基于云計算服務(wù)架構(gòu)的智慧營區(qū)的建設(shè)

谷玉榮　田建宇　高艷　郭靜

摘 要：云計算、虛擬技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的發(fā)展，為營區(qū)的建設(shè)提供了新的方向，智慧營區(qū)的建設(shè)將會為部隊的后勤保障提供強有力的支撐。文章基于智慧營區(qū)的概念和原則，設(shè)計了基于云計算的服務(wù)體系架構(gòu)并分析了架構(gòu)中使用的關(guān)鍵技術(shù)。通過對該架構(gòu)的分析，提出了云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)，通過這種管理系統(tǒng)，達到了統(tǒng)一管理軟件，提高工作效率，資源共享和精益化管理的目的。

關(guān)鍵詞：智慧營區(qū)；云計算；虛擬技術(shù)；數(shù)據(jù)挖掘；云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0038-04

Abstract： The development of cloud computing， virtual technology， data mining and other technologies provides a new direction for the construction of the camp. The construction of the intelligent camp will provide a strong support for the logistics support of the army. Based on the concept and principle of intelligent camp， this paper designs the service architecture based on cloud computing and analyzes the key technologies used in the architecture. Through the analysis of the architecture， the cloud computing service interface management system is proposed. Through this management system， the purpose of unified management software， improving work efficiency， resource sharing and effective management is achieved.

Keywords： intelligent camp； cloud computing； virtual technology； data mining； cloud computing service interface management system

引言

營區(qū)是部隊后勤保障的重要組成部分，為國防建設(shè)提供有力的支撐。隨著計算機、信息化等技術(shù)手段的發(fā)展及對基層部隊營區(qū)建設(shè)各個領(lǐng)域的不斷滲入，部隊管理逐漸走向精細化、技術(shù)化和科學化，但由于營區(qū)信息化建設(shè)全局性規(guī)劃的缺失，導致現(xiàn)有營區(qū)信息化系統(tǒng)資源共享嚴重不足，平戰(zhàn)結(jié)合度差，業(yè)務(wù)融合度極低，部隊營區(qū)的信息化建設(shè)面臨著新的問題和挑戰(zhàn)。因此，建設(shè)“智慧營區(qū)”便應(yīng)運而生。

1 智慧營區(qū)的概念

所謂智慧營區(qū)，是指以營區(qū)資源及營區(qū)建設(shè)需求為基礎(chǔ)，充分依托虛擬技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、Web、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)等相關(guān)的技術(shù)手段，全面整合營區(qū)建設(shè)內(nèi)容，全面感知營區(qū)資源、融合服務(wù)、管理、訓練和平戰(zhàn)結(jié)合等理念，通過構(gòu)建功能一體的綜合信息管理平臺，突出中心，實現(xiàn)一個系統(tǒng)覆蓋全營區(qū)業(yè)務(wù)、全營區(qū)功能的目標。使營區(qū)信息化建設(shè)以一種智慧有效的方式運行，從而全面有效地提升營區(qū)的建設(shè)。它強調(diào)信息智能、科學管理、安全可靠、以人為本、綠色生態(tài)、資源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新實踐、綜合服務(wù)，注重充分利用現(xiàn)代先進的各種信息化技術(shù)手段達到降低能源消耗、減少部隊人員工作壓力和精益化訓練等目的，是一個綜合性的平戰(zhàn)結(jié)合的智慧型的服務(wù)管理體系，是一個與等級地位相稱的、與生態(tài)環(huán)境相融合的、與科學技術(shù)相一致的、與可持續(xù)發(fā)展觀念相協(xié)調(diào)的、與以人為本的政策相統(tǒng)一的、滿足未來戰(zhàn)爭需求的現(xiàn)代化營區(qū)。

