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(bǔ)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(zhǎng)趨勢(shì)下，相關(guān)研究人員在解決生物資源量復(fù)雜問題時(shí)必須借助強(qiáng)大的分析工具和參考數(shù)據(jù)，但是同時(shí)也導(dǎo)致海洋藥用生物資源量在異地協(xié)同計(jì)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(hù)和利用，尤其是生物資源量協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)方面，很多發(fā)達(dá)國家都建立了與之對(duì)應(yīng)的資源量計(jì)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(gè)包括海洋動(dòng)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(hù)工作，尤其是海洋藥用生物資源的保護(hù)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(xiàng)目，使國內(nèi)海洋藥用生物資源在保存和收集方面提前進(jìn)入到國際行列中[3]。

陳碧云等人以電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的計(jì)算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)多級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)的異地并行進(jìn)行協(xié)同計(jì)算，闡述了電力系統(tǒng)運(yùn)行方式計(jì)算協(xié)同系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，針對(duì)人機(jī)可視化系統(tǒng)、仿真分析系統(tǒng)、基礎(chǔ)平臺(tái)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)以及計(jì)算系統(tǒng)，分別提出對(duì)應(yīng)的功能設(shè)計(jì)方案，并將該系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)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(duì)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(jì)中，系統(tǒng)的整體架構(gòu)包括4 個(gè)子系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用戶可以對(duì)國家物種資源信息進(jìn)行采集、管理和查詢，利用預(yù)測(cè)模型分析物種資源信息的分布格局特征，測(cè)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)的應(yīng)用性能更強(qiáng)[5]。

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

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

1.1 海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)算適配器設(shè)計(jì)

在海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)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(jì)算適配器，主要是針對(duì)海洋藥用生物資源量的數(shù)據(jù)類型，而并不是對(duì)海洋藥用生物資源量的數(shù)據(jù)本身進(jìn)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(gè)適配器整合到海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)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(jì)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(jì)算適配器將從生物資源配置文件中讀取對(duì)應(yīng)的屬性和參數(shù)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的生物資源實(shí)體指向該數(shù)據(jù)，以源數(shù)據(jù)配置為驅(qū)動(dòng)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(jì)

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(jì)算系統(tǒng)中以后，就會(huì)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(shí)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(shí)體的JXP 處理器?；赬ML 文件的可擴(kuò)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(duì)海洋藥用生物資源實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。針對(duì)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(jì)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(jì)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(duì)工作流進(jìn)行定義，就可以實(shí)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(jì)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(jì)算適配器工作電路，設(shè)計(jì)海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)算適配器，通過設(shè)計(jì)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(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

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

2.1 評(píng)估海洋藥用生物資源量

海洋藥用生物資源量的評(píng)估包括物質(zhì)量評(píng)估和價(jià)值量評(píng)估，物質(zhì)量的評(píng)估采用具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的海洋藥用生物資源量進(jìn)行評(píng)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(píng)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(bào)告，還可以利用海洋漁業(yè)資源的調(diào)查與評(píng)估[11]。

海洋藥用生物資源量的價(jià)值量評(píng)估是采用市場(chǎng)上的價(jià)格來進(jìn)行評(píng)估的，價(jià)值量評(píng)估公式為：

式中：VL表示海洋藥用生物資源量的價(jià)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(chǎng)價(jià)格。

評(píng)估某一年的海洋藥用生物資源量時(shí)，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(jià)格或成本，那么就要采用前一年或后一年的價(jià)格和成本來代替[12]。對(duì)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(jià)格應(yīng)該采用消費(fèi)價(jià)格指數(shù)來進(jìn)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(jià)格；PP2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源的價(jià)格；CPI1表示待修正的海洋藥用生物資源的消費(fèi)價(jià)格指數(shù)；CPI2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源的消費(fèi)價(jià)格指數(shù)。

對(duì)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(jià)格和成本應(yīng)該采用生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)來進(jìn)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(jià)格或成本；PC2表示相鄰年份的海洋藥用生物資源價(jià)格或成本；PPI1表示待修正的海洋藥用生物資源的生產(chǎn)價(jià)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(jià)格指數(shù)。

接下來通過調(diào)整海洋藥用生物資源量的評(píng)估價(jià)值，來實(shí)現(xiàn)海洋藥用生物資源量的評(píng)估，將某一年的海洋藥用生物資源價(jià)值修正作為價(jià)格水平，利用生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)和消費(fèi)價(jià)格指數(shù)，將海洋藥用生物資源的價(jià)值進(jìn)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(jià)值；V2C表示修正價(jià)值用于消費(fèi)的部分；V2P表示修正價(jià)值用于生產(chǎn)的部分。

利用海洋藥用生物資源量的價(jià)值量評(píng)估，分別采用消費(fèi)價(jià)格指數(shù)和生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)，修正了海洋藥用生物資源的價(jià)格和成本，最后通過調(diào)整海洋藥用生物資源的評(píng)估價(jià)值，完成了海洋藥用生物資源的評(píng)估，接下來通過建立海洋藥用生物資源量數(shù)據(jù)庫，來實(shí)現(xiàn)海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計(jì)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(duì)生物資源量異地協(xié)同數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到確定的計(jì)算參數(shù)再對(duì)其進(jìn)行精確計(jì)算[15]。

目前有關(guān)于海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)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(jià)值量評(píng)估，完成海洋藥用生物資源量的評(píng)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(jì)，實(shí)現(xiàn)了海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計(jì)算。

3 測(cè)試分析

3.1 測(cè)試環(huán)境

試驗(yàn)測(cè)試需要滿足不同用戶對(duì)海洋藥用生物資源量的需求，測(cè)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(cè)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(jī)。

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(cè)試

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

3.2.1 系統(tǒng)功能測(cè)試

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

圖4 操作員授權(quán)登錄測(cè)試1

圖5 操作員授權(quán)登錄測(cè)試2

圖6 操作員授權(quán)登錄測(cè)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(jì)算系統(tǒng)是所有系統(tǒng)共有的一個(gè)模塊，測(cè)試成功的模塊可以形成一個(gè)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(fù)載測(cè)試

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

表1 負(fù)載測(cè)試結(jié)果

3.2.3 壓力測(cè)試

壓力測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

表2 壓力測(cè)試結(jié)果

3.3 測(cè)試結(jié)果分析

在系統(tǒng)的功能性測(cè)試過程中，結(jié)果顯示，海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)的每一個(gè)模塊都可以正常運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)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(jì)算系統(tǒng)的可靠性方面，測(cè)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(jì)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(duì)原有的操作系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)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(jì)算系統(tǒng)的易用性方面，用戶在進(jìn)行具體操作時(shí)，可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的海洋藥用生物資源進(jìn)行查閱、修改、編輯以及刪除等操作，具有簡(jiǎn)便性，當(dāng)用戶輸入系統(tǒng)語言時(shí)，還會(huì)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(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過海洋藥用生物資源量異地協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了海洋藥用生物資源量的異地協(xié)同計(jì)算。測(cè)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?jī)?nèi)容有限，系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)中還存在很多漏洞，需要進(jìn)一步加強(qiáng)和完善。