现代舰船运用云计算有关问题的探析

吴作栋　金永明　郭煜

摘 要 时下，“云计算”正在成为信息技术产业发展的战略重点，全球的信息技术机构都在纷纷向云计算转型。与传统的网络应用模式相比，“云计算”的优势在于虚拟化技术、动态可扩展、按需部署、高灵活性、可扩展性和可靠性高、性价比高等。本文在介绍云计算的基础上，探讨了“云计算”在舰船远程实时监控系统中的应用、“云计算”平台在舰船数据融合中的应用、“云计算”在舰船网络负载均衡中的应用等内容。

关键词 舰船;云计算;应用

1概念

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒钟）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。现阶段所说的云服务，已不单是一种分布式计算，而是分布式计算、效用计算、负载均衡、并行计算、网络存储、热备份冗杂和虚拟化等计算机技术混合演进并跃升的结果[1]。

2现代舰船中运用云计算的有关应用问题

2.1 云计算在舰船远程实时监控系统中的应用

随着现代信息技术的发展，舰船监控系统也朝着数字化、智能化及信息化发展，同时随着监控数据的急速增长，如何实时从海量监控数据中挖掘出有效信息，是现代舰船远程实时监控系统的关键。云计算平台利用分布式架构﹑云存储及并行计算技术，在大数据信息处理效率方面具有很大的优势。

现代化监控系统需要处理海量的图像信息，从中选取出有效信息，传统的单中心处理架构已越来越不能满足现代舰船远程监控系统对于实时性能的要求，需要在架构及处理算法上进行改进。由于并行计算﹑分布式系统等信息领域技术的发展，基于云计算平台的数据处理架构成为现代大数据处理平台的主要技术，其原理是利用虚拟化技术把分布在不同地方的计算资源按照一定的逻辑进行组合，并利用并行计算理论将程序进行分解，合理分配至各逻辑资源。比如，基于Hadoop分布式的海上舰船远程实时监控系统，分为3层：①最底层的数据存储利用分布式的存储架构来保存舰船远程实时监控系统大量的视频采集数据，同时为上层提供交互式查询入口。②中间层是整个系统的核心，用来处理海量的监控数据，基于分布式计算资源处理具体算法的处理。利用数据库接口与存储层获取数据，同时为上层提供信息输出结果。③上层应用主要面向用户，为不同的用户展示所需信息。

基于云平台的舰船远程监控系统，主要是为了解决大数据的分布式处理及并行计算，要求具有良好的实时性、大规模并发性及快速查询性等特点，同时还需具有良好的扩展性。

2.2 云计算平台在舰船数据融合中的应用

随着航运业的飞速发展及智能舰船技术的广泛使用，舰船管理系统中的数据和数据种类以前所未有的速度增长。目前舰船管理系统在大数据的管理、分析以及查询效率等方面面临困境。大数据具有数据量大、数据类型多样、低价值密度的特点。海量数据处理效率成为充分发挥大数据优势的关键。云计算技术凭借其稳定高效的计算能力被广泛应用于大数据处理。数据融合技术能够实现异构数据的融合，提高信息共享和处理效率。

基于云计算平台的舰船数据融合系统的整体架构，在系统逻辑上大致由用户接口层、核心功能层及云平台层3个部分组成。①云平台层主要有服务器集群和分布式数据库MongoDB组成，为上层提供云计算框架的硬件基础。该层实现的功能主要是完成与外部数据的交互，完成系统内分布式数据的处理和保存，以及根据上层的需求提供相应的数据。②核心功能层主要包括高层次模块设计和算法模块的实现。高层次模块由数据预处理、本体构建融合，网络关系分析等模块组成。③用户接口层主要功能包括两部分，一个是通过界面完成和用户之间的交互，另一个是根据用户的需求提供可视化的服务。

目前舰船管理系统在大数据的管理、分析以及查询效率等方面面临困境。大数据具有数据量大、数据类型多样、低价值密度的特点，同时，大数据还存在的一个问题是空前复杂的数据异构性。如何充分发挥大数据优势的关键点是海量数据处理效率。云计算技术能够利用低廉的设备构成计算和存储集群，获取稳定高效的计算能力，云计算技术被广泛应用于大数据处理。数据融合技术能够实现异构数据的融合，可以提高信息共享和处理的效率。

2.3 云计算在舰船网络负载均衡中的应用

舰船网络中大量的服务器之间需要负载均衡技术来提高计算效率、减小任务响应时间和降低资源开销。云计算使得负载均衡不同于集群服务器，负载均衡是云计算中的关键技术之一，将云计算任务分发到不同的节点上，从而达到了减小任务响应时间、提高鲁棒性的目的。①在应用云计算进行舰船网络负载均衡测试中，除了服务CPU等硬件指标外，任务的队列、任务规模等都会影响到任务调度和任务响应时间。②通过云计算将不同的服务器接入，然后需要一台服务器作为本地调度器，通过调度器对任务进行分配，管理站点内的服务器负载，其过程为： 当站点接收到发送的任务请求，调度器会将此任务备份，然后通过远程将任务分发到指定的站点，在这个过程中调度器会根据有效邻节点来接收任务。③利用CloudSim云计算平台进行舰船网络负载均衡实验仿真，主要的评价指标是云計算系统中任务调度次数、完成任务的响应时间[2]。

3结束语

信息时代，互联网、大数据、云计算、区块链等技术对现代船舰的工业技术革命、装备与性能的提升等都带来一定的冲击，一定程度上说，现代舰船运用云计算是必然的趋势，通过科学的规划与创新，云计算一定可以在现代船舰更多的领域发挥作用和效能。

参考文献

[1] 赵德福.基于云计算的船舶动态监控系统设计[J].舰船科学技术，2014，36（12）：120-124.

[2] 董双双.海面分布式传感器多信息融合技术[J].舰船科学技术，2015，37（4）：169-172.