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1云物資概述

城市防汛物資通常被分為三類,即基礎(chǔ)設(shè)施(包括滯洪區(qū),防洪堤,水壩等),防汛設(shè)備(包括水泵,起重機(jī),發(fā)電機(jī)等),防汛材料(包括沙袋,帳篷,救生衣等)。目前大部分的城市防汛物資是由不同的專業(yè)技術(shù)部門人工管理。不同部門間的協(xié)調(diào)工作會(huì)不僅降低了管理的效率,而且還可能造成嚴(yán)重的管理錯(cuò)誤,這個(gè)問題已經(jīng)成為進(jìn)一步提高城市防汛效率的重大障礙。云物資指的是物資具備識(shí)別,感應(yīng),通信,推理,執(zhí)行的能力,且同時(shí)其數(shù)據(jù)和狀態(tài)能被存儲(chǔ),升級(jí)和控制,并通過云與各終端共享 數(shù)據(jù)。從本質(zhì)上來說,云物資包括硬件和軟件部分。其概念模型如圖1所示。硬件部分是由實(shí)體物資和智能設(shè)備模塊相連接而成。通過在實(shí)體物資上安裝可實(shí)現(xiàn)智能化的設(shè)備(如Auto-ID,傳感器,通信模塊,微處理器,制動(dòng)器等),傳統(tǒng)的實(shí)體物資就可以成為能夠被唯一識(shí)別的,可感知環(huán)境的,互相通信的,自主決策的智能主體。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步,特別是集成電路和嵌入式技術(shù)的迅猛發(fā)展,智能設(shè)備的價(jià)格更低廉,體積更小巧,功能更強(qiáng)大。云物資的軟件部分指得是控制智能主體的終端,其對(duì)外部環(huán)境中表現(xiàn)出云服務(wù)特性。云物資終端可根據(jù)所收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)執(zhí)行決策,不但可以通過云來共享和管理數(shù)據(jù),而且能夠處理不同數(shù)據(jù)平臺(tái)上的數(shù)據(jù),并以多種方式訪問,使得管理上更加靈活。

2云物資管理平臺(tái)

在城市防汛背景下建立的云物資管理平臺(tái)的一般結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該管理平臺(tái)包含三個(gè)層級(jí):基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS),平臺(tái)服務(wù)(PaaS)和軟件服務(wù)(SaaS)。IaaS為PaaS提供了大量可擴(kuò)展的虛擬資源,其主要由云物資中的智能物資組成,包括智能基礎(chǔ)設(shè)施,智能設(shè)備和智能材料。網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)(GOS)是IaaS的另一個(gè)重要組成部分,其主要作用是將實(shí)體資源(如智能物資)虛擬化為數(shù)字化資源,本質(zhì)是一個(gè)可連接服務(wù)器和移動(dòng)終端之間的系統(tǒng)。GOS通過有線或無線連接一系列的智能設(shè)備,將所有已連接的智能物資整合為虛擬資源,使其在云服務(wù)器上可被訪問和調(diào)用。云物資主體和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)被分別存儲(chǔ)在PaaS層的云物資終端和云數(shù)據(jù)庫中。同時(shí),基于IaaS層提供的數(shù)字化資源,PaaS提供不同場景的獨(dú)立服務(wù),如云物資終端管理服務(wù),數(shù)據(jù)分析服務(wù)和工作流管理服務(wù)。這些服務(wù)的作用是對(duì)于各類云物資終端的操作進(jìn)行基本的管理,從大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中挖掘有用信息,支持云物資的工作流管理。在頂層結(jié)構(gòu)中,SaaS層包含了基于PaaS所提供的數(shù)據(jù)的不同應(yīng)用。這些應(yīng)用使得城市防汛管理的過程大大簡化。用戶可以通過該層所提供的城市防汛探測器來輕松的進(jìn)行決策。如城市某處出現(xiàn)汛情,用戶只需要設(shè)定防汛的工作屬性,系統(tǒng)就可以層級(jí)傳遞數(shù)據(jù),調(diào)集防汛物資,同時(shí)調(diào)度防汛設(shè)備對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行監(jiān)控。的數(shù)量和優(yōu)先等級(jí),最后對(duì)防汛工作的效果自動(dòng)進(jìn)行評(píng)估,并根據(jù)這些監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù),從而得到最優(yōu)的防汛效果。

