海洋药用生物资源量异地协同计算系统设计

黄国富，王 海

（青岛农业大学，山东 青岛 266109）

0 引 言

我国的海洋面积非常辽阔，丰富的海洋生物资源可以有效弥补陆上生物资源的供给不足问题，在海洋药用生物资源的快速增长趋势下，相关研究人员在解决生物资源量复杂问题时必须借助强大的分析工具和参考数据，但是同时也导致海洋药用生物资源量在异地协同计算上出现难以解决的难题[1]。如今，国内外都非常重视海洋生物资源的保护和利用，尤其是生物资源量协同计算系统方面，很多发达国家都建立了与之对应的资源量计算系统，美国有史以来就重视海洋生物资源量的调查研究工作，并利用一些软件技术作为支撑，建立一个包括海洋动物和植物的生物资源异地协同网络[2]。国内一直以来都重视海洋生物资源的保护工作，尤其是海洋药用生物资源的保护工作，为此还设立了与海洋药用生物资源相关的科技攻关项目，使国内海洋药用生物资源在保存和收集方面提前进入到国际行列中[3]。

陈碧云等人以电力系统运行方式的计算数据为基础，来实现电力系统多级调度机构的异地并行进行协同计算，阐述了电力系统运行方式计算协同系统的功能结构，针对人机可视化系统、仿真分析系统、基础平台系统、数据接入系统以及计算系统，分别提出对应的功能设计方案，并将该系统应用到电力系统的实际运行中，结果显示该系统具有良好的应用效果[4]。李尚琪等人针对国家生物物种资源管理工作的需求，将GIS 应用到了国家生物物种资源信息系统设计中，系统的整体架构包括4 个子系统。在该系统的基础上，用户可以对国家物种资源信息进行采集、管理和查询，利用预测模型分析物种资源信息的分布格局特征，测试结果显示，该系统的应用性能更强[5]。

基于以上背景，本文设计海洋药用生物资源量异地协同计算系统，从而提高海洋药用生物资源量异地协同计算性能。

1 海洋药用生物资源量异地协同计算系统硬件设计

1.1 海洋药用生物资源量异地协同计算适配器设计

在海洋药用生物资源量异地协同计算系统的硬件设计中，为了避免出现海洋药用生物资源数量激增的现象，研制出一种通用的海洋药用生物资源量异地协同计算适配器，主要是针对海洋药用生物资源量的数据类型，而并不是对海洋药用生物资源量的数据本身进行适配[6]。这样，来自不同区域的同一类海洋药用生物资源数据就可以通过同一个适配器整合到海洋药用生物资源量异地协同计算适配器中，从而减少了系统硬件端的适配器数量[7]。海洋药用生物资源量异地协同计算适配器工作电路如图1 所示。

图1 适配器工作电路

海洋药用生物资源量异地协同计算适配器将从生物资源配置文件中读取对应的属性和参数，产生对应的生物资源实体指向该数据，以源数据配置为驱动的适配器，可以有效避免硬编码出现的可能性。

1.2 数据整合模块设计

当海洋药用生物资源量异地协同数据由适配器整合到海洋药用生物资源量异地协同计算系统中以后，就会立即被传输到数据整合模块中。数据整合模块的硬件架构如图2 所示。

图2 数据整合模块硬件架构图

数据整合模块由基于XML 文件的海洋药用生物资源实体模板、SQL 检索以及提取逻辑，通过一定的调配和解释来构建海洋药用生物资源量实体的JXP 处理器。基于XML 文件的可扩展性和XML 文件数据结构的灵活性，用户侧可以非常轻松地对海洋药用生物资源实体结构进行参数设置。针对一些SQL 索引信息、访问逻辑结构信息以及如何从数据源中提取的信息，都可以在海洋药用生物资源配置文件中读取[8]。

海洋药用生物资源量异地协同计算系统可以充分利用海洋药用生物软件和数据库资源，提高海洋药用生物资源量异地协同计算能力，属于一种开放式的集成体系，用户只需要在前端界面对工作流进行定义，就可以实现海洋药用生物资源量数据的调入，便于异地协同计算[9]。

以上为了避免出现海洋药用生物资源数量激增的现象，利用海洋药用生物资源量异地协同计算适配器工作电路，设计海洋药用生物资源量异地协同计算适配器，通过设计数据整合模块架构，分析了数据整合模块的作用，完成数据整合模块的设计，实现了系统的硬件设计。

2 海洋药用生物资源量异地协同计算系统软件设计

2.1 评估海洋药用生物资源量

海洋药用生物资源量的评估包括物质量评估和价值量评估，物质量的评估采用具有经济价值的海洋药用生物资源量进行评估，主要包括一些海洋生存的鱼类、贝类、藻类、甲壳类等海洋药用生物[10]。这种分类方式主要考虑到海洋药用生物资源的种类。评估海洋药用生物资源的物质量应该采用近5 年以来的海洋药用生物资源调查报告，还可以利用海洋渔业资源的调查与评估[11]。

海洋药用生物资源量的价值量评估是采用市场上的价格来进行评估的，价值量评估公式为：

式中：VL表示海洋药用生物资源量的价值；QLi表示第i类海洋药用生物的资源量；i代表海洋药用生物资源的种类数；PLi表示海洋药用生物资源的平均市场价格。

评估某一年的海洋药用生物资源量时，如果有一部分海洋药用生物资源要素不能获得同一年的价格或成本，那么就要采用前一年或后一年的价格和成本来代替[12]。对于海洋药用生物资源中用于制作中药和西药的那一部分，价格应该采用消费价格指数来进行修正[13]，修正的公式为：

