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1系統(tǒng)總體設(shè)計

1．1系統(tǒng)開發(fā)的目標(1)將礦山地質(zhì)環(huán)境相關(guān)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行錄入，檢索，查詢和更新，并利用礦山地質(zhì)代價核算評價技術(shù)，實現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境損失核算，礦山環(huán)境污染損失核算，資源損毀、損失核算等功能模塊的開發(fā)。(2)利用云計算技術(shù)構(gòu)建高度靈活可擴展，標準化，自動化的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺，實現(xiàn)資源共享，提高資源利用率，確保系統(tǒng)的“零”中斷。(3)探索礦山地質(zhì)信息技術(shù)與云平臺融合方案，為解決礦山地質(zhì)信息技術(shù)“孤島”問題，積累更多經(jīng)驗。

1．2系統(tǒng)開發(fā)的原則(1)先進性原則。采用微軟最新開發(fā)平臺．net4．0框架進行開發(fā)，采用系統(tǒng)工程思想，滿足系統(tǒng)性能可靠，易于維護的要求。并充分考慮礦山企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展和信息技術(shù)的進步空間，將業(yè)務(wù)和信息技術(shù)有效結(jié)合。(2)統(tǒng)一性與規(guī)范性原則。在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)開放，基于業(yè)界開放式標準，在國家相關(guān)標準和行業(yè)標準的指導(dǎo)下，采用遵循統(tǒng)一、規(guī)范的信息編碼和坐標系統(tǒng)、規(guī)范的數(shù)據(jù)精度與符號系統(tǒng)等。(3)可擴展性原則。系統(tǒng)在設(shè)計的過程中，采用標準的API接口，滿足客戶后續(xù)的定制需求。同時底層數(shù)據(jù)接口已經(jīng)預(yù)留了擴充升級的余地，為今后系統(tǒng)升級奠定了基礎(chǔ)。(4)適應(yīng)性原則。為應(yīng)對今后不斷發(fā)展和完善的統(tǒng)計核算方法、調(diào)查方法和指標體系，系統(tǒng)采用了組合建模方式，具有廣泛的適應(yīng)性。(5)實用性原則。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡潔，功能方便、靈活，用戶界面友好，便于操作。

1．3系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

1．3．1系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)設(shè)計礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算系統(tǒng)是以融合基礎(chǔ)架構(gòu)(HPCloudSystemMatrix)作為基礎(chǔ)進行設(shè)計，從邏輯上劃分為3層，普通用戶通過資源請求層獲取資源，包括創(chuàng)建或者訪問礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)，管理員用戶通過資源請求層實現(xiàn)對礦山資源地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng)實例的生命周期管理，包括增加CPU、內(nèi)存、硬盤空間、啟動關(guān)閉實例等。當用戶確定提交服務(wù)目錄的資源時，云控制器會調(diào)用工作流引擎檢查資源的有效性，反之，則返回錯誤提示資源不足。如果資源滿足要求，資源交付層將會通過工作流引擎，通知資源供應(yīng)層供應(yīng)資源。資源供應(yīng)層根據(jù)資源交付層的要求分配計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及存儲資源，同時會調(diào)用相應(yīng)的安裝源自動完成系統(tǒng)的安裝與部署。底層的資源管理器利用虛擬化資源層將具體的硬件資源(服務(wù)器，存儲，網(wǎng)絡(luò))進行池化，形成服務(wù)器資源池，存儲資源池和網(wǎng)絡(luò)資源池供上層使用。資源的池化利用VMware的ESXi或者Mircosoft的HyperV以及Linux的KVM實現(xiàn)的，因而本設(shè)計方案支持客戶多種虛擬化選擇，資源的監(jiān)控借助HP的InsightDynamic軟件實現(xiàn)。

1．3．2系統(tǒng)邏輯業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(1)礦山地質(zhì)環(huán)境損失核算。在礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)利用過程中，由于采礦活動的影響而產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境變異或破壞事件，主要包括礦區(qū)地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡，含水層破壞損失補償，地形地貌景觀破壞造成的經(jīng)濟損失等。(2)礦山環(huán)境污染損失核算。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，所產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣對環(huán)境造成損害，由此帶來的經(jīng)濟損失。(3)水土流失損失核算。在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中，因施工或者開礦所產(chǎn)生的廢石和礦渣引起土壤退化和植被破壞，造成土壤養(yǎng)分、水分損失等，由此帶來的經(jīng)濟損失。

1．3．3系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計作為一個完整的礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，從業(yè)務(wù)的角度應(yīng)該包含地質(zhì)損害數(shù)據(jù)，未用礦產(chǎn)資源破壞數(shù)據(jù)，土地資源損失數(shù)據(jù)，森林生態(tài)系統(tǒng)破壞數(shù)據(jù)等，涵蓋幾乎全部進行地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)技術(shù)工作數(shù)據(jù)。同時考慮到數(shù)據(jù)的易維護性和性能，將每個專題分別建庫。另外，針對云平臺的系統(tǒng)維護數(shù)據(jù)，譬如主機信息，系統(tǒng)資源池分配與回收信息等專門引入了一個云平臺數(shù)據(jù)庫進行保存。通過對整個系統(tǒng)進行總體分析，對數(shù)據(jù)進行層次劃分，分別為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、專題代價核算數(shù)據(jù)層、專題空間數(shù)據(jù)層?；A(chǔ)數(shù)據(jù)層由云平臺基礎(chǔ)信息庫、系統(tǒng)管理模塊庫組成，云平臺基礎(chǔ)信息庫由HP云平臺管理引擎自動維護和處理，主要維護數(shù)據(jù)包括云平臺資源池信息，系統(tǒng)資源利用率信息，基礎(chǔ)設(shè)施的生命周期信息等，系統(tǒng)管理模塊庫中主要包含用戶權(quán)限信息，礦產(chǎn)資源信息，礦種信息，工業(yè)產(chǎn)值信息，人均GDP信息等;專題空間屬性數(shù)據(jù)層能夠?qū)M行業(yè)務(wù)系統(tǒng)代價核算的成功數(shù)據(jù)進行查詢，檢索和保存。

