基于云計(jì)算的礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

任鹍翔

（山西省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，山西 太原 030024）

在礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中，一直存在著很多問(wèn)題。水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中需要調(diào)查的數(shù)據(jù)很多，但一直沒(méi)有合適的系統(tǒng)可以收集、整理調(diào)查數(shù)據(jù)，也不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布。工作人員在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查后，如果沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)整理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就無(wú)法實(shí)時(shí)發(fā)布，影響地質(zhì)調(diào)查的工作的推進(jìn)。如果地質(zhì)調(diào)查缺乏數(shù)據(jù)支撐，則會(huì)導(dǎo)致調(diào)查工作效率降低。但是礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)屬于保密數(shù)據(jù)，在獲取和發(fā)布前都應(yīng)該進(jìn)行處理，設(shè)置相關(guān)權(quán)限，供一部分人查看。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，雖然大部分的數(shù)據(jù)在網(wǎng)上都處于共享狀態(tài)，但對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)性發(fā)布的技術(shù)也分很多種類(lèi)，基于數(shù)據(jù)匿名的原理,設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)。

1 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)發(fā)布的終端兩部分組成，聯(lián)網(wǎng)部分加上數(shù)據(jù)傳輸和修改的瀏覽器，總體構(gòu)造如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

如圖1所示，數(shù)據(jù)的發(fā)布裝置需要同時(shí)具備兩種功能，一是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，二是充當(dāng)嵌入式服務(wù)器使用。用戶在數(shù)據(jù)發(fā)布裝置上可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)操控，因此系統(tǒng)的硬件部分可分為處理器、通信器和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器[1]，再加上作為驅(qū)使動(dòng)力的電源和最終顯示結(jié)果的顯示器，系統(tǒng)的硬件共有五部分組成。

系統(tǒng)的電源安裝在顯示器下方，節(jié)省空間的同時(shí)還能將電源隱藏，起到美觀效果。電源與供電電路相連接，電壓控制在3V-5V之間，采用E4412芯片作為數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器的主頻最高可達(dá)到2G赫茲，可大大提高系統(tǒng)的處理速度。并且該處理器的能量損耗相較于傳統(tǒng)處理器低[2]，一塊正常的電池可供處理器使用72個(gè)小時(shí)。外網(wǎng)遠(yuǎn)程控制器的芯片使用12GB的大容量芯片，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)秒存，控制器和處理器采用16bit的接口連接儲(chǔ)存器的儲(chǔ)存芯片采用EMMC芯片，一邊與供電電路相連，另一邊連接數(shù)據(jù)通道。儲(chǔ)存器的儲(chǔ)存方式是隨機(jī)儲(chǔ)存，符合數(shù)據(jù)加密處理的要求，為礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了良好的硬件環(huán)境。

2 礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)系統(tǒng)用戶可通過(guò)PC端口的瀏覽器直接訪問(wèn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)發(fā)布終端與瀏覽器的連接是通過(guò)遠(yuǎn)程操控的，瀏覽器與系統(tǒng)不能是單純的連接和兼容關(guān)系，兩者的融合方式是嵌入式的[3，4]，嵌入式瀏覽器可隨時(shí)為用戶提供服務(wù)，用戶在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方通過(guò)任何IP地址登錄都可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)布。這主要是考慮到礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查通常的工作地點(diǎn)都不是信號(hào)暢通的城市，而是信號(hào)薄弱的山區(qū)，降低數(shù)據(jù)發(fā)布的信號(hào)要求，有利于降低系統(tǒng)最終的運(yùn)行時(shí)間。

服務(wù)器的遠(yuǎn)程通信主要是依靠數(shù)據(jù)處理單元和服務(wù)器的連接，在操作系統(tǒng)中進(jìn)行編程通信環(huán)節(jié)。系統(tǒng)自帶的IP可滿足通訊要求，服務(wù)器附著于操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布的操作，服務(wù)器的CDI程序又獨(dú)立于操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)用戶的身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。防止操作系統(tǒng)在進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的時(shí)候被惡意攻擊，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

數(shù)據(jù)的發(fā)布過(guò)程中，數(shù)據(jù)的發(fā)布裝置全程監(jiān)聽(tīng)數(shù)據(jù)發(fā)布的動(dòng)態(tài)，保證發(fā)布安全性的同時(shí)允許多個(gè)用戶同時(shí)登錄，在用戶連接之前會(huì)進(jìn)行來(lái)訪者驗(yàn)證，在用戶使用期間可能會(huì)隨機(jī)進(jìn)行來(lái)訪驗(yàn)證。判斷合法連接才能繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布工作，一旦發(fā)現(xiàn)陌生用戶進(jìn)行操作立刻返回登陸界面，并向合法登陸者發(fā)出非法登陸提示。CDI程序是一種獨(dú)立于操作系統(tǒng)存在的網(wǎng)頁(yè)程序，在系統(tǒng)中與其他功能模塊連接通過(guò)程序接口，負(fù)責(zé)對(duì)瀏覽器發(fā)射數(shù)據(jù)判斷的請(qǐng)求，如果數(shù)據(jù)符合發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)則直接進(jìn)入發(fā)布環(huán)節(jié)，如果數(shù)據(jù)還處于動(dòng)態(tài)階段，則會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺DI程序中進(jìn)行靜態(tài)處理。數(shù)據(jù)發(fā)布的最終結(jié)果會(huì)進(jìn)行分類(lèi)傳輸，在顯示器上顯示發(fā)布完成，最終通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶端的數(shù)據(jù)接收端口上，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布。

3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本身設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否滿足礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布的需求，設(shè)計(jì)對(duì)比測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)比該系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式的系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間，驗(yàn)證系統(tǒng)的可實(shí)行性。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)環(huán)境選擇W10系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的CPU為i7-5200，內(nèi)存為12.0GB，設(shè)置編程環(huán)境為JUPY not，數(shù)據(jù)采用某礦山的水工環(huán)地質(zhì)的真實(shí)調(diào)查數(shù)據(jù)，采用Adult數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，調(diào)查數(shù)據(jù)在整理之后篩選出50000條，包含各類(lèi)型、各種格式的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集的具體屬性如表1。

在設(shè)置數(shù)據(jù)屬性時(shí)，由于要測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)的性能，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型要多樣化，但是為了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，敏感性數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的比例趨近百分之五十。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間是判斷系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，啟用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布任務(wù)執(zhí)行，對(duì)比文獻(xiàn)中系統(tǒng)與本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間對(duì)比圖

如上圖所示，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較短的運(yùn)行時(shí)間，因?yàn)閭鹘y(tǒng)系統(tǒng)為了抵御信息攻擊需要考慮諸多因素，對(duì)攻擊進(jìn)行類(lèi)型判斷和構(gòu)造判斷才能進(jìn)行有效防御。因此，運(yùn)行時(shí)間最高可達(dá)到200s以上，而本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間均衡在150s～160s之間。運(yùn)行時(shí)間穩(wěn)定且較短，說(shuō)明系統(tǒng)的整體性能優(yōu)異。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)發(fā)布特征，對(duì)礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)秉承了傳統(tǒng)系統(tǒng)用加密發(fā)布代替亂碼發(fā)布的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，為日后的數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。