基于云計(jì)算的城建檔案應(yīng)用系統(tǒng)

安生永

（河北省科學(xué)院 應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所，河北 石家莊 050081）

0 引言

作為重要文獻(xiàn)信息資源的城建檔案，承載了城市的發(fā)展和記憶，是國(guó)家對(duì)一個(gè)城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的重要依據(jù)。隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的全球信息化趨勢(shì)的形成，使得檔案信息也快速向數(shù)字化方向發(fā)展和轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)模式下的檔案館要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，實(shí)現(xiàn)從封閉式管理向開放式和數(shù)字式管理的轉(zhuǎn)變。面對(duì)檔案數(shù)字化和信息化發(fā)展的機(jī)遇，如果缺乏相對(duì)完善的數(shù)字檔案管理方案及基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)設(shè)計(jì)，城建檔案的信息化進(jìn)程必然會(huì)受到影響與制約［1］。本文將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到城建檔案信息管理的業(yè)務(wù)中，以解決當(dāng)前城建檔案信息管理系統(tǒng)中存在的諸多問題，將信息化管理方案和檔案館規(guī)范統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程整合到云計(jì)算架構(gòu)體系上，給出城建檔案綜合信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

1 城建檔案信息化現(xiàn)狀

近些年來，隨著我國(guó)城建檔案數(shù)字化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)現(xiàn)有的城建檔案信息化建設(shè)經(jīng)歷了單機(jī)單用戶、多機(jī)多部門獨(dú)立系統(tǒng)的應(yīng)用及局域網(wǎng)絡(luò)化級(jí)應(yīng)用等三個(gè)階段，檔案數(shù)據(jù)存量的不斷增加，城建檔案的逐年開放及利用的增多增加了人們對(duì)檔案信息的重視。但是滿足檔案信息共享的同時(shí)，又要考慮檔案信息的安全問題，保證檔案信息的真實(shí)準(zhǔn)確性，一直是阻礙檔案信息進(jìn)行信息共享的根本問題。

當(dāng)前一些城建檔案館大都有根據(jù)自己的實(shí)際情況自行開發(fā)或者定制的一套城建檔案管理軟件，進(jìn)行了檔案的數(shù)據(jù)數(shù)字化或城建檔案館日常工作業(yè)務(wù)管理。但由于各地發(fā)展水平不同，業(yè)務(wù)規(guī)范不同，沒有形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。不同的城建檔案館使用不同的電腦、軟件和外存儲(chǔ)設(shè)備來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和圖像，在不同的城建檔案機(jī)構(gòu)之間，各大類建筑檔案資料在數(shù)據(jù)互通性、標(biāo)準(zhǔn)性方面存在問題。

通過計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在城建檔案館的廣泛應(yīng)用，雖然推動(dòng)和促進(jìn)了城建檔案信息化管理的飛速發(fā)展，但同時(shí)也出現(xiàn)了許多期待解決的實(shí)際問題。如何保證數(shù)字檔案的原始性、真實(shí)性、保密性、時(shí)效性是目前城建檔案計(jì)算機(jī)管理的核心問題，否則數(shù)字化檔案也失去了它本身的社會(huì)價(jià)值。目前在城建檔案的信息輸入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)共享和提供利用過程中都存在數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)竊取、病毒入侵等諸多不安全因素，這些問題都制約了城建檔案信息化和數(shù)字化的深入發(fā)展［2］。云計(jì)算技術(shù)自被提出以來，有關(guān)理論和實(shí)踐不斷飛速發(fā)展，使得新型的云計(jì)算服務(wù)有望從基礎(chǔ)設(shè)施層面上解決這些長(zhǎng)期以來困擾城建檔案信息化管理和服務(wù)中的問題，也必將成為當(dāng)前檔案信息化管理系統(tǒng)的未來發(fā)展方向之一。