式中：PP1表示待修正的海洋药用生物资源的价格；PP2表示相邻年份的海洋药用生物资源的价格；CPI1表示待修正的海洋药用生物资源的消费价格指数；CPI2表示相邻年份的海洋药用生物资源的消费价格指数。

对于海洋药用生物资源用于保健品生产和医用化妆品的那一部分，价格和成本应该采用生产价格指数来进行修正[14]，修正公式为：

式中：PC1表示待修正的海洋药用生物资源价格或成本；PC2表示相邻年份的海洋药用生物资源价格或成本；PPI1表示待修正的海洋药用生物资源的生产价格指数；PPI2表示相邻年份的海洋药用生物资源的生产价格指数。

接下来通过调整海洋药用生物资源量的评估价值，来实现海洋药用生物资源量的评估，将某一年的海洋药用生物资源价值修正作为价格水平，利用生产价格指数和消费价格指数，将海洋药用生物资源的价值进行递推修正，公式为：

式中：V1表示修正后的海洋药用生物资源的价值；V2C表示修正价值用于消费的部分；V2P表示修正价值用于生产的部分。

利用海洋药用生物资源量的价值量评估，分别采用消费价格指数和生产价格指数，修正了海洋药用生物资源的价格和成本，最后通过调整海洋药用生物资源的评估价值，完成了海洋药用生物资源的评估，接下来通过建立海洋药用生物资源量数据库，来实现海洋药用生物资源量的异地协同计算。

2.2 建立海洋药用生物资源量数据库

在建立海洋药用生物资源量数据库之前，需要通过对生物资源量异地协同数据进行统计分析，得到确定的计算参数再对其进行精确计算[15]。

目前有关于海洋药用生物资源量异地协同计算系统的研究比较少，因此，通过整理海洋药用生物资源量异地协同数据，初步建立海洋药用生物资源量数据库，如图3 所示。

图3 海洋药用生物资源量数据库

综上所述，根据海洋药用生物资源量的物质量和价值量评估，完成海洋药用生物资源量的评估，结合海洋药用生物资源量数据库的建立，完成了系统的软件设计，实现了海洋药用生物资源量的异地协同计算。

3 测试分析

3.1 测试环境

试验测试需要满足不同用户对海洋药用生物资源量的需求，测试环境包括服务器端环境和用户端环境，具体如下：

硬件环境：采用IIS 服务器作为系统测试的应用服务器，TCP/IP 网络协议，640 GB 硬盘，1.98 GHz 中央处理器，搭载1 000M 局域网，选择主频1.8 GHz、内存512 MB、80 GB 硬盘、100M 网卡的用户端主机。

软件环境：服务器端采用Windows Server 2003 操作系统，Microsoft IIS 6.0 的网络服务器，Oracle 10g 数据库管理系统，用户端采用Windows XP 操作系统，IE6.0 的浏览器。

3.2 系统测试

设计完成之后的海洋药用生物资源量异地协同计算系统需要进行一些必要的测试，测试包括系统功能测试和用户需求测试，可以直接验证该系统是否满足用户的实际需求，如果海洋药用生物资源量异地协同计算系统出现任何问题，那么就需要对具体问题进行详细分析和统计，从而完善系统问题，满足用户的实际需求。

3.2.1 系统功能测试

由于有关系统测试的用例比较多，本文测试选择操作员授权登录用例进行测试，测试结果如图4～图6所示。

图4 操作员授权登录测试1

图5 操作员授权登录测试2

图6 操作员授权登录测试3

系统管理员授权登录海洋药用生物资源量异地协同计算系统是所有系统共有的一个模块，测试成功的模块可以形成一个完整的文档记录，大大提升了系统的开发效率。

3.2.2 负载测试

负载测试是在海洋药用生物资源量异地协同计算系统上增加一个压力直到预设数值，当测试时间达到预设时间或者中央处理器的使用率达到75%时，观察海洋药用生物资源量异地协同计算系统负载情况，同时记录各个参数，负载测试可以为系统的优化提供便利条件。负载测试结果如表1 所示。

表1 负载测试结果

3.2.3 压力测试

压力测试结果如表2 所示。

表2 压力测试结果

3.3 测试结果分析

在系统的功能性测试过程中，结果显示，海洋药用生物资源量异地协同计算系统的每一个模块都可以正常运行，可以实现不同用户对海洋药用生物资源的需求；在海洋药用生物资源量异地协同计算系统的可靠性方面，测试结果显示该系统具有一定的可靠性；在海洋药用生物资源量异地协同计算系统的兼容性方面，结果显示，该系统不仅可以支持Windows XP 操作系统和Windows 7 操作系统，还可以对原有的操作系统进行升级后使用，具有良好的兼容性；在海洋药用生物资源量异地协同计算系统的易用性方面，用户在进行具体操作时，可以对系统内部的海洋药用生物资源进行查阅、修改、编辑以及删除等操作，具有简便性，当用户输入系统语言时，还会显示出相应的提示音，便于用户理解。

4 结 语

本文提出海洋药用生物资源量异地协同计算系统设计，通过海洋药用生物资源量异地协同计算系统的硬件设计和软件设计，实现了海洋药用生物资源量的异地协同计算。测试结果显示，该系统可以满足不同用户的需求，具有较高的性能。但是由于本文的研究内容有限，系统的功能设计中还存在很多漏洞，需要进一步加强和完善。