2 智慧營區(qū)建設(shè)的原則

2.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一標準

首先，目前的營區(qū)建設(shè)大多還是傳統(tǒng)的模式，只是擁有了一些軍事化管理信息系統(tǒng)，且各個系統(tǒng)相對獨立，獲取數(shù)據(jù)單一、結(jié)構(gòu)差異性大，復雜程度也極不一樣，不利于信息的開發(fā)、傳遞和共享。而智慧營區(qū)追求的不僅是要在建設(shè)的集成化、部署的集中化和保障的集約化上下功夫。更要求通過大數(shù)據(jù)、云技術(shù)實現(xiàn)信息的高度融合、高速流轉(zhuǎn)和有效共享，從而達成高度智能化的管理。因此，離開了統(tǒng)籌規(guī)劃將一事無成。其次，現(xiàn)有各軍事管理系統(tǒng)服務(wù)協(xié)議的不一致性及相互之間的無關(guān)聯(lián)性，導致系統(tǒng)間互聯(lián)互通梗阻，致使管理不便、工作難度增加。有鑒于此，通過云平臺把這些資源放在一起，建立統(tǒng)一的標準，進行有效管理，通過使用標準的軟件、硬件接口，規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)滿足用戶單位自身使用需求外，還具有普遍適用性。方便系統(tǒng)的擴展和融合。從而達成營區(qū)人員根據(jù)自己工作和生活的需求來進行按需服務(wù)，并通過此更加有效地提高營區(qū)的安全性和保密性。

2.2 高智能化管理

智能化管理是營區(qū)建設(shè)的必由之路。目前，營區(qū)的建設(shè)離“綠色、科學、精益化管理、人與自然和諧相處”的目標還相差甚遠。要實現(xiàn)高智能化的管理，就必須高度引入并運用多種先進科學技術(shù)手段，特別是通過云平臺的建立，實現(xiàn)對營區(qū)的實時監(jiān)控，確保人員、車輛、倉庫的有效管理，防止意外事件的發(fā)生。同時有效保證層級領(lǐng)導隨時掌握官兵的訓練情況和部隊的供給情況，從已有的數(shù)據(jù)資源中進行分析，為部隊的軍事化演練和作戰(zhàn)方案提供有力的數(shù)據(jù)支撐。從而實現(xiàn)對營區(qū)高度智能化的管理。

2.3 實時資源共享

通過云平臺的建立，將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲、計算等資源結(jié)合到一起，在基礎(chǔ)層和平臺層形成適合于營區(qū)的應(yīng)用服務(wù)軟件的終端層。保證營區(qū)資源實時共享。營區(qū)官兵通過各種先進的技術(shù)將軍事訓練、政治工作、日常辦公、部隊管理等資料上傳到云平臺，達成資源實時共享，供各部門的官兵進行相互學習和借鑒，各級領(lǐng)導也可通過平臺實時有效適時調(diào)整布署，開展各項工作。

2.4 開放擴展，高效節(jié)能

通過建立采用標準數(shù)據(jù)交互接口，全面支持當前受到普遍支持的開放標準，保證系統(tǒng)能夠與其它平臺的應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等相互交換數(shù)據(jù)并進行應(yīng)用級的互操作性和互連性的云計算服務(wù)平臺體系架構(gòu)，對營區(qū)的核心業(yè)務(wù)進行遷移，將現(xiàn)有的營區(qū)管理系統(tǒng)集中到一起，在云平臺上實施軟件二次開發(fā)應(yīng)用，降低維護和升級多管理系統(tǒng)所需的費用。進而實現(xiàn)減少軟件前期開發(fā)費用、開發(fā)的時間、提高官兵工作效率，增強系統(tǒng)軟件重用、復用和擴展功能。

3 基于云計算的智慧營區(qū)的服務(wù)架構(gòu)

3.1 智慧營區(qū)的服務(wù)架構(gòu)體系

云計算，大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的出現(xiàn)，逐步改變著軍營的生活和管理方式。本文基于智慧營區(qū)的概念和原則，提出了基于云計算的智慧營區(qū)體系架構(gòu)，如下圖1所示，從基礎(chǔ)設(shè)施層（Iaas）、平臺層（Paas）、應(yīng)用層（Saas）、傳輸層、終端層、云運營中心、云安全中心、云平臺管理工具八個方面具體描述了智慧營區(qū)的體系架構(gòu)。

