紀(jì)伯公　吳迪　石晶　王猛

摘 要：在大數(shù)據(jù)時(shí)代，各單位對(duì)裝備保障能力的開發(fā)和應(yīng)用需求不斷增加，所以，擬采用基于云計(jì)算的裝備保障業(yè)務(wù)托管模式、云化（上云）和動(dòng)態(tài)資源調(diào)度技術(shù)、基于ESB和RESTful的能力服務(wù)總線、基于云計(jì)算的裝備保障業(yè)務(wù)開發(fā)和執(zhí)行環(huán)境等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于云計(jì)算的裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從而為裝備保障業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)融合和資源整合提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：裝備物聯(lián)網(wǎng)；云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；裝備保障；數(shù)據(jù)融合

中圖分類號(hào)：TP393.022 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.003

1 研究背景

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)、移動(dòng)/互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、嵌入式中間件技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，利用它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測戰(zhàn)地狀況、裝備車輛技術(shù)狀況，并完成車場管理、裝備維修和裝備物資管理等工作。該平臺(tái)有統(tǒng)一、開放的API接口，可為各個(gè)環(huán)節(jié)提供各種傳感器數(shù)據(jù)的接入、存儲(chǔ)和應(yīng)用服務(wù)。另外，用戶可以利用桌面平臺(tái)、軍用手機(jī)平臺(tái)等終端登錄云平臺(tái)遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，也可以利用開放API的方法搭建各種裝備物聯(lián)網(wǎng)的其他應(yīng)用系統(tǒng)。

2 功能劃分

在劃分平臺(tái)功能時(shí)，可從系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和它所提供的服務(wù)等方面入手。

2.1 根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分

2.1.1 云服務(wù)器端

當(dāng)云服務(wù)器端接入互聯(lián)網(wǎng)后，可以將其作為Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)等功能。在Windows系統(tǒng)中，通常利用IIS（Internet Information Services，互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)）搭建Web服務(wù)器平臺(tái)，并依次配置網(wǎng)站文件目錄、服務(wù)器IP地址（或者申請(qǐng)的域名）、身份驗(yàn)證和asp.net的運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)，服務(wù)器可以利用asp.net編寫頁面，利用TCP/UDP端口監(jiān)聽線程和串口線程，利用SQL Server 2008開發(fā)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、接收ZigBee節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

2.1.2 PC客戶端

PC端采用B/S架構(gòu)，在客戶端輸入服務(wù)器端的IP地址或域名，經(jīng)過身份驗(yàn)證后就可以訪問服務(wù)器存儲(chǔ)的網(wǎng)頁，訪問ZigBee-TCP/IP網(wǎng)關(guān)上傳的各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息。

2.1.3 智能軍用手機(jī)和平板客戶端

智能軍用手機(jī)采用的是Android系統(tǒng)，所以，可以利用Web Service的API接口開發(fā)應(yīng)用程序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程訪問。

2.2 根據(jù)系統(tǒng)提供的服務(wù)劃分

云平臺(tái)提供開放的API接口主要有賬戶管理、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)備管理和設(shè)備信息管理等功能。

2.2.1 賬戶管理

賬戶管理允許用戶采用安全賬戶管理方式登錄云平臺(tái)。

2.2.2 設(shè)備管理

設(shè)備管理是指ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用嵌入式網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)中的云平臺(tái)相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中、統(tǒng)一管理。

2.2.3 設(shè)備信息管理

利用云平臺(tái)集中管理物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采樣和執(zhí)行設(shè)備的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制。

3 平臺(tái)組成

3.1 硬件組成

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)系統(tǒng)是用彎曲開源的云計(jì)算平臺(tái)OpenStack構(gòu)建的，它主要包括云控制器、云計(jì)算節(jié)點(diǎn)和客戶端。OpenStack云平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 軟件組成

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件主要包括Openstack云計(jì)算平臺(tái)和裝備物聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)。

3.2.1 Openstack云計(jì)算平臺(tái)

Openstack云計(jì)算平臺(tái)可以幫助用戶建立自己的IaaS，分別在2臺(tái)PC上布設(shè)云控制器和計(jì)算節(jié)點(diǎn)。云控制器主要服務(wù)項(xiàng)目有Compute（Nova）、對(duì)象存儲(chǔ)（Object Storage，Swift）、鏡像服務(wù)（Image Service，Glance）、Identity Service（Keystone）和Dashboard（Horizon）。其中，Nova提供虛擬計(jì)算服務(wù)，Swift提供存儲(chǔ)服務(wù)，Glance提供虛擬機(jī)鏡像的注冊(cè)、分發(fā)服務(wù)，Keystone提供認(rèn)證和授權(quán)服務(wù)，Horizon提供基于頁面的模塊化接口和特定部署服務(wù)的目錄。