2 城建檔案管理的業(yè)務(wù)分析

城建檔案應(yīng)用系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)是以城建檔案館對(duì)建設(shè)單位業(yè)務(wù)指導(dǎo)和數(shù)字資源采集為主要服務(wù)對(duì)象，實(shí)施檔案的數(shù)字化存儲(chǔ)、管理與維護(hù)，提供數(shù)字檔案信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸、利用服務(wù)，并架構(gòu)于一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算體系基礎(chǔ)之上的數(shù)字檔案館［3］。

本文把城建檔案信息管理的業(yè)務(wù)分為以下五大類：

（1）城建檔案資料登記審批和監(jiān)管業(yè)務(wù)：需要外部企業(yè)參與就可完成的業(yè)務(wù)，主要包括：責(zé)任書登記管理、建筑工程指導(dǎo)管理、工程項(xiàng)目入館登記管理、聲像入館登記管理、執(zhí)法情況管理，發(fā)卷管理。

本類業(yè)務(wù)隨著建筑單位進(jìn)度的不同復(fù)雜程度也不同，這類業(yè)務(wù)的共同點(diǎn)是需要與外部建設(shè)單位進(jìn)行信息的交互。本類業(yè)務(wù)涉及部門繁多，一個(gè)業(yè)務(wù)可能需要多個(gè)部門的協(xié)作才能完成，信息交流量大而且流程復(fù)雜。

（2）城建檔案資料的檔案著錄業(yè)務(wù)：不需要與外部部門協(xié)作就能完成的業(yè)務(wù)，主要包括：工程項(xiàng)目著錄管理、工程案卷著錄管理、工程文件著錄管理、工程入庫(kù)資料打印、已入庫(kù)檔案維護(hù)管理、檔案利用統(tǒng)計(jì)管理、檔案館藏統(tǒng)計(jì)管理。

本類業(yè)務(wù)涉及部門簡(jiǎn)單，檔案信息數(shù)字化輸入信息流量大。為了方便用戶使用，城建檔案的數(shù)字化采用的有多種形式：主要有（1）文本信息錄入，建立建設(shè)工程項(xiàng)目、案卷和文件數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）對(duì)建筑圖紙圖片進(jìn)行數(shù)化儀數(shù)化。（3）數(shù)碼視頻技術(shù)。（4）對(duì)圖像圖片進(jìn)行二維、三維矢量化處理。通過地理信息系統(tǒng)做出實(shí)時(shí)的顯示，能快速方便的瀏覽查閱，為國(guó)家城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供科學(xué)的規(guī)劃和決策支持。為城建檔案館從城建檔案的實(shí)體保管基地變成提供利用方便的城建檔案信息控制中心，打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（3）行政辦公管理業(yè)務(wù)：城建檔案館對(duì)館內(nèi)工作的日常管理和制度的落實(shí)執(zhí)行，主要包括：公文管理、考核管理、科室管理、館內(nèi)大事管理、編研成果管理、照片管理、思想論壇等。

這些業(yè)務(wù)主要由檔案館內(nèi)部各科室共同完成。

（4）建設(shè)單位信息上報(bào)業(yè)務(wù)：

城建檔案館接收各個(gè)項(xiàng)目建設(shè)單位的信息上報(bào)。

業(yè)務(wù)主要包括：建筑工程項(xiàng)目級(jí)、建筑工程案卷級(jí)、建筑工程文件級(jí)城建檔案信息的收集和上報(bào)。

這些業(yè)務(wù)主要由各工程項(xiàng)目建設(shè)單位完成。

（5）城建檔案信息網(wǎng)上發(fā)布業(yè)務(wù)：

城建檔案館網(wǎng)上業(yè)務(wù)主要包括：館內(nèi)簡(jiǎn)介、館藏介紹、檔案查詢、政策法規(guī)、工作動(dòng)態(tài)、編研成果、網(wǎng)上辦公、服務(wù)指導(dǎo)。