3.1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層（Iaas）

基礎(chǔ)設(shè)施層是整個云計算架構(gòu)的基礎(chǔ)層。通過對計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、服務(wù)器資源等物理資源進行虛擬化處理轉(zhuǎn)換成虛擬資源，形成資源池。營區(qū)的云管理人員通過軍用專用網(wǎng)絡(luò)并利用資源動態(tài)管理與調(diào)度技術(shù)使用和管理這些虛擬資源。當官兵在云平臺上發(fā)出請求時，這些虛擬資源就會按照官兵的需求自動組合成相應(yīng)的計算資源，供官兵使用。當官兵不再需要這些資源時，這些資源就會被釋放。提高了資源的可擴展性和伸縮性，具有很高的靈活性，提高了資源的利用率。它的架構(gòu)如下圖2所示。

3.1.2 平臺層（Paas）

平臺層是云平臺架構(gòu)的中間層，主要工作是將基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層的物理資源進行整合，為用戶構(gòu)建測試和部署多種應(yīng)用提供一種集成環(huán)境或平臺，方便用戶在此基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，開發(fā)適合自己的軟件應(yīng)用功能服務(wù)。它的架構(gòu)如下圖3所示。

通過構(gòu)建PAAS平臺，營區(qū)的工作人員可以更好的對現(xiàn)有的應(yīng)用軟件服務(wù)進行調(diào)整，并在此基礎(chǔ)上對相應(yīng)的接口進行編程，開發(fā)新的應(yīng)用程序，并將新開發(fā)的應(yīng)用程序部署到所使用的云服務(wù)平臺上。以此來適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，同時還能對PAAS的架構(gòu)體系進行統(tǒng)一的標準規(guī)范，避免配置問題，降低管理成本，更好地維護平臺。

3.1.3 應(yīng)用層（Saas）

應(yīng)用層是云計算平臺的第三層，主要是通過部署多個應(yīng)用軟件環(huán)境來實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施層資源的充分利用，為營區(qū)的官兵定制個性化的應(yīng)用軟件，方便工作人員的使用和管理。在智慧營區(qū)的建設(shè)中，主要用于營區(qū)的部隊管理、后勤保障、軍事化演練和應(yīng)急指揮服務(wù)。

3.1.4 云安全中心

云安全管理中心的主要工作就是對用戶的身份進行認證，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，云平臺中數(shù)據(jù)的安全性和保密性，通過專業(yè)平臺和監(jiān)測工具，及時掌握安全狀態(tài)，防止病毒的入侵、網(wǎng)絡(luò)攻擊和不明身份人員的進入，為突發(fā)事件提供支撐并采取一定的措施來保護云計算平臺中數(shù)據(jù)的安全性。

3.1.5 平臺管理工具

平臺管理工具基本上由平臺配置、應(yīng)用部署、用戶管理、運行監(jiān)控、性能優(yōu)化和資源池管理等模塊組成。它的功能是設(shè)置官兵的使用權(quán)限，在官兵工作的領(lǐng)域范圍內(nèi)為其設(shè)置權(quán)限，增強軍隊數(shù)據(jù)的保密性；對整個云平臺服務(wù)進行管理，優(yōu)化數(shù)據(jù)之間的調(diào)度情況，合理進行資源的負載均衡管理，提高資源的利用率；對云服務(wù)平臺的安全性進行監(jiān)控，防止病毒的入侵、傳播和異常行為，阻止意外事件的發(fā)生。

3.1.6 云運營中心

云運營中心主要是對“服務(wù)”的管理。服務(wù)目錄是云平臺中資源管理的一個服務(wù)列表，管理人員可以通過服務(wù)目錄增加新服務(wù)或刪除原有服務(wù)，方便官兵選擇適合各自工作的云服務(wù)。服務(wù)目錄的管理不僅是對“服務(wù)”自身的管理，還可將“服務(wù)”通過目錄的方式呈現(xiàn)給用戶。服務(wù)質(zhì)量管理是對“服務(wù)”的性能、可靠性、可擴展性、可伸縮性、動態(tài)性等進行管理。通過服務(wù)訪問提供訪問接口，營區(qū)工作人員就可以通過接口進入到各自所需的云計算服務(wù)中。服務(wù)監(jiān)控是對整個服務(wù)流程進行監(jiān)控，當服務(wù)出現(xiàn)故障時，可以及時處理。

