云计算架构下的安全生产应急预测预警系统的应用

云计算架构下的安全生产应急预测预警系统的应用

公共安全是国家安全的重要组成部分，是经济和社会发展的基本保证。党中央、国务院高度重视突发公共事件应急管理工作，建立了公共安全应急技术保障体系，加强了在公共安全应急风险评价、监测监控、预测预警、动态决策、综合协调等能力，提升了国家应对突发公共事件能力。我国政府也重视在突发公共事件应急管理中应用现代科学技术，加快一些成熟的技术在应急管理中得到广泛应用。云计算就是其中一种先进和成熟的技术之一。

云计算概念出现在2007 年底，云计算架构由庞大的计算机群组成，这些计算机群由分布在不同的计算任务资源池组成，并且可以允许每个使用者申请并取得相应的计算能力，存储和各种软件服务，由于IBM、Google、亚马逊等机构的成功应用，已逐步进入信息化的实践。云计算也是计算机行业中较先进的信息技术，“虚拟化”、“网格计算”、“平台即服务”等一系列技术的迅猛发展，也将加快该技术在公共安全应急管理上的运作步伐。

本文主要说明云计算在安全生产应急预测预警系统的应用，包括技术架构、功能模块和应用流程。

1.云计算的概念、架构和特点

1.1 云计算的概念

目前，云计算没有统一的定义。一般情况下，云计算（Cloud Computing），就是并行式（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的进一步扩展，主要通过大量计算机集群的计算处理能力和存储能力，将用户待处理的各种计算任务和存储服务，提交到众多计算机所组成的庞大系统，经分析、计算和存储，最后将实现结果反馈给用户。云计算实现的相关技术包括虚拟化技术、Web服务、SOA 技术、并行编程模型等。

1.2 云计算体系架构

云计算体系结构一般分为三层，分别为：（1）基础设施层。也可以说是物理资源层，主要包括计算资源和存储资源，包括计算机、存储器、网络设施、服务器等。整个基础设施也可以作为一种服务项向用户提供，即IaaS（Infrastructure as aService）。IaaS 向用户提供的不但包括虚拟化的计算资源和存储，还包括外部用户访问使用的网络带宽等。（2）平台资源层。在基础设施之上的是平台资源层，该层是整个云计算体系的核心层，平台资源层是将相同类型的资源同构或组合成为资源池，包括存储资源池、计算机资源池、网络资源池、数据资源池、软件资源池等。包含云计算系统中的资源管理、部署、分配、监控管理、

分布式并发控制、安全管理等。平台资源层为应用程序开发者提供了并行开发环境，开发者不关心应用运行时所需要的资源，平台资源层提供应用程序运行、存储及维护所需要的所有平台资源。也可以把平台资源当作服务称之为Paas（P1atform as a Service）。（3）应

用服务层。它是面向用户提供简单的软件应用服务以及用户交互接口等，把软件当作服务称之为Saas（Software as a Service）。

1.3 云计算的特点

云计算具有以下特点：

（1）虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。正在这种虚拟化技术，单个服务器可以支持多个虚拟机运行多个操作系统和应用，从而大大提高服务器的利用率。

（2）规模化整合。云计算一般都要求具有相当大的规模，例如Google 云计算已经

拥有100 多万台服