基于云计算服务架构的智慧营区的建设

谷玉荣　田建宇　高艳　郭静

摘 要：云计算、虚拟技术、数据挖掘等技术的发展，为营区的建设提供了新的方向，智慧营区的建设将会为部队的后勤保障提供强有力的支撑。文章基于智慧营区的概念和原则，设计了基于云计算的服务体系架构并分析了架构中使用的关键技术。通过对该架构的分析，提出了云计算服务接口管理系统，通过这种管理系统，达到了统一管理软件，提高工作效率，资源共享和精益化管理的目的。

关键词：智慧营区；云计算；虚拟技术；数据挖掘；云计算服务接口管理系统

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0038-04

Abstract： The development of cloud computing， virtual technology， data mining and other technologies provides a new direction for the construction of the camp. The construction of the intelligent camp will provide a strong support for the logistics support of the army. Based on the concept and principle of intelligent camp， this paper designs the service architecture based on cloud computing and analyzes the key technologies used in the architecture. Through the analysis of the architecture， the cloud computing service interface management system is proposed. Through this management system， the purpose of unified management software， improving work efficiency， resource sharing and effective management is achieved.

Keywords： intelligent camp； cloud computing； virtual technology； data mining； cloud computing service interface management system

引言

营区是部队后勤保障的重要组成部分，为国防建设提供有力的支撑。随着计算机、信息化等技术手段的发展及对基层部队营区建设各个领域的不断渗入，部队管理逐渐走向精细化、技术化和科学化，但由于营区信息化建设全局性规划的缺失，导致现有营区信息化系统资源共享严重不足，平战结合度差，业务融合度极低，部队营区的信息化建设面临着新的问题和挑战。因此，建设“智慧营区”便应运而生。

1 智慧营区的概念

所谓智慧营区，是指以营区资源及营区建设需求为基础，充分依托虚拟技术、通信技术、数据挖掘、Web、物联网、信息技术等相关的技术手段，全面整合营区建设内容，全面感知营区资源、融合服务、管理、训练和平战结合等理念，通过构建功能一体的综合信息管理平台，突出中心，实现一个系统覆盖全营区业务、全营区功能的目标。使营区信息化建设以一种智慧有效的方式运行，从而全面有效地提升营区的建设。它强调信息智能、科学管理、安全可靠、以人为本、绿色生态、资源节约、可持续发展、创新实践、综合服务，注重充分利用现代先进的各种信息化技术手段达到降低能源消耗、减少部队人员工作压力和精益化训练等目的，是一个综合性的平战结合的智慧型的服务管理体系，是一个与等级地位相称的、与生态环境相融合的、与科学技术相一致的、与可持续发展观念相协调的、与以人为本的政策相统一的、满足未来战争需求的现代化营区。

2 智慧营区建设的原则

2.1 统筹规划，统一标准

首先，目前的营区建设大多还是传统的模式，只是拥有了一些军事化管理信息系统，且各个系统相对独立，获取数据单一、结构差异性大，复杂程度也极不一样，不利于信息的开发、传递和共享。而智慧营区追求的不仅是要在建设的集成化、部署的集中化和保障的集约化上下功夫。更要求通过大数据、云技术实现信息的高度融合、高速流转和有效共享，从而达成高度智能化的管理。因此，离开了统筹规划将一事无成。其次，现有各军事管理系统服务协议的不一致性及相互之间的无关联性，导致系统间互联互通梗阻，致使管理不便、工作难度增加。有鉴于此，通过云平台把这些资源放在一起，建立统一的标准，进行有效管理，通过使用标准的软件、硬件接口，规范的体系结构，使得系统满足用户单位自身使用需求外，还具有普遍适用性。方便系统的扩展和融合。从而达成营区人员根据自己工作和生活的需求来进行按需服务，并通过此更加有效地提高营区的安全性和保密性。

2.2 高智能化管理

智能化管理是营区建设的必由之路。目前，营区的建设离“绿色、科学、精益化管理、人与自然和谐相处”的目标还相差甚远。要实现高智能化的管理，就必须高度引入并运用多种先进科学技术手段，特别是通过云平台的建立，实现对营区的实时监控，确保人员、车辆、仓库的有效管理，防止意外事件的发生。同时有效保证层级领导随时掌握官兵的训练情况和部队的供给情况，从已有的数据资源中进行分析，为部队的军事化演练和作战方案提供有力的数据支撑。从而实现对营区高度智能化的管理。

2.3 實时资源共享

通过云平台的建立，将服务器、网络、存储、计算等资源结合到一起，在基础层和平台层形成适合于营区的应用服务软件的终端层。保证营区资源实时共享。营区官兵通过各种先进的技术将军事训练、政治工作、日常办公、部队管理等资料上传到云平台，达成资源实时共享，供各部门的官兵进行相互学习和借鉴，各级领导也可通过平台实时有效适时调整布署，开展各项工作。