3.2 體系架構(gòu)中運用的相關(guān)技術(shù)及在體系架構(gòu)中的應(yīng)用

3.2.1 云計算

“云計算”可以從技術(shù)和管理兩個方面來理解。技術(shù)方面，計算分布在大量的分布式計算機上，通過利用分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)格計算等傳統(tǒng)計算方式[2]，并且結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使之擁有很強的計算能力，以“服務(wù)”的形式供消費者進行使用。管理方面，它是一種商業(yè)化的計算模型，通過網(wǎng)絡(luò)可以按需付費使用虛擬化的IT資源，對資源、費用、用戶等進行一系列的統(tǒng)籌管理和安排，使用戶可以快速便捷地使用IT資源。

通過云計算平臺的搭建，可以將虛擬化后的計算資源通過基礎(chǔ)設(shè)施層、平臺層和應(yīng)用層三大即服務(wù)進行應(yīng)用。對復雜數(shù)據(jù)和異構(gòu)數(shù)據(jù)進行批處理，通過對數(shù)據(jù)進行收集、存儲、分析、整理，可以提高對人員、車輛、武器裝備等的管理，為后勤保障提供良好的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。同時，營區(qū)人員可以動態(tài)申請與自己業(yè)務(wù)有關(guān)的IT資源，更加專注于自己的業(yè)務(wù)，有利于提高工作效率和技術(shù)創(chuàng)新。

3.2.2 虛擬技術(shù)

在云平臺中采用虛擬技術(shù)，對計算資源、內(nèi)存資源、網(wǎng)絡(luò)資源等進行虛擬化，將物理資源轉(zhuǎn)換成虛擬資源，實現(xiàn)了資源的自動化分配，提高資源配置能力；改變了資源的供應(yīng)方式，提高資源的質(zhì)量；增加了資源的使用次數(shù)，充分發(fā)揮資源的價值；實現(xiàn)了虛擬環(huán)境與物理環(huán)境的隔離，增強了數(shù)據(jù)的安全可靠性。

智慧營區(qū)云平臺的建設(shè)離不開虛擬技術(shù)。通過虛擬技術(shù)將運行在各種物理平臺上的數(shù)據(jù)進行虛擬化處理后，建立了虛擬平臺，對數(shù)據(jù)可以進行管理、擴展、遷移、備份，提高了資源使用率，可用性，可擴展性和可伸縮性。

3.2.3 數(shù)據(jù)挖掘

隨著時代的變化，當今的社會產(chǎn)生了各種各樣的數(shù)據(jù)，比如：數(shù)值型數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)等[3]。為了更有效的利用這些數(shù)據(jù)，就必須對數(shù)據(jù)進行挖掘和分析。數(shù)據(jù)挖掘是結(jié)合了人工智能、模式識別、搜索算法、信號處理、信號檢索、可視化等技術(shù)，運用決策樹、分類、聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，對數(shù)據(jù)進行分類、聚類、分析和預測。從收集的數(shù)據(jù)中，把沒有價值的和意思相似的數(shù)據(jù)去掉，保留具有價值的數(shù)據(jù)[5]，再對這些有用的數(shù)據(jù)進行挖掘、分析和歸類，挖掘出數(shù)據(jù)的特征，并且對不同的數(shù)據(jù)進行比較和分析，找出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性和差異性，挖掘出數(shù)據(jù)的潛在價值。

智慧營區(qū)的建設(shè)，會出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)。因此，就必須使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對營區(qū)的數(shù)據(jù)進行分析，使辦公區(qū)和生活區(qū)的管理更加精細化；后勤保障服務(wù)更加完善；對于營區(qū)突發(fā)事件，可以提供應(yīng)急預案，防止突發(fā)事件的發(fā)生。更好的解決了營區(qū)的服務(wù)、安全、管理等問題，更加的科學合理，綠色環(huán)保。

