1云物资概述
城市防汛物资通常被分为三类,即基础设施(包括滞洪区,防洪堤,水坝等),防汛设备(包括水泵,起重机,发电机等),防汛材料(包括沙袋,帐篷,救生衣等)。目前大部分的城市防汛物资是由不同的专业技术部门人工管理。不同部门间的协调工作会不仅降低了管理的效率,而且还可能造成严重的管理错误,这个问题已经成为进一步提高城市防汛效率的重大障碍。云物资指的是物资具备识别,感应,通信,推理,执行的能力,且同时其数据和状态能被存储,升级和控制,并通过云与各终端共享 数据。从本质上来说,云物资包括硬件和软件部分。其概念模型如图1所示。硬件部分是由实体物资和智能设备模块相连接而成。通过在实体物资上安装可实现智能化的设备(如Auto-ID,传感器,通信模块,微处理器,制动器等),传统的实体物资就可以成为能够被唯一识别的,可感知环境的,互相通信的,自主决策的智能主体。随着信息技术的进步,特别是集成电路和嵌入式技术的迅猛发展,智能设备的价格更低廉,体积更小巧,功能更强大。云物资的软件部分指得是控制智能主体的终端,其对外部环境中表现出云服务特性。云物资终端可根据所收集到的实时数据执行决策,不但可以通过云来共享和管理数据,而且能够处理不同数据平台上的数据,并以多种方式访问,使得管理上更加灵活。
2云物资管理平台
在城市防汛背景下建立的云物资管理平台的一般结构如图2所示。在该管理平台包含三个层级:基础设施服务(IaaS),平台服务(PaaS)和软件服务(SaaS)。IaaS为PaaS提供了大量可扩展的虚拟资源,其主要由云物资中的智能物资组成,包括智能基础设施,智能设备和智能材料。网关操作系统(GOS)是IaaS的另一个重要组成部分,其主要作用是将实体资源(如智能物资)虚拟化为数字化资源,本质是一个可连接服务器和移动终端之间的系统。GOS通过有线或无线连接一系列的智能设备,将所有已连接的智能物资整合为虚拟资源,使其在云服务器上可被访问和调用。云物资主体和实时数据被分别存储在PaaS层的云物资终端和云数据库中。同时,基于IaaS层提供的数字化资源,PaaS提供不同场景的独立服务,如云物资终端管理服务,数据分析服务和工作流管理服务。这些服务的作用是对于各类云物资终端的操作进行基本的管理,从大量的实时数据中挖掘有用信息,支持云物资的工作流管理。在顶层结构中,SaaS层包含了基于PaaS所提供的数据的不同应用。这些应用使得城市防汛管理的过程大大简化。用户可以通过该层所提供的城市防汛探测器来轻松的进行决策。如城市某处出现汛情,用户只需要设定防汛的工作属性,系统就可以层级传递数据,调集防汛物资,同时调度防汛设备对现场情况进行监控。的数量和优先等级,最后对防汛工作的效果自动进行评估,并根据这些监控数据优化系统参数,从而得到最优的防汛效果。
3云物资主体
云物资主体在本质上是一个基于云的移动终端,其作用是表示数字化的智能物资。总结起来有三个主要特征。首先,云物资主体具备统一的即插即用接口,是一个高度抽象化的概念,可以使各种智能物资被统一的管理;云物资主体的第二个特点是智能化,被认为是云物资的中枢神经;第三,云物资主体应当具有可移动性,支持移动的智能设备的管理,促进各终端之间的共享。云物资主体包括八个部分:物资名称、坐标、通信语言、物资属性、服务信息、调度信息、工作时长和经验集。所有已连接的智能物资被提取出上述信息后,被表示为主体上的独立条目,在基于云的环境中单独运行。其中,物资的参数和模型被表示为属性信息,而功能和行为被描述为服务信息。为了实现该功能,就要对各种云物资进行抽象表示。为实现主体智能化,本文采用了一种基于效果反馈的决策进化方法。其工作逻辑流程如图3所示。在图中,云主体不断的从实时环境中得到实时数据,并向决策模块发送抽象的事件状态。根据这些状态信息,主体根据现有决策准则,得出需要执行的动作。与此同时,主体同时不断获取执行动作之后客体环境的变化,并评估所执行动作的效果,最终根据评估效果,进行必要的自我调节,改进决策准则,从而形成反馈闭环控制,使其能够鲁棒的适应动态的工作环境。云物资主体另外一个需要实现的特性即为可移动性。在城市防汛工作中,物资的工作环境往往是变化且不可预测的。除此之外,由于防汛工作的特殊性,通信并不能保证时时畅通。为了能够在物资的移动过程中提供连续的服务,同时也避免重复配置资源,云物资主体应当被开发成可以灵活的在云和GOS之间切换的系统。云物资的移动流程为:在发送端,应当在断开连接之前记录有关物资的移动信息,包括物资状态(当前的工作状态)、属性(物资属性和工作参数)、服务,并将其形成一个文件发送给云物资主体;当通信恢复时,应当首先对相应的物资传送该文件,相应的设备根据文件中的信息进行初始化并恢复之前的工作状体,这样就可以使得设备接着断线前的工作继续工作。
4结语
在防汛工作中需要涉及大量的物资设备,对其进行有效的管理至关重要。为了更加有效的管理这些物资,本文对云技术在城市防汛工作中的应用进行了探讨。通过结合各种信息技术,分别从软、硬件的角度定义了管理系统,使其能够远程控制、自主决策和信息共享,可以作为未来建立基于云技术的防汛系统的参考。然而在实际的防汛工作中仍有许多问题本文没有解决,包括成本、隐私性、安全性等,这也是今后研究工作的主要方向。
作者：李浩宁 钱煜哲 单位：天津市水务局信息管理中心