城建檔案空間信息的檢索和網(wǎng)絡(luò)查詢，基于Intranet的城建檔案系統(tǒng)和基于MIS的城建檔案系統(tǒng)的信息資源整合，也可用于提高城建檔案部門日常業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化。將傳統(tǒng)的各種原始檔案（如紙張、照片、錄音、錄像、磁帶、電子文件等）通過掃描、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化、壓縮等各種手段形成便于計(jì)算機(jī)識(shí)別和利用的數(shù)字文件（如圖像文件、聲音文件、錄像文件等），進(jìn)而對(duì)這些文件進(jìn)行識(shí)別、壓縮、加密，利用云計(jì)算環(huán)境存放于各種海量存儲(chǔ)介質(zhì)上（如硬盤、磁盤陣列、光盤庫(kù)、光盤塔、磁帶等），并通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)向檔案利用者提供查詢信息。以滿足實(shí)現(xiàn)多用戶查詢服務(wù)需要和Internet網(wǎng)絡(luò)查詢需要。

查詢是有權(quán)限限制的，例如在Internet上可能只能看到檔案頁、圖形，而不能打印和存盤。而且根據(jù)不同權(quán)限的會(huì)員登錄可以看到不同的數(shù)字內(nèi)容來增加保密性。

3 云計(jì)算簡(jiǎn)介

云計(jì)算是并行計(jì)算（Parallel Computing）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)［4］。從用戶需求角度分類，云計(jì)算分為公共云、私有云和混合云幾種類型。從應(yīng)用角度分類，云計(jì)算的應(yīng)用，主要包含軟件即服務(wù)、效用計(jì)算、云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、自理服務(wù)供給商、服務(wù)商業(yè)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)集成等［5］。

用戶只需要通過一個(gè)計(jì)算機(jī)或者智能移動(dòng)終端，就可以使用云計(jì)算平臺(tái)的所有業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理能力，而不必考慮這些數(shù)據(jù)和服務(wù)在什么地方，由誰來維護(hù)。云計(jì)算架構(gòu)服務(wù)層根據(jù)服務(wù)類型劃分為：應(yīng)用程序、平臺(tái)層和基礎(chǔ)設(shè)施［6］；層次是可以分割的，某一層次可以單獨(dú)完成一項(xiàng)用戶的請(qǐng)求而不需要其它層次為其提供必要的服務(wù)和支持［7］。

云計(jì)算平臺(tái)可以合并大量的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和各種應(yīng)用定制服務(wù)，可靈活利用虛擬化技術(shù)來配置擴(kuò)展每一個(gè)服務(wù)器的計(jì)算能力，將各自的資源通過云計(jì)算平臺(tái)有機(jī)結(jié)合起來，提供大數(shù)據(jù)計(jì)算和高安全性的存儲(chǔ)能力［8］。

4 基于云計(jì)算的城建檔案信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

結(jié)合云計(jì)算的架構(gòu)模式和城建檔案信息化管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，筆者給出了一種適用于當(dāng)前國(guó)情及其管理模式的城建檔案信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施層設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)施層包括對(duì)平臺(tái)起支撐作用的軟硬件的總和。硬件基礎(chǔ)包括：計(jì)算機(jī)終端、智能移動(dòng)設(shè)備終端，大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等［9］。軟件基礎(chǔ)包括：城建管理業(yè)務(wù)接口服務(wù)、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)、信息隊(duì)列服務(wù)等。這些基礎(chǔ)服務(wù)資源由分布式云計(jì)算統(tǒng)一管理，并對(duì)外提供統(tǒng)一的服務(wù)。根據(jù)國(guó)家城建管理信息化管理業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，把城建信息化管理信息系統(tǒng)主要部署在混合云中。如圖1所示。

圖1 城建檔案系統(tǒng)混合云架構(gòu)

