǒng)與集控系統(tǒng)的互備。
小概率災(zāi)難性事件如火山、地震、臺風(fēng)等，不值得為此投入大量資金去建設(shè)專用的災(zāi)備系統(tǒng)，根據(jù)這種情況，利用各地建設(shè)無人（少人）值班變電所集控中心的機會，將當(dāng)?shù)氐牡貐^(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)與集控系統(tǒng)建設(shè)成互備系統(tǒng)，這樣可以有效利用資源，減少資金投入，同時又增強了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的備用效果，提高了可靠性。
同時，與自備系統(tǒng)模式相比，集控/調(diào)度互備的顯著區(qū)別是：在兩套系統(tǒng)都正常工作的情況下，兩套系統(tǒng)均獨立在線運行，各自承擔(dān)不同的任務(wù)；然而在一套系統(tǒng)故障情況下，另一套系統(tǒng)能快速接管，同時承擔(dān)兩套系統(tǒng)（集控和調(diào)度功能）的任務(wù)。集控系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)作為面向不同專業(yè)用戶的兩套系統(tǒng)，其在管轄范圍、關(guān)注重點、應(yīng)用功能、數(shù)據(jù)采集范圍等方面存在一定的差異。因此，集控調(diào)度互備的技術(shù)難度更大，考慮的因素也更多。[1]
2.備用方式分析
備用方式主要有同城備、異地備和分布式互備三種。
同城備的方式是在原有的調(diào)度中心建設(shè)備用的EMS系統(tǒng)。同城備的優(yōu)勢在于，原有的調(diào)度中心大樓可以直接提供運行EMS備用系統(tǒng)所需的網(wǎng)絡(luò)、機房等硬件設(shè)備，不需要進(jìn)行額外的投入，因此可行性較高。但同城備的缺點在于，一般老調(diào)度中心與新調(diào)度中心在同一城市較近的地方，在遇到嚴(yán)重的自然災(zāi)害或者區(qū)域斷電的情況時新、老調(diào)度中心皆會受到影響，此時同城備的方式就起不到備用的作用。
異地備的方式是指在遠(yuǎn)離主調(diào)度中心的城市建設(shè)EMS備用系統(tǒng)。異地備由于主、備調(diào)度中心不在同一城市，可以很好地解決同城備遇到的主、備調(diào)度中心同時失效的情況，信息的保存與恢復(fù)得到保障。但異地備的缺點在于由于主、備調(diào)度中心相隔兩個城市，調(diào)度中心之間的通信需要較高的要求，若備用中心所在城市的通信條件欠發(fā)達(dá)，則需要進(jìn)一步投入較大的資金完善通信系統(tǒng)，才能保證各級調(diào)度中心之間的通信要求。
布式互備的方式是利用上級調(diào)度中心與下級調(diào)度中心之間形成備用關(guān)系，當(dāng)上級調(diào)度中心不可用時直接以下級某調(diào)度中心作為上級的控制中心。分布式互備方式擁有以上兩種互備方式的優(yōu)點，既不需要進(jìn)行額外的投資建設(shè)，也能保證主、備調(diào)度中心的可靠運行。但分布式互備方式由于需要下級調(diào)度中心為上級調(diào)度中心做備用，因此對下級調(diào)度中心的自動化系統(tǒng)有較高的要求。
3.備用強度分析
備用強度分析有一主一備、一主多備、多主一備、分布式云互備四種方案策略。
策略一與策略二都具有很高的可靠性，但就服務(wù)器的建設(shè)投入費用來講，這兩種方案的代價巨大，不具有通用性。
策略三既節(jié)省了備用服務(wù)器的數(shù)量又利用數(shù)據(jù)I/O的動態(tài)屬性提高存儲空間的使用效率，這樣不但降低了建設(shè)費用又節(jié)約了存儲所需要的空間。