2系統(tǒng)實現(xiàn)與自動化部署

2．1系統(tǒng)軟件、硬件平臺該平臺采用HPCloudSystemMatrix(version7．2)作為底層資源平臺，以C#作為主要開發(fā)語言實現(xiàn)，

2．2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

2．2．1空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫存儲圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)分為平面圖形數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)。建立平面圖件庫，首先利用計算機將平面圖件數(shù)據(jù)柵格圖形進行矢量化。平面圖形數(shù)據(jù)又被拆分為3層———“圖幅—層—目標”，根據(jù)地物分類和用戶的實際需要，設(shè)計出相應(yīng)的圖層。并根據(jù)圖形上不同的要素類型，將圖形要素分為道路、水域、塌陷地、林(草)地、耕地、工礦用地、復(fù)墾區(qū)、地面建筑物、井下巷道、采掘工作面等10類，在矢量化過程中，將相同類別的圖形要素放置在同一圖層上，因此，一個平面圖件被分為10個圖層。遙感圖像庫存儲的數(shù)據(jù)來源于利用遙感技術(shù)對礦山環(huán)境進行長期的動態(tài)監(jiān)測獲得的遙感數(shù)據(jù)，遙感數(shù)據(jù)包涵了地面物體的各種特征量，通過提取與分析這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測與環(huán)境變化的反演，可為礦山環(huán)境管理提供直接、客觀的數(shù)據(jù)支撐。

2．2．2屬性數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)庫主要存儲礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算邏輯運算相關(guān)的數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)庫中的圖形上每一地物對應(yīng)的若干屬性數(shù)據(jù)。根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算的要求，設(shè)計各種表格，并規(guī)定各個數(shù)據(jù)項的類型、長度等，屬性數(shù)據(jù)庫具體的結(jié)構(gòu)與礦山地質(zhì)環(huán)境代價核算的邏輯業(yè)務(wù)關(guān)系表格一致。各數(shù)據(jù)表間通過ID號建立查詢關(guān)系。

2．2．3成果數(shù)據(jù)庫成果數(shù)據(jù)庫主要為某地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)代價核算的成果數(shù)據(jù)，如:礦山地質(zhì)環(huán)境損失代價核算、礦山環(huán)境污染損失代價核算、水土流失損失代價核算等。通過建設(shè)成果數(shù)據(jù)庫可以系統(tǒng)地檢查前期礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境影響評價工作過程中資料收集的完備性，提高下一步綜合研究工作目標的清晰度，從而可以對該地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)的整體情況進行代價核算，為礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作奠定基礎(chǔ)，為礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦山環(huán)境的恢復(fù)治理工作提供決策依據(jù)。

2．3系統(tǒng)云圖設(shè)計與自動化部署系統(tǒng)將業(yè)務(wù)處理模塊部署在一臺虛擬機(Min-eralApplication)上，將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署到另一臺虛擬機(MineralDatabase)上，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化部署和升級。登錄到云平臺后，通過拖拽圖標完成系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，進行簡單的連線與配置。通過該云圖(礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)系統(tǒng))，普通用戶就可以利用該云圖進行自動化部署。系統(tǒng)自動化部署成功后，登錄系統(tǒng)，進入各個系統(tǒng)模塊進行相應(yīng)業(yè)務(wù)的代價核算。

3系統(tǒng)安全設(shè)計

私有云計算安全涉及數(shù)據(jù)異地訪問風(fēng)險、數(shù)據(jù)存放地風(fēng)險、信息管理風(fēng)險、數(shù)據(jù)隔離風(fēng)險、法律調(diào)查支持風(fēng)險、持續(xù)發(fā)展和遷移風(fēng)險等內(nèi)容。結(jié)合該系統(tǒng)特性，云平臺的安全控制方案為:(1)硬件層次上，將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲采用冗余技術(shù)，保證運算平臺的高可靠性，同時利用HPVC虛擬化技術(shù)來實現(xiàn)整個刀片的“熱插拔”，提高系統(tǒng)的可用性。(2)在軟件層次上，由于所涉及的礦業(yè)數(shù)據(jù)安全級別要求較高，將不同運行模塊的數(shù)據(jù)分別建立子數(shù)據(jù)庫，既確保數(shù)據(jù)的安全，又有利于數(shù)據(jù)的備份和維護。引入設(shè)置權(quán)限域和角色的方式，有效管控權(quán)限域內(nèi)的數(shù)據(jù)源，根據(jù)權(quán)限隔離數(shù)據(jù)，防止誤操作和越級行為，還可以采取數(shù)據(jù)加密和身份認證作為進一步的安全管控措施。(3)利用HP云平臺提供的安全監(jiān)控技術(shù)，實時監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)流向，記錄操作日志，并定期分析數(shù)據(jù)異常，防止機密數(shù)據(jù)或信息被竊取或篡改，防止網(wǎng)絡(luò)被惡意滲透或監(jiān)聽，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)安全。

4結(jié)語

通過將礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境代價核算業(yè)務(wù)特點與云計算技術(shù)相融合，提出了有效的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計方案，并驗證了其可行性。下一步的工作重點是將大量的礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)進行架構(gòu)的調(diào)整、遷移到云平臺中，在保證系統(tǒng)高可用性的前提下，提高資源利用率，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)的“大集中”。

作者：楊耀紅單位：中國國土資源經(jīng)濟研究院