4.1.1 私有云

各級(jí)別城建檔案館都擁有一部分軟硬件資源，通常情況下IT資源的供給量都是滿足軟件使用最大峰值的，導(dǎo)致了在峰值過后，單位內(nèi)部出現(xiàn)了大量的閑置IT資源［10］。為了更好的利用這些資源，滿足新業(yè)務(wù)的需要，并且基于城建檔案館內(nèi)部存儲(chǔ)了大量國(guó)家規(guī)定的各級(jí)涉密信息而考慮，在城建檔案館內(nèi)部搭建云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)涉及國(guó)家機(jī)密級(jí)的敏感信息進(jìn)行保護(hù)，并為檔案館內(nèi)部的信息化管理個(gè)性需求提供服務(wù)，存儲(chǔ)個(gè)體檔案館需要的信息，稱之為私有云。

4.1.2 公共云

部署在互聯(lián)網(wǎng)上，為國(guó)家城建檔案館所有有權(quán)限用戶提供其定制的服務(wù)，這些服務(wù)一般部署在國(guó)家或者各省檔案中心主機(jī)托管場(chǎng)所，服務(wù)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)由運(yùn)營(yíng)商維護(hù)，稱之為公共云。把遠(yuǎn)程容災(zāi)備份數(shù)據(jù)和與其它部門協(xié)作的檔案資料登記、監(jiān)管和信息上報(bào)的服務(wù)部署在公用云上，很好地解決了數(shù)據(jù)孤島和信息不對(duì)稱的問題，容易地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整合，也避免了重復(fù)開發(fā)和資源浪費(fèi)，而且各地級(jí)市城建檔案館可以彼此通過專網(wǎng)組成一個(gè)公共云，更好的解決了數(shù)據(jù)的安全性問題，并且可以做到標(biāo)準(zhǔn)組件的公用。

4.1.3 混合云

現(xiàn)在大部分城建檔案館都已經(jīng)具有能滿足一部分應(yīng)用需求的企業(yè)網(wǎng)信息化系統(tǒng)，如果摒棄不用需要耗費(fèi)的大量時(shí)間和金錢來進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和重復(fù)開發(fā)，如果將現(xiàn)有應(yīng)用設(shè)計(jì)成云計(jì)算組件接口，那么可以將現(xiàn)有的應(yīng)用程序與云平臺(tái)混合使用，就構(gòu)成了混合云。

總之，根據(jù)城建檔案業(yè)務(wù)特點(diǎn)、用戶分布情況以及檔案資料的保密級(jí)別，本應(yīng)用以混合云部署為主。

4.2 應(yīng)用程序的部署方法

應(yīng)用以Web群集服務(wù)的方式建立城建檔案管理信息系統(tǒng)，把城建檔案主體業(yè)務(wù)應(yīng)用程序通過云計(jì)算平臺(tái)部署在中央集群服務(wù)器中，每個(gè)省市建立多個(gè)Web集群云計(jì)算平臺(tái)中心，通過混合云或者私有云將多個(gè)省市中心云計(jì)算平臺(tái)主機(jī)互聯(lián)成群集，通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡就能夠提供關(guān)鍵任務(wù)的可靠性。本系統(tǒng)將進(jìn)行負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)之中每個(gè)服務(wù)器都處于同樣對(duì)等的位置，并且又相互獨(dú)立。能將負(fù)載非常均衡的分配給每個(gè)云計(jì)算中心的Web群集服務(wù)器，杜絕了負(fù)載會(huì)集中到某一個(gè)Web群集服務(wù)器上的現(xiàn)象發(fā)生，用較小的資金投入獲得最大的性能回報(bào)。具體步驟為：第一、確定Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器設(shè)備，通過選擇負(fù)載平衡器來進(jìn)行合理的配備。第二、配置不同的組件映像。通過網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡提高了諸如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器上的因特網(wǎng)服務(wù)器程序的可用性和可伸縮性［11］。將靜態(tài)內(nèi)容上載到存儲(chǔ)云并把內(nèi)容傳送給Web服務(wù)器和FTP服務(wù)器。第三、把用戶的業(yè)務(wù)定制流程代碼部署在架構(gòu)里，并且可以靈活組合應(yīng)用。第四、確定新的映像模式并對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性和伸縮性問題進(jìn)行處理。第五，在云計(jì)算平臺(tái)部署城建檔案系統(tǒng)應(yīng)用，為用戶提供服務(wù)。

