海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)設(shè)計

黃國富，王 海

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 青島 266109）

0 引 言

我國的海洋面積非常遼闊，豐富的海洋生物資源可以有效彌補陸上生物資源的供給不足問題，在海洋藥用生物資源的快速增長趨勢下，相關(guān)研究人員在解決生物資源量復(fù)雜問題時必須借助強大的分析工具和參考數(shù)據(jù)，但是同時也導(dǎo)致海洋藥用生物資源量在異地協(xié)同計算上出現(xiàn)難以解決的難題[1]。如今，國內(nèi)外都非常重視海洋生物資源的保護和利用，尤其是生物資源量協(xié)同計算系統(tǒng)方面，很多發(fā)達國家都建立了與之對應(yīng)的資源量計算系統(tǒng)，美國有史以來就重視海洋生物資源量的調(diào)查研究工作，并利用一些軟件技術(shù)作為支撐，建立一個包括海洋動物和植物的生物資源異地協(xié)同網(wǎng)絡(luò)[2]。國內(nèi)一直以來都重視海洋生物資源的保護工作，尤其是海洋藥用生物資源的保護工作，為此還設(shè)立了與海洋藥用生物資源相關(guān)的科技攻關(guān)項目，使國內(nèi)海洋藥用生物資源在保存和收集方面提前進入到國際行列中[3]。

陳碧云等人以電力系統(tǒng)運行方式的計算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)電力系統(tǒng)多級調(diào)度機構(gòu)的異地并行進行協(xié)同計算，闡述了電力系統(tǒng)運行方式計算協(xié)同系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，針對人機可視化系統(tǒng)、仿真分析系統(tǒng)、基礎(chǔ)平臺系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)以及計算系統(tǒng)，分別提出對應(yīng)的功能設(shè)計方案，并將該系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的實際運行中，結(jié)果顯示該系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用效果[4]。李尚琪等人針對國家生物物種資源管理工作的需求，將GIS 應(yīng)用到了國家生物物種資源信息系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)的整體架構(gòu)包括4 個子系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用戶可以對國家物種資源信息進行采集、管理和查詢，利用預(yù)測模型分析物種資源信息的分布格局特征，測試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)的應(yīng)用性能更強[5]。

基于以上背景，本文設(shè)計海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)，從而提高海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算性能。

1 海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器設(shè)計

在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的硬件設(shè)計中，為了避免出現(xiàn)海洋藥用生物資源數(shù)量激增的現(xiàn)象，研制出一種通用的海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器，主要是針對海洋藥用生物資源量的數(shù)據(jù)類型，而并不是對海洋藥用生物資源量的數(shù)據(jù)本身進行適配[6]。這樣，來自不同區(qū)域的同一類海洋藥用生物資源數(shù)據(jù)就可以通過同一個適配器整合到海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器中，從而減少了系統(tǒng)硬件端的適配器數(shù)量[7]。海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器工作電路如圖1 所示。

圖1 適配器工作電路

海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器將從生物資源配置文件中讀取對應(yīng)的屬性和參數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)的生物資源實體指向該數(shù)據(jù)，以源數(shù)據(jù)配置為驅(qū)動的適配器，可以有效避免硬編碼出現(xiàn)的可能性。

1.2 數(shù)據(jù)整合模塊設(shè)計

當(dāng)海洋藥用生物資源量異地協(xié)同數(shù)據(jù)由適配器整合到海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)中以后，就會立即被傳輸?shù)綌?shù)據(jù)整合模塊中。數(shù)據(jù)整合模塊的硬件架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)整合模塊硬件架構(gòu)圖

數(shù)據(jù)整合模塊由基于XML 文件的海洋藥用生物資源實體模板、SQL 檢索以及提取邏輯，通過一定的調(diào)配和解釋來構(gòu)建海洋藥用生物資源量實體的JXP 處理器?；赬ML 文件的可擴展性和XML 文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活性，用戶側(cè)可以非常輕松地對海洋藥用生物資源實體結(jié)構(gòu)進行參數(shù)設(shè)置。針對一些SQL 索引信息、訪問邏輯結(jié)構(gòu)信息以及如何從數(shù)據(jù)源中提取的信息，都可以在海洋藥用生物資源配置文件中讀取[8]。

