大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張安瀛

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030600）

長(zhǎng)期的礦山地質(zhì)勘量工作中累積了大量的礦山地質(zhì)資料信息，導(dǎo)致礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)問(wèn)題的難度系數(shù)越來(lái)越高。由于礦山地質(zhì)資料信息量基數(shù)過(guò)大，礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)是解決大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)效率低的有效途徑，但傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)不僅工作效率低，而且得出的存儲(chǔ)幅值過(guò)低，無(wú)法高效存儲(chǔ)礦山地質(zhì)資料信息。因此，對(duì)大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是勢(shì)在必行的，為礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)提供一個(gè)嶄新發(fā)展方向。基于此，本文提出大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，致力于通過(guò)大數(shù)據(jù)下設(shè)計(jì)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)，從根本上提高礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值，并通過(guò)實(shí)例分析的方式，從而保證存儲(chǔ)系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的可用性。

1 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)下指的就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)越性，徹底打破了時(shí)間以及空間的限制，在海量信息中挖掘出有價(jià)值的信息[1]。大數(shù)據(jù)下的信息特征為以多元的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，形成龐大的信息隊(duì)列，其中也隱含了實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢(shì)。大數(shù)據(jù)下借助信息化技術(shù)為依托，通過(guò)在大量數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息，并挖掘數(shù)據(jù)中存在的內(nèi)部規(guī)律[2]。結(jié)合國(guó)外針對(duì)大數(shù)據(jù)的研究中，主要將大數(shù)據(jù)分為兩大類(lèi)，包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)。基于大數(shù)據(jù)下具有效率高、精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，為此本文基于大數(shù)據(jù)下，設(shè)計(jì)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)。

2 大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的跨地區(qū)應(yīng)用需求，礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)硬件采用B/S模式，在系統(tǒng)硬件方面設(shè)計(jì)了服務(wù)器以及微控制器集成電路[3]。與此同時(shí)，配備硬盤(pán)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等一些基本硬件，但這些基本硬件不作為此次研究重點(diǎn)，以下將對(duì)上文提出的兩個(gè)核心硬件進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1 服務(wù)器

選用ArcGIS Server10.1型號(hào)的服務(wù)器設(shè)備為礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件環(huán)境，ArcGIS Server10.1型號(hào)服務(wù)器的配置為雙核CPU，外設(shè)多個(gè)可擴(kuò)展處理器，安裝GIS軟件即可瀏覽礦山地質(zhì)資料信息，內(nèi)存大小為6GB，32GB硬盤(pán)。服務(wù)器的硬件環(huán)境配置，如表1所示。

表1 服務(wù)器的硬件環(huán)境配置

根據(jù)表1所示，ArcGIS Server10.1型號(hào)服務(wù)器擁有數(shù)據(jù)集成及現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列兩個(gè)選項(xiàng)，具備適應(yīng)任何系統(tǒng)應(yīng)用程序的通用能力，為礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行提供良好平臺(tái)。利用該硬件設(shè)備中的雙核多路實(shí)現(xiàn)加速器、存儲(chǔ)設(shè)備及礦山地質(zhì)資料信息之間的平衡，在最大程度上提高系統(tǒng)應(yīng)用程序的性能。

2.2 微控制器集成電路

本文設(shè)計(jì)的服務(wù)器采用微控制器集成電路，微控制器集成電路路由接口線路，如下圖1所示。

圖1 微控制器集成電路路由接口線路

結(jié)合上述圖1所示，微控制器集成電路中存儲(chǔ)器容量為256KB，RAM容量為48K的硬件平臺(tái)，該平臺(tái)可以更好的完成系統(tǒng)中對(duì)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)功能的要求。本文主要對(duì)兩部分的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是本系統(tǒng)中的最小系統(tǒng)電路，二是系統(tǒng)中信息的存儲(chǔ)電路[4]。通過(guò)轉(zhuǎn)換芯片將模擬的信號(hào)信息轉(zhuǎn)換為空間上的數(shù)字化信號(hào)，采用具有HS處理技術(shù)的芯片，實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的存儲(chǔ)信噪比、量子效率等，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度較快，可以將獲取到的礦山地質(zhì)資料信息更加高效的轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

3 大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

考慮到礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)下高效存儲(chǔ)的關(guān)鍵因素，因此，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