2.4 开放扩展，高效节能

通过建立采用标准数据交互接口，全面支持当前受到普遍支持的开放标准，保证系统能够与其它平台的应用系统、数据库等相互交换数据并进行应用级的互操作性和互连性的云计算服务平台体系架构，对营区的核心业务进行迁移，将现有的营区管理系统集中到一起，在云平台上实施软件二次开发应用，降低维护和升级多管理系统所需的费用。进而实现减少软件前期开发费用、开发的时间、提高官兵工作效率，增强系统软件重用、复用和扩展功能。

3 基于云计算的智慧营区的服务架构

3.1 智慧营区的服务架构体系

云计算，大数据等新技术的出现，逐步改变着军营的生活和管理方式。本文基于智慧营区的概念和原则，提出了基于云计算的智慧营区体系架构，如下图1所示，从基础设施层（Iaas）、平台层（Paas）、应用层（Saas）、传输层、终端层、云运营中心、云安全中心、云平台管理工具八个方面具体描述了智慧营区的体系架构。

3.1.1 基础设施层（Iaas）

基础设施层是整个云计算架构的基础层。通过对计算资源、存储资源、网络资源、服务器资源等物理资源进行虚拟化处理转换成虚拟资源，形成资源池。营区的云管理人员通过军用专用网络并利用资源动态管理与调度技术使用和管理这些虚拟资源。当官兵在云平台上发出请求时，这些虚拟资源就会按照官兵的需求自动组合成相应的计算资源，供官兵使用。当官兵不再需要这些资源时，这些资源就会被释放。提高了资源的可扩展性和伸缩性，具有很高的灵活性，提高了资源的利用率。它的架构如下图2所示。

3.1.2 平台层（Paas）

平台层是云平台架构的中间层，主要工作是将基础设施服务层的物理资源进行整合，为用户构建测试和部署多种应用提供一种集成环境或平台，方便用户在此基础上进行二次开发，开发适合自己的软件应用功能服务。它的架构如下图3所示。

通过构建PAAS平台，营区的工作人员可以更好的对现有的应用软件服务进行调整，并在此基础上对相应的接口进行编程，开发新的应用程序，并将新开发的应用程序部署到所使用的云服务平台上。以此来适应不断变化的业务需求，同时还能对PAAS的架构体系进行统一的标准规范，避免配置问题，降低管理成本，更好地维护平台。

3.1.3 应用层（Saas）

应用层是云计算平台的第三层，主要是通过部署多个应用软件环境来实现基础设施层资源的充分利用，为营区的官兵定制个性化的应用软件，方便工作人员的使用和管理。在智慧营区的建设中，主要用于营区的部队管理、后勤保障、军事化演练和应急指挥服务。

3.1.4 云安全中心

云安全管理中心的主要工作就是对用户的身份进行认证，保证网络的安全性，云平台中数据的安全性和保密性，通过专业平台和监测工具，及时掌握安全状态，防止病毒的入侵、网络攻击和不明身份人员的进入，为突发事件提供支撑并采取一定的措施来保护云计算平台中数据的安全性。

3.1.5 平台管理工具

平台管理工具基本上由平台配置、应用部署、用户管理、运行监控、性能优化和资源池管理等模块组成。它的功能是设置官兵的使用权限，在官兵工作的领域范围内为其设置权限，增强军队数据的保密性；对整个云平台服务进行管理，优化数据之间的调度情况，合理进行资源的负载均衡管理，提高资源的利用率；对云服务平台的安全性进行监控，防止病毒的入侵、传播和异常行为，阻止意外事件的发生。

3.1.6 云运营中心

云运营中心主要是对“服务”的管理。服务目录是云平台中资源管理的一个服务列表，管理人员可以通过服务目录增加新服务或删除原有服务，方便官兵选择适合各自工作的云服务。服务目录的管理不仅是对“服务”自身的管理，还可将“服务”通过目录的方式呈现给用户。服务质量管理是对“服务”的性能、可靠性、可扩展性、可伸缩性、动态性等进行管理。通过服务访问提供访问接口，营区工作人员就可以通过接口进入到各自所需的云计算服务中。服务监控是对整个服务流程进行监控，当服务出现故障时，可以及时处理。

3.2 体系架构中运用的相关技术及在体系架构中的应用

3.2.1 云计算

“云计算”可以从技术和管理两个方面来理解。技术方面，计算分布在大量的分布式计算机上，通过利用分布式计算、并行计算、效用计算、网格计算等传统计算方式[2]，并且结合互联网技术，使之拥有很强的计算能力，以“服务”的形式供消费者进行使用。管理方面，它是一种商业化的计算模型，通过网络可以按需付费使用虚拟化的IT资源，对资源、费用、用户等进行一系列的统筹管理和安排，使用户可以快速便捷地使用IT资源。

通过云计算平台的搭建，可以将虚拟化后的计算资源通过基础设施层、平台层和应用层三大即服务进行应用。对复杂数据和异构数据进行批处理，通过对数据进行收集、存储、分析、整理，可以提高对人员、车辆、武器装备等的管理，为后勤保障提供良好的数据支撑服务。同时，营区人员可以动态申请与自己业务有关的IT资源，更加专注于自己的业务，有利于提高工作效率和技术创新。