策略四是根據(jù)云計算技術(shù)而提出的互備方案，利用云計算的優(yōu)點，這種方案可以提高災(zāi)備的效率，而且更好地利用了存儲資源。
四、基于云計算技術(shù)的一體化互備解決方案
1.一體化互備的設(shè)計框架
（1）面對嚴(yán)重自然或人為災(zāi)害，分布式災(zāi)備保護(hù)機制可以為用戶數(shù)據(jù)提供有效的保護(hù)，通過（n，m）數(shù)據(jù)分散模塊，災(zāi)備平臺為用戶的容災(zāi)數(shù)據(jù)分布到不同的災(zāi)備中心，可以迅速將用戶的數(shù)據(jù)實現(xiàn)恢復(fù)。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，容災(zāi)數(shù)據(jù)被災(zāi)備中心通過數(shù)據(jù)分散模塊算法拆分成n份，分布到其他n個災(zāi)備中心。這種算法的好處在于，當(dāng)源災(zāi)備中心或者不多于n-m個備份災(zāi)備中心發(fā)生破壞的情況下，仍然可以通過剩余的m個災(zāi)備中心中的片段數(shù)據(jù)將原始數(shù)據(jù)恢復(fù)完整，這樣不但會對原始數(shù)據(jù)起到很好的保護(hù)作用，而且節(jié)省了存儲空間，還可以提高容災(zāi)數(shù)據(jù)的安全性。
（2）當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，災(zāi)備中心將用戶數(shù)據(jù)復(fù)制到異地災(zāi)備中心的存儲空間中，用戶的數(shù)據(jù)得到完好保存的同時，災(zāi)備中心按照國際災(zāi)難恢復(fù)等級SHARE78中Tier3級的災(zāi)難恢復(fù)能力，將容災(zāi)數(shù)據(jù)快速恢復(fù)，減少用戶的損失。為提高容災(zāi)數(shù)據(jù)的安全性，災(zāi)備平臺可以采用時間鎖模塊對容災(zāi)數(shù)據(jù)啟用防篡改功能。
（3）當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，用戶數(shù)據(jù)通過災(zāi)備平臺發(fā)送至災(zāi)備中心，在災(zāi)備中心用戶數(shù)據(jù)的保護(hù)及快速恢復(fù)都可以通過近線備份域完成，近線備份域的搭建可以通過WORM備份模塊或虛擬磁帶庫對本地用戶容災(zāi)數(shù)據(jù)提供保護(hù)。
2.備用容量與服務(wù)器投入
假設(shè)在某次災(zāi)害中，用戶的容災(zāi)數(shù)據(jù)共有80TB，若采用傳統(tǒng)容災(zāi)保護(hù)方式，將容災(zāi)數(shù)據(jù)存放在10個災(zāi)備中心中，每個災(zāi)備中心存放8TB，這樣災(zāi)備中心需要占用80TB的存儲空間來保存所有的容災(zāi)數(shù)據(jù)。若采用（10，4）數(shù)據(jù)分散模塊算法對容災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲，每個災(zāi)備中心存放的數(shù)據(jù)僅約2TB，此時災(zāi)備中心僅需2TB×9+8TB=26TB的存儲空間，較前一種方式節(jié)省了大約70%的存儲空間。
五、結(jié)論