結(jié)合圖2所示，首先，進(jìn)行集群架構(gòu)均衡存儲(chǔ)配置，而后大數(shù)據(jù)下云計(jì)算礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效存儲(chǔ)功能。

3.1 集群架構(gòu)均衡存儲(chǔ)配置

集群架構(gòu)均衡存儲(chǔ)配置可以自動(dòng)的檢查到服務(wù)器或者應(yīng)用的失效，生成一個(gè)rootfs．yaffs文件，并從中恢復(fù)，從而獲得更高的可用性和對(duì)礦山地質(zhì)資料信息更簡(jiǎn)便的存儲(chǔ)。除此之外，也可以使用YAFFS根文件系統(tǒng)，無(wú)需停機(jī)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)資料信息的高效存儲(chǔ)。

3.2 云計(jì)算礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值

在完成集群架構(gòu)均衡存儲(chǔ)配置后，采用大數(shù)據(jù)下云計(jì)算的方式計(jì)算礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值[5]。設(shè)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值為w，則有公式（1）：

式中：x指的是集群架構(gòu)虛擬風(fēng)險(xiǎn)值；p指的是對(duì)集群架構(gòu)虛擬風(fēng)險(xiǎn)值不確定參數(shù)的估計(jì)；d指的是大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)的性能參數(shù)；t指的是大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息分段值。通過(guò)公式（1），得出礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)幅值，在大于0.80時(shí)執(zhí)行礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)操作。

3.3 存儲(chǔ)礦山地質(zhì)資料信息

在大于0.50時(shí)，基于大數(shù)據(jù)下分布式系統(tǒng)的rm920t-eabitg配置腳本，在系統(tǒng)中自動(dòng)生成tar xvzf arm920t-eabi．Tgz代碼，執(zhí)行礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)操作[6]。大數(shù)據(jù)下存儲(chǔ)礦山地質(zhì)資料信息的具體流程為：首先通過(guò)liesystem，壓縮礦山地質(zhì)資料信息特征；而后通過(guò)調(diào)用函數(shù)GPCTR-Set-Appli- cati配置礦山地質(zhì)資料信息特征；再通過(guò)存儲(chǔ)空間尋址，執(zhí)行礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)命令；最后觸發(fā)礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)根目錄，完成礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)。

4 應(yīng)用實(shí)例分析

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)例分析的方式 ，證明設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的可行性。本次應(yīng)用實(shí)例分析采用黑盒測(cè)試的方式，需要2臺(tái)服務(wù)器，測(cè)試IP地址段為196.56.25.214.01。根據(jù)礦山地質(zhì)資料信息實(shí)際情況，設(shè)置采樣點(diǎn)數(shù)為28600，背景噪聲為30dB。礦山地質(zhì)資料信息集為Mawqer，共包含258000個(gè)數(shù)據(jù)。在確定礦山地質(zhì)資料信息基本條件后，首先使用本文設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)礦山地質(zhì)資料信息進(jìn)行存儲(chǔ)，記錄存儲(chǔ)幅值，設(shè)之為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)礦山地質(zhì)資料信息進(jìn)行存儲(chǔ)，記錄存儲(chǔ)幅值，設(shè)之為對(duì)照組。可以看出，本次實(shí)驗(yàn)對(duì)比內(nèi)容為存儲(chǔ)幅值，存儲(chǔ)幅值可以作為一個(gè)向量場(chǎng)直觀反映出存儲(chǔ)的高效性，存儲(chǔ)幅值數(shù)值越高證明該存儲(chǔ)系統(tǒng)的效率越高。實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，采集10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)幅值對(duì)比結(jié)果，如下表2所示。

表2 找礦梯度對(duì)比結(jié)果

通過(guò)表2可得出如下的結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)幅值最高為0.992 V；對(duì)照組僅為0.778 V，設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)幅值明顯高于對(duì)照組，因此，設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)效率更高。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用實(shí)例分析結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以在現(xiàn)實(shí)中廣泛投入使用。通過(guò)大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，能夠取得一定的研究成果，希望為提高礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)提供參考。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大本文設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)中的應(yīng)用。基于此次研究時(shí)間有限，雖然取得了一定的研究成果，但對(duì)于該系統(tǒng)研究還不足，今后還要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究，為大數(shù)據(jù)下礦山地質(zhì)資料信息存儲(chǔ)的進(jìn)一步優(yōu)化提供參考依據(jù)。