海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)可以充分利用海洋藥用生物軟件和數(shù)據(jù)庫資源，提高海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算能力，屬于一種開放式的集成體系，用戶只需要在前端界面對工作流進行定義，就可以實現(xiàn)海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)的調(diào)入，便于異地協(xié)同計算[9]。

以上為了避免出現(xiàn)海洋藥用生物資源數(shù)量激增的現(xiàn)象，利用海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器工作電路，設(shè)計海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算適配器，通過設(shè)計數(shù)據(jù)整合模塊架構(gòu)，分析了數(shù)據(jù)整合模塊的作用，完成數(shù)據(jù)整合模塊的設(shè)計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件設(shè)計。

2 海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 評估海洋藥用生物資源量

海洋藥用生物資源量的評估包括物質(zhì)量評估和價值量評估，物質(zhì)量的評估采用具有經(jīng)濟價值的海洋藥用生物資源量進行評估，主要包括一些海洋生存的魚類、貝類、藻類、甲殼類等海洋藥用生物[10]。這種分類方式主要考慮到海洋藥用生物資源的種類。評估海洋藥用生物資源的物質(zhì)量應(yīng)該采用近5 年以來的海洋藥用生物資源調(diào)查報告，還可以利用海洋漁業(yè)資源的調(diào)查與評估[11]。

海洋藥用生物資源量的價值量評估是采用市場上的價格來進行評估的，價值量評估公式為：

式中：VL表示海洋藥用生物資源量的價值；QLi表示第i類海洋藥用生物的資源量；i代表海洋藥用生物資源的種類數(shù)；PLi表示海洋藥用生物資源的平均市場價格。

評估某一年的海洋藥用生物資源量時，如果有一部分海洋藥用生物資源要素不能獲得同一年的價格或成本，那么就要采用前一年或后一年的價格和成本來代替[12]。對于海洋藥用生物資源中用于制作中藥和西藥的那一部分，價格應(yīng)該采用消費價格指數(shù)來進行修正[13]，修正的公式為：

式中：PP1表示待修正的海洋藥用生物資源的價格；PP2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源的價格；CPI1表示待修正的海洋藥用生物資源的消費價格指數(shù)；CPI2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源的消費價格指數(shù)。

對于海洋藥用生物資源用于保健品生產(chǎn)和醫(yī)用化妝品的那一部分，價格和成本應(yīng)該采用生產(chǎn)價格指數(shù)來進行修正[14]，修正公式為：

式中：PC1表示待修正的海洋藥用生物資源價格或成本；PC2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源價格或成本；PPI1表示待修正的海洋藥用生物資源的生產(chǎn)價格指數(shù)；PPI2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源的生產(chǎn)價格指數(shù)。

接下來通過調(diào)整海洋藥用生物資源量的評估價值，來實現(xiàn)海洋藥用生物資源量的評估，將某一年的海洋藥用生物資源價值修正作為價格水平，利用生產(chǎn)價格指數(shù)和消費價格指數(shù)，將海洋藥用生物資源的價值進行遞推修正，公式為：

式中：V1表示修正后的海洋藥用生物資源的價值；V2C表示修正價值用于消費的部分；V2P表示修正價值用于生產(chǎn)的部分。

利用海洋藥用生物資源量的價值量評估，分別采用消費價格指數(shù)和生產(chǎn)價格指數(shù)，修正了海洋藥用生物資源的價格和成本，最后通過調(diào)整海洋藥用生物資源的評估價值，完成了海洋藥用生物資源的評估，接下來通過建立海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計算。

2.2 建立海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫

在建立海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫之前，需要通過對生物資源量異地協(xié)同數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到確定的計算參數(shù)再對其進行精確計算[15]。