基于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)類型云計算服務(wù)架構(gòu)，本文設(shè)計了一種電力調(diào)度一體化互備系統(tǒng)，在分析了傳統(tǒng)災(zāi)備系統(tǒng)的缺點及不足的情況下提出了一種新型災(zāi)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有常用的技術(shù)，增加了智能虛擬化管理、時間鎖、WORM備份、數(shù)據(jù)分散等功能模塊。根據(jù)該災(zāi)備平臺對備用方案進(jìn)行優(yōu)化分析，并構(gòu)建了基于云計算技術(shù)的一體化互備解決方案，為用戶的數(shù)據(jù)提供經(jīng)濟有效的災(zāi)備保護(hù)措施。
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(總分：100分
暫無注釋)
1.(本題5分)計算（200-60÷6）×2時，應(yīng)先算（
）
A.減法
B.除法
C.乘法
2.(本題5分)算式50+50÷50+50的得數(shù)是（
）
A.101
B.1
C.0
D.3
3.(本題5分)做一個奶油蛋糕要用7.5克奶油，42克奶油最多可以做（
）個這樣的蛋糕．
A.5
B.6
C.4
4..(本題5分)73×5≈（
）
A.400
B.300
C.350
5.(本題5分)2736-298最合理的計算方法是（
）
A.2736-200-98
B.2736-300-98
C.2736-300+2
D.2736-300-2
6.(本題5分)“6-2.69-1.31”與下面哪一個算式相等？（
）
A.6-（2.69+1.31）
B.6-（2.69-1.31）
C.6-2.69+1.31
7.(本題5分)45×65+56×65-65的簡便算法是（
）
A.（45+56）×65
B.（45+56）×65-45
C.（45+56-1）×65
8.(本題5分)960÷8，商是（
）
A.12
B.120
C.102
9.(本題5分)小林在計算（1800-）÷24+36時，沒注意題中的括號，先用里的數(shù)除以24，然后按四則運算的順序計算得1834，這道題的正確得數(shù)應(yīng)該是（
）
A.109
B.36
C.48
10.(本題5分)14.432＋25.568的和，末尾可以去掉（
）零。
A.
2
B.
3
C.
1
D.
4
11.(本題5分)608×39的積大約是（
）
A.一萬多
B.兩萬多
C.一千多
12.(本題5分)7.325÷3.6的商的最高位是（
）
A.十分位
B.十位
C.個位
D.百分位
13.(本題5分)4784×5589=（
）
A.56786
B.26737776
C.25647667
14.(本題5分)在除法算式中，被除數(shù)擴大2倍，除數(shù)縮小2倍，商就（
）
A.不變
B.縮小4倍
C.擴大4倍
15.(本題5分)下面各式中，積最小的算式是（
）
A.1.65×24.8
B.16.5×24.8
C.165×0.0248
16.(本題5分)46減去38的差，再加上25的和，列式是（
）
A.46-38
B.38+25
C.46-38+25
17.(本題5分)能簡算的要簡算10556÷26＋33×18=（
）。
A.
B.
1000
C.
D.
46
18.(本題5分)6-1.45=（
）
A.4.55
B.5.5
C.5.55
19.(本題5分)634÷64的商是(
)位數(shù)。
A.三
B.兩
C.一
D.四
參考答案
1.答案：B
解析：解：（200-60÷6）×2
=（200-10）×2
=190×2
=380；
是先算的除法，再算減法，最后算乘法．
故選：B．
2.答案：A
解析：解：50+50÷50+50
=50+1+50
=51+50
=101
故選：A．
3.答案：A
解析：解：42÷7.5≈5（個）
答：42克奶油最多可以做5個這樣的蛋糕．
故選：A．
4.答案：C
解析：解：73×5≈350
故選；C．
5.答案：C
解析：解：2736-298
=2736-（300-2）
=2736-300+2
=2436+2
=2438
故選：C．
6.答案：A