4.3 城建檔案云計(jì)算功能管理模塊

根據(jù)城建檔案的業(yè)務(wù)的需求和云計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，本系統(tǒng)把項(xiàng)目功能劃分為以下幾個(gè)模塊［12］：

（1）用戶認(rèn)證模塊：對(duì)檔案館內(nèi)部操作人員和合作建設(shè)單位操作人員的用戶注冊(cè)、信息維護(hù)和權(quán)限分配等功能。

（2）業(yè)務(wù)定制模塊：取得權(quán)限的用戶可以靈活定制各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作流程，有選擇的獲取服務(wù)項(xiàng)目。并且根據(jù)流量來計(jì)費(fèi)。

（3）目錄及文件管理模塊：提供對(duì)檔案館各密級(jí)文檔的各種在線監(jiān)控功能和管理功能。

（4）應(yīng)用程序模塊：把一些常用的功能封裝成標(biāo)準(zhǔn)組件，供云用戶選擇使用。

（5）遠(yuǎn)程備份容災(zāi)模塊：對(duì)城建檔案館數(shù)據(jù)庫(kù)在私有云和公共云上的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)進(jìn)行分配管理。

5 結(jié)語

介紹了基于云計(jì)算的城建檔案信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)。闡述了云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及在城建檔案信息化發(fā)展中的作用。指出了云計(jì)算雖然能夠解決重復(fù)開發(fā)、資源浪費(fèi)、系統(tǒng)整合和信息孤島等問題，但在城建檔案信息化應(yīng)用中存在的問題也同樣需要重視，如云中數(shù)據(jù)的安全問題，城建檔案將這些龐大數(shù)據(jù)存在云中的同時(shí)，信息的安全保密以及授權(quán)問題等。隨著這些難題的解決，云計(jì)算技術(shù)在城建檔案信息化中的應(yīng)用將得到完善。

［1］尹雪梅.從云計(jì)算到個(gè)人數(shù)字檔案館［J］.山西檔案，2009，（2）：18－22.

［2］陳濤.云存儲(chǔ)技術(shù)在圖書館隨書光盤管理工作中的應(yīng)用［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2012（5）：59－61.

［3］劉振鵬，張寧，卞昭玲.云計(jì)算技術(shù)在檔案館中的應(yīng)用［J］.蘭臺(tái)世界，2010，（8）.

［4］Foster I，Zhao Yong.Cloud Computing and Grid Computing 360－DegreeCompared［M］//2008GridComputing Environmerits Workshop，IEEE.Austin，Texas：［s.n.］，2008.

［5］張建成，宋麗華，鹿全禮，郭銳，劉永泉.云計(jì)算方案分析研究.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展［J］.2012（02）：165－l71.

［6］Aymerich F M，F(xiàn)enu G，Surcis S.An Approach to a Cloud Computing Network［C］//2008First Imernational Conferenceon Applications 0fDigital Information and Web Technologies.IEEE.Czech Republie：Technical University of Ostrava，2008：113－118.

［7］Yousef L，Butrico M，Silva D D.Toward a Unified Ontology of Cloud Computing［M］//2008Grid Computing Environments Workshop，IEEE.Austin，Texas：［s.n.］，2008.

［8］De S K，Krishna P R.Clustering web transactions using roughapproximation［J］.Fuzzy Sets and Systems，2004，148：131－138

［9］方國(guó)偉，Bill Liu.詳解微軟 Windows Azure云計(jì)算平臺(tái)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［10］杜海寧.基于云計(jì)算的圖書館海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)研究［J］.圖書與情報(bào)，2010（3）：99－101.

［11］徐子巖.實(shí)戰(zhàn)Windows Azure：微軟云計(jì)算平臺(tái)技術(shù)詳解［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［12］張秀菊，閆彥，楊建軍.基于云計(jì)算的港口綜合管理信息系統(tǒng)的研究［］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)［J］.2010（08）：29－30.