目前有關(guān)于海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的研究比較少，因此，通過整理海洋藥用生物資源量異地協(xié)同數(shù)據(jù)，初步建立海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫，如圖3 所示。

圖3 海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫

綜上所述，根據(jù)海洋藥用生物資源量的物質(zhì)量和價值量評估，完成海洋藥用生物資源量的評估，結(jié)合海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫的建立，完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)了海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計算。

3 測試分析

3.1 測試環(huán)境

試驗測試需要滿足不同用戶對海洋藥用生物資源量的需求，測試環(huán)境包括服務(wù)器端環(huán)境和用戶端環(huán)境，具體如下：

硬件環(huán)境：采用IIS 服務(wù)器作為系統(tǒng)測試的應(yīng)用服務(wù)器，TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，640 GB 硬盤，1.98 GHz 中央處理器，搭載1 000M 局域網(wǎng)，選擇主頻1.8 GHz、內(nèi)存512 MB、80 GB 硬盤、100M 網(wǎng)卡的用戶端主機。

軟件環(huán)境：服務(wù)器端采用Windows Server 2003 操作系統(tǒng)，Microsoft IIS 6.0 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，Oracle 10g 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用戶端采用Windows XP 操作系統(tǒng)，IE6.0 的瀏覽器。

3.2 系統(tǒng)測試

設(shè)計完成之后的海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)需要進行一些必要的測試，測試包括系統(tǒng)功能測試和用戶需求測試，可以直接驗證該系統(tǒng)是否滿足用戶的實際需求，如果海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)出現(xiàn)任何問題，那么就需要對具體問題進行詳細分析和統(tǒng)計，從而完善系統(tǒng)問題，滿足用戶的實際需求。

3.2.1 系統(tǒng)功能測試

由于有關(guān)系統(tǒng)測試的用例比較多，本文測試選擇操作員授權(quán)登錄用例進行測試，測試結(jié)果如圖4～圖6所示。

圖4 操作員授權(quán)登錄測試1

圖5 操作員授權(quán)登錄測試2

圖6 操作員授權(quán)登錄測試3

系統(tǒng)管理員授權(quán)登錄海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)是所有系統(tǒng)共有的一個模塊，測試成功的模塊可以形成一個完整的文檔記錄，大大提升了系統(tǒng)的開發(fā)效率。

3.2.2 負載測試

負載測試是在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)上增加一個壓力直到預(yù)設(shè)數(shù)值，當(dāng)測試時間達到預(yù)設(shè)時間或者中央處理器的使用率達到75%時，觀察海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)負載情況，同時記錄各個參數(shù)，負載測試可以為系統(tǒng)的優(yōu)化提供便利條件。負載測試結(jié)果如表1 所示。

表1 負載測試結(jié)果

3.2.3 壓力測試

壓力測試結(jié)果如表2 所示。

表2 壓力測試結(jié)果

3.3 測試結(jié)果分析

在系統(tǒng)的功能性測試過程中，結(jié)果顯示，海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的每一個模塊都可以正常運行，可以實現(xiàn)不同用戶對海洋藥用生物資源的需求；在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的可靠性方面，測試結(jié)果顯示該系統(tǒng)具有一定的可靠性；在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的兼容性方面，結(jié)果顯示，該系統(tǒng)不僅可以支持Windows XP 操作系統(tǒng)和Windows 7 操作系統(tǒng)，還可以對原有的操作系統(tǒng)進行升級后使用，具有良好的兼容性；在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的易用性方面，用戶在進行具體操作時，可以對系統(tǒng)內(nèi)部的海洋藥用生物資源進行查閱、修改、編輯以及刪除等操作，具有簡便性，當(dāng)用戶輸入系統(tǒng)語言時，還會顯示出相應(yīng)的提示音，便于用戶理解。

4 結(jié) 語

本文提出海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)設(shè)計，通過海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計算系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計算。測試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)可以滿足不同用戶的需求，具有較高的性能。但是由于本文的研究內(nèi)容有限，系統(tǒng)的功能設(shè)計中還存在很多漏洞，需要進一步加強和完善。