3.2.2 虚拟技术

在云平台中采用虚拟技术，对计算资源、内存资源、网络资源等进行虚拟化，将物理资源转换成虚拟资源，实现了资源的自动化分配，提高资源配置能力；改变了资源的供应方式，提高资源的质量；增加了资源的使用次数，充分发挥资源的价值；实现了虚拟环境与物理环境的隔离，增强了数据的安全可靠性。

智慧營区云平台的建设离不开虚拟技术。通过虚拟技术将运行在各种物理平台上的数据进行虚拟化处理后，建立了虚拟平台，对数据可以进行管理、扩展、迁移、备份，提高了资源使用率，可用性，可扩展性和可伸缩性。

3.2.3 数据挖掘

随着时代的变化，当今的社会产生了各种各样的数据，比如：数值型数据、音频数据、文本数据、网络数据、空间数据、时间数据等[3]。为了更有效的利用这些数据，就必须对数据进行挖掘和分析。数据挖掘是结合了人工智能、模式识别、搜索算法、信号处理、信号检索、可视化等技术，运用决策树、分类、聚类、神经网络等算法，对数据进行分类、聚类、分析和预测。从收集的数据中，把没有价值的和意思相似的数据去掉，保留具有价值的数据[5]，再对这些有用的数据进行挖掘、分析和归类，挖掘出数据的特征，并且对不同的数据进行比较和分析，找出数据之间的关联性和差异性，挖掘出数据的潜在价值。

智慧营区的建设，会出现大量的数据。因此，就必须使用数据挖掘技术对营区的数据进行分析，使办公区和生活区的管理更加精细化；后勤保障服务更加完善；对于营区突发事件，可以提供应急预案，防止突发事件的发生。更好的解决了营区的服务、安全、管理等问题，更加的科学合理，绿色环保。

4 云计算服务接口管理系统

云计算服务接口管理系统是为部队官兵提供将现有的所有软件平台集中到一起进行管理，并在此基础上对平台进行二次开发的一个管理系统。通过云计算服务接口管理系统，可以对人员和车辆的来往、军用物资的使用、官兵的作战等进行统一部署，实时对其进行监控，确保营区的安全和作战任务的高效完成。其主要意义包括：

4.1 对数据进行有效分析，建立一个高价值数据体系

通过利用云计算中的MapReduce工具来对各种异构数据进行批处理，对其进行分析，归类，找出共有的特征和各自的特征。营区的官兵可以通过这些数据的特征，来合理安排训练的时间、地点、方式；仓库的补给策略；演练时人员和车辆的路径规划等问题，达到高效的办公能力。

4.2 提高了资源的动态调度能力，增强了系统的冗余能力

由于云计算服务接口管理系统将现有的软件系统平台集中到一起，因此，当用户发出请求时，云平台就可以很快地对资源进行部署，当其中某个服务器出现故障时，基础设施层就会复制该服务器的数据和运行环境并通过动态资源部署在另外一个节点上建立相同的环境，从而保证服务从故障中快速恢复，增强了系统的冗余能力。

4.3 灵活部署软件应用服务

云计算服务接管理系统提供了标准的接口，为其它软件服务应用程序的移植提供了便利。同时，由于云平台的便捷性，降低了官兵使用的门槛，可以更好地在此基础上开发适合于自己工作的软件平台和软件应用服务，更加细致化地管理自己的工作。

4.4 增强营区的保密性和安全性

通过云计算服务接口管理系统，可以实时查询营区建筑的内部情况，避免发生自然灾害；对办公系统软件进行监控，防止泄密事件的发生；官兵的权限进行分层管理，确保责任到人；对油库、枪械库等重点区域进行重点关注，避免特大事故发生。

5 结束语

云计算、Web技术、数据存储技术、分布式文件系统技术等的发展，为计算机技术提供了新的发展方向。智慧营区的建设离不开先进的技术，只有在这些技术的支撑下，营区人员的工作效率才会提高，营区的建设才会更加的科学合理，绿色环保，实现智能化管理，可持续发展，人与环境和谐相处，减少了资源的浪费，并且达到资源共享的目的，实现营区更加科学和精益化的管理。

参考文献：

[1]汤兵勇.云计算概论：基础、技术、商务、应用[M].北京：化学工业出版社，2016：25-36.

[2]邹复民，蒋新华，胡惠淳，等.云计算研究与应用现状综述[J].福建工程学院学报，2013，11（3）：231-241.

[3]王梦雪.数据挖掘综述[J].软件导刊，2013，12（10）：135-137.

[4]方巍，郑玉，徐江.大数据：概念、技术及应用研究綜述[J].南京信息工程大学自然科学版学报，2014，6（5）：405-419.

[5]李平荣.大数据时代的数据挖掘技术与应用[J].重庆三峡学院学报，2014，30（151）：45-47.