4 云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)

云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)是為部隊官兵提供將現(xiàn)有的所有軟件平臺集中到一起進行管理，并在此基礎(chǔ)上對平臺進行二次開發(fā)的一個管理系統(tǒng)。通過云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)，可以對人員和車輛的來往、軍用物資的使用、官兵的作戰(zhàn)等進行統(tǒng)一部署，實時對其進行監(jiān)控，確保營區(qū)的安全和作戰(zhàn)任務(wù)的高效完成。其主要意義包括：

4.1 對數(shù)據(jù)進行有效分析，建立一個高價值數(shù)據(jù)體系

通過利用云計算中的MapReduce工具來對各種異構(gòu)數(shù)據(jù)進行批處理，對其進行分析，歸類，找出共有的特征和各自的特征。營區(qū)的官兵可以通過這些數(shù)據(jù)的特征，來合理安排訓練的時間、地點、方式；倉庫的補給策略；演練時人員和車輛的路徑規(guī)劃等問題，達到高效的辦公能力。

4.2 提高了資源的動態(tài)調(diào)度能力，增強了系統(tǒng)的冗余能力

由于云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)將現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)平臺集中到一起，因此，當用戶發(fā)出請求時，云平臺就可以很快地對資源進行部署，當其中某個服務(wù)器出現(xiàn)故障時，基礎(chǔ)設(shè)施層就會復制該服務(wù)器的數(shù)據(jù)和運行環(huán)境并通過動態(tài)資源部署在另外一個節(jié)點上建立相同的環(huán)境，從而保證服務(wù)從故障中快速恢復，增強了系統(tǒng)的冗余能力。

4.3 靈活部署軟件應(yīng)用服務(wù)

云計算服務(wù)接管理系統(tǒng)提供了標準的接口，為其它軟件服務(wù)應(yīng)用程序的移植提供了便利。同時，由于云平臺的便捷性，降低了官兵使用的門檻，可以更好地在此基礎(chǔ)上開發(fā)適合于自己工作的軟件平臺和軟件應(yīng)用服務(wù)，更加細致化地管理自己的工作。

4.4 增強營區(qū)的保密性和安全性

通過云計算服務(wù)接口管理系統(tǒng)，可以實時查詢營區(qū)建筑的內(nèi)部情況，避免發(fā)生自然災(zāi)害；對辦公系統(tǒng)軟件進行監(jiān)控，防止泄密事件的發(fā)生；官兵的權(quán)限進行分層管理，確保責任到人；對油庫、槍械庫等重點區(qū)域進行重點關(guān)注，避免特大事故發(fā)生。

5 結(jié)束語

云計算、Web技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)技術(shù)等的發(fā)展，為計算機技術(shù)提供了新的發(fā)展方向。智慧營區(qū)的建設(shè)離不開先進的技術(shù)，只有在這些技術(shù)的支撐下，營區(qū)人員的工作效率才會提高，營區(qū)的建設(shè)才會更加的科學合理，綠色環(huán)保，實現(xiàn)智能化管理，可持續(xù)發(fā)展，人與環(huán)境和諧相處，減少了資源的浪費，并且達到資源共享的目的，實現(xiàn)營區(qū)更加科學和精益化的管理。

參考文獻：

[1]湯兵勇.云計算概論：基礎(chǔ)、技術(shù)、商務(wù)、應(yīng)用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2016：25-36.

[2]鄒復民，蔣新華，胡惠淳，等.云計算研究與應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].福建工程學院學報，2013，11（3）：231-241.

[3]王夢雪.數(shù)據(jù)挖掘綜述[J].軟件導刊，2013，12（10）：135-137.

[4]方巍，鄭玉，徐江.大數(shù)據(jù)：概念、技術(shù)及應(yīng)用研究綜述[J].南京信息工程大學自然科學版學報，2014，6（5）：405-419.

[5]李平榮.大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與應(yīng)用[J].重慶三峽學院學報，2014，30（151）：45-47.