3云物資主體

云物資主體在本質(zhì)上是一個(gè)基于云的移動(dòng)終端,其作用是表示數(shù)字化的智能物資。總結(jié)起來有三個(gè)主要特征。首先,云物資主體具備統(tǒng)一的即插即用接口,是一個(gè)高度抽象化的概念,可以使各種智能物資被統(tǒng)一的管理;云物資主體的第二個(gè)特點(diǎn)是智能化,被認(rèn)為是云物資的中樞神經(jīng);第三,云物資主體應(yīng)當(dāng)具有可移動(dòng)性,支持移動(dòng)的智能設(shè)備的管理,促進(jìn)各終端之間的共享。云物資主體包括八個(gè)部分:物資名稱、坐標(biāo)、通信語言、物資屬性、服務(wù)信息、調(diào)度信息、工作時(shí)長和經(jīng)驗(yàn)集。所有已連接的智能物資被提取出上述信息后,被表示為主體上的獨(dú)立條目,在基于云的環(huán)境中單獨(dú)運(yùn)行。其中,物資的參數(shù)和模型被表示為屬性信息,而功能和行為被描述為服務(wù)信息。為了實(shí)現(xiàn)該功能,就要對(duì)各種云物資進(jìn)行抽象表示。為實(shí)現(xiàn)主體智能化,本文采用了一種基于效果反饋的決策進(jìn)化方法。其工作邏輯流程如圖3所示。在圖中,云主體不斷的從實(shí)時(shí)環(huán)境中得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并向決策模塊發(fā)送抽象的事件狀態(tài)。根據(jù)這些狀態(tài)信息,主體根據(jù)現(xiàn)有決策準(zhǔn)則,得出需要執(zhí)行的動(dòng)作。與此同時(shí),主體同時(shí)不斷獲取執(zhí)行動(dòng)作之后客體環(huán)境的變化,并評(píng)估所執(zhí)行動(dòng)作的效果,最終根據(jù)評(píng)估效果,進(jìn)行必要的自我調(diào)節(jié),改進(jìn)決策準(zhǔn)則,從而形成反饋閉環(huán)控制,使其能夠魯棒的適應(yīng)動(dòng)態(tài)的工作環(huán)境。云物資主體另外一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的特性即為可移動(dòng)性。在城市防汛工作中,物資的工作環(huán)境往往是變化且不可預(yù)測的。除此之外,由于防汛工作的特殊性,通信并不能保證時(shí)時(shí)暢通。為了能夠在物資的移動(dòng)過程中提供連續(xù)的服務(wù),同時(shí)也避免重復(fù)配置資源,云物資主體應(yīng)當(dāng)被開發(fā)成可以靈活的在云和GOS之間切換的系統(tǒng)。云物資的移動(dòng)流程為:在發(fā)送端,應(yīng)當(dāng)在斷開連接之前記錄有關(guān)物資的移動(dòng)信息,包括物資狀態(tài)(當(dāng)前的工作狀態(tài))、屬性(物資屬性和工作參數(shù))、服務(wù),并將其形成一個(gè)文件發(fā)送給云物資主體;當(dāng)通信恢復(fù)時(shí),應(yīng)當(dāng)首先對(duì)相應(yīng)的物資傳送該文件,相應(yīng)的設(shè)備根據(jù)文件中的信息進(jìn)行初始化并恢復(fù)之前的工作狀體,這樣就可以使得設(shè)備接著斷線前的工作繼續(xù)工作。

4結(jié)語

在防汛工作中需要涉及大量的物資設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行有效的管理至關(guān)重要。為了更加有效的管理這些物資,本文對(duì)云技術(shù)在城市防汛工作中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。通過結(jié)合各種信息技術(shù),分別從軟、硬件的角度定義了管理系統(tǒng),使其能夠遠(yuǎn)程控制、自主決策和信息共享,可以作為未來建立基于云技術(shù)的防汛系統(tǒng)的參考。然而在實(shí)際的防汛工作中仍有許多問題本文沒有解決,包括成本、隱私性、安全性等,這也是今后研究工作的主要方向。

作者：李浩寧 錢煜哲 單位：天津市水務(wù)局信息管理中心