Compute（代號(hào)“Nova”）是一種控制器，它可以幫助單個(gè)用戶或使用群組啟動(dòng)虛擬機(jī)，并為包含多個(gè)實(shí)例的特定項(xiàng)目設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)象存儲(chǔ)（代號(hào)“Swfit”）應(yīng)用于大規(guī)模可擴(kuò)展系統(tǒng)中，通過內(nèi)置冗余和容錯(cuò)機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象存儲(chǔ)。這些對(duì)象能夠利用REST API或是Cyberduck（1個(gè)開放源代碼的FTP和SFTP軟件，基于GPL授權(quán)，操作界面簡單，支持WebDAV、Amazon S3瀏覽和文件傳輸?shù)裙ぷ鳎┗謴?fù)對(duì)接對(duì)象存儲(chǔ)API的客戶端。

鏡像服務(wù)（代號(hào)“Glance”）是一套虛擬機(jī)鏡像查找和檢索系統(tǒng)，它有3種配置形式——利用 OpenStack 對(duì)象存儲(chǔ)機(jī)制存儲(chǔ)鏡像，利用 Amazon 的簡單存儲(chǔ)解決方案（簡稱“S3”）直接存儲(chǔ)信息，將S3存儲(chǔ)與對(duì)象存儲(chǔ)結(jié)合起來作為S3訪問的連接器。OpenStack鏡像服務(wù)支持多種虛擬機(jī)鏡像格式，包括 VMware（VMDK）、Amazon鏡像（AKI、ARI、AMI）和VirtualBox所支持的各種磁盤格式。

3.2.2 裝備物聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)

在IaaS基礎(chǔ)上設(shè)置Web Service的開發(fā)環(huán)境，構(gòu)建PaaS，然后在此基礎(chǔ)上開發(fā)裝備物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)系統(tǒng)。另外，云平臺(tái)構(gòu)建的Web Service可以為用戶提供各種API函數(shù)接口，以完成遠(yuǎn)程調(diào)用、監(jiān)控等操作。與此同時(shí)，用戶可以通過電腦、手機(jī)等終端應(yīng)用程序登錄云平臺(tái)，遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)中的任何設(shè)備，也可以利用開放API的方法搭建各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。

4 戰(zhàn)技性能指標(biāo)

4.1 科研領(lǐng)域

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要應(yīng)用于以下3個(gè)方面：①基于云計(jì)算的裝備保障云平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)層的構(gòu)建。它主要研究裝備物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理。②基于云計(jì)算的裝備保障云平臺(tái)層的構(gòu)建。它主要研究開放的裝備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和平臺(tái)的構(gòu)建，可以在此基礎(chǔ)上快速開發(fā)和應(yīng)用裝備保障業(yè)務(wù)軟件。③基于云計(jì)算的裝備保障服務(wù)層的構(gòu)建。它主要用于裝備物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的分析和挖掘、事件和情況的高度并發(fā)、自主智能協(xié)同組網(wǎng)研究等工作中。

4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠搭建OpenStack云計(jì)算平臺(tái)、設(shè)計(jì)Web Service應(yīng)用軟件API，有遠(yuǎn)程調(diào)用和監(jiān)控等功能。裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)的典型實(shí)驗(yàn)情況如表2所示。

4.3 軟件配置

裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件配置如表3所示。

5 應(yīng)用前景

從裝備物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)看，裝備物聯(lián)網(wǎng)云科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有廣闊的應(yīng)用前景。通過建設(shè)該平臺(tái)，裝備主管部門能夠清楚地掌握裝備保障業(yè)務(wù)的情況，并為相關(guān)單位提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在建設(shè)平臺(tái)的過程中，全軍裝備保障業(yè)務(wù)主管部門可以充分利用網(wǎng)絡(luò)和資源的優(yōu)勢(shì)，不斷整合裝備保障業(yè)務(wù)，提高對(duì)整個(gè)裝備保障產(chǎn)業(yè)鏈（含軍地）的掌控力?；谄脚_(tái)的開放規(guī)范和協(xié)議，各級(jí)裝備保障管理部門可以將相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源向軍工集團(tuán)和授權(quán)進(jìn)入軍工領(lǐng)域的民營高科技企業(yè)開放，將各方力量集中在統(tǒng)一的平臺(tái)下，攜手共進(jìn)，以推動(dòng)我軍裝備保障信息化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)裝備保障能力生成模式的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而創(chuàng)造良好的軍事效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