解析：解：6-2.69-1.31
=6-（2.69+1.31）
=6-4
=2
故選：A．
7.答案：C
解析：解：45×65+56×65-65
=（45+56-1）×65
=100×65
=6500．
故選：C．
8.答案：B
解析：解：960÷8=120
商是120．
故選：B．
9.答案：A
解析：解：1800-÷24+36=1834，
1836-÷24=1834，
1836-1834=÷24，
÷24=2，
=2×24，
=48；
（1800-）÷24+36，
=（1800-48）÷24+36，
=1752÷24+36，
=73+36，
=109．
答：這道題的正確答案是109．
10.答案：B
解析：
根據(jù)小數(shù)的性質(zhì)(小數(shù)的末尾添上0,或去掉0,小數(shù)的大小不變，通過計算，兩數(shù)的和是40.000。
故選：B
11.答案：B
解析：解：608×39≈600×40=24000
所以608×39的積大約是兩萬多．
故選：B．
12.答案：C
解析：解：7.325÷3.6=73.25÷36，
整數(shù)部分大于除數(shù)，所以商在個位上．
故選：C．
13.答案：B
解析：通過觀察可知，三個選項中選項A與其它兩個選項的數(shù)位不同，選項C與其它兩個選項的個位數(shù)不同，由此我們可以通過分析這兩個因數(shù)的積的位數(shù)及個位數(shù)來確定正確選項．
算式中的兩個因數(shù)都為四位數(shù)，
且千位數(shù)上的數(shù)字分別為4和5，4000×5000=20000000，
所以這兩個四位數(shù)的乘積為8位數(shù)；
由于選項A中的數(shù)是個5位數(shù)，由此可排除選項A；
兩個因數(shù)的個位數(shù)與個位數(shù)的乘積為4×9=36，
所以這兩個四位積的個數(shù)一定是6，則此可以確定正確選項為B．
故選：B。
14.答案：C
解析：解：被除數(shù)擴大2倍，除數(shù)縮小2倍，商應(yīng)擴大（2×2）=4倍．
故選：C．
15.答案：C
解析：解：選項B中的算式為：16.5×24.8，
選項A的算式為1.65×24.8，相對于選項B中的算式，一個因數(shù)1.65是縮小了10倍，另一個因數(shù)24.8不變，則它們的積也縮小10倍；
選項C的算式為165×0.0248，相對于選項B中的算式，一個因數(shù)165擴大了10倍，另一個因數(shù)0.0248縮小了1000倍，則它們的積縮小100倍．
由此可見，算式A、C的積都比算式B的積縮小了，而且C縮小的倍數(shù)更大，
所以算式C的積最?。?/p>
故選：C．
16.答案：C
解析：解：46減去38的差，再加上25的和，列式為：
46-38+25；
故選：C．
17.答案：B
解析：
此題考查整數(shù)混合運算，本題中沒有括號，先算除法、乘法，最后算加法。
10556÷26＋33×18
=406＋594
=1000
故選：B
18.答案：A
解析：
1.變壓吸附工藝簡介
本裝置由14臺吸附塔，3臺緩沖罐和一套（雙系統(tǒng)）液壓系統(tǒng)組成。本裝置采用14－4－5方式進(jìn)行吸附劑再生工藝流程，即:裝14個吸附塔中有4個吸附塔始終處于同時進(jìn)料吸附的狀態(tài)。其吸附和再生工藝過程由吸附、連續(xù)五次均壓降壓、逆放、沖洗、連續(xù)五次均壓升壓和產(chǎn)品最終升壓等步驟組成。
由于PSA氫提純裝置是由14臺吸附塔組成。因而為提高裝置的可靠性，本裝置還編制了一套“自動/手動”切塔與恢復(fù)程序。即：當(dāng)某一臺吸附塔出現(xiàn)故障時，可將其脫出工作線，讓剩余的13個吸附塔轉(zhuǎn)入13塔方式工作，如果再有吸附塔出現(xiàn)故障則可繼續(xù)切除，依次轉(zhuǎn)入12塔、11塔、10和9塔流程。但這時，裝置處理氣量和產(chǎn)氫量等指標(biāo)會發(fā)生變化。
切塔后裝置參數(shù)變化情況如下：
1.1切塔步驟
a.故障塔判斷。當(dāng)某吸附塔的壓力異常、程控閥檢出錯、雜質(zhì)超標(biāo)三種問題同時出現(xiàn)兩個時，就認(rèn)為此塔故障，應(yīng)予以切除。此時DCS將提示操作人員。（吸附塔變成紅色)
b.切塔操作。經(jīng)操作人員確認(rèn)故障屬實后，直接在DCS上選中故障塔的切除鍵，然后將其置“切除”。則程序?qū)⒆詣雨P(guān)斷該塔的所有程控閥，將故障塔切出工作線。
c.控制機自動將程序切入與切塔前相對應(yīng)的點，保證切除時各吸附塔壓力無大的波動。
d.裝置正常運行。請檢修人員檢修故障塔
e.如果在已切除一臺吸附塔后又有吸附塔故障出現(xiàn)，則重復(fù)以上的操作即可繼續(xù)切塔運行。
1.2切除塔恢復(fù)
當(dāng)被切除塔故障排除后，需要將其重新投入正常運行，但如果投入的時機、狀態(tài)不對，將引起較大的壓力波動和產(chǎn)品純度變化，甚至可能出現(xiàn)故障和安全事故。為此，本裝置設(shè)計的自動恢復(fù)軟件能夠自動找出最佳狀態(tài)恢復(fù)，使系統(tǒng)波動最小。
恢復(fù)過程如下：
a.操作人員發(fā)出塔恢復(fù)指令
在控制機上直接點動要恢復(fù)塔的切除鍵，將其置“恢復(fù)”然后確認(rèn)。
b.計算機自動等待合適的時間將故障塔恢復(fù)至運行程序
程序根據(jù)各塔的壓力狀態(tài)，自動確定恢復(fù)后應(yīng)進(jìn)入的最佳運行步序， 然后自動等待到該步序的最佳切入時機，切入新程序。
2.多塔任意切換控制方案的實現(xiàn)
義馬開祥化工多塔任意切換控制方案以RSLOGIX5000作為過程的基本控制框架，全部應(yīng)用梯形圖實現(xiàn)復(fù)雜的切復(fù)塔控制方案。根據(jù)工藝人員給出的切換表，在14切換13塔時就有14*42＝588種可能性，而工藝要求從14塔一直切到9塔，如果用傳統(tǒng)的直接尋址的方法，是不可能實現(xiàn)的，同時，由于PSA裝置是整個生產(chǎn)工藝中的重要一環(huán)，是不允許意外停車的，因此我們采用RSLOGIX5000中的數(shù)組運算和變址尋址方法，只用梯形圖就實現(xiàn)了切復(fù)塔。
2.1正常運行塔主程序
根據(jù)工藝人員提供的14塔工作的步序表，我們建立了一個數(shù)組A(X,Y)，X:步數(shù)，Y:工作塔的狀態(tài)；當(dāng)投入運行時，將數(shù)組按變址尋址的方式另一個數(shù)組A1（X1），A1（X1）的狀態(tài)組給各個工作塔進(jìn)行循環(huán)運行，其它的五種工作方式也一樣。
2.2切塔程序
在切塔時，我們也采用變址尋址的方式，首先將工作塔編為1－14#，編成一個數(shù)組B（S），S:塔號。當(dāng)切塔時，比如切7#塔，將7復(fù)制到被切塔號數(shù)組C（S）的第一個數(shù)以C（1），并將15（任意大于14的數(shù)）給B（7）,然后再用PLC的排序程序?qū)?5排到B（14），這樣工作的塔號變?yōu)?、2、3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14，同時根據(jù)切塔表也編一個數(shù)組，將數(shù)組的被號給13塔的工作的步數(shù)，以實現(xiàn)平穩(wěn)切塔過程，在程序的一個掃描周期內(nèi)完成切塔工作。同樣道理，可以一直實現(xiàn)到9塔運行，同時被切塔號存于C（1）-C（5）中。這樣的話，在14塔切13塔時，只有14種可能性，在13切12時，只有13種可能性，以此類推，10切9時只有10種可能性。
2.3被切塔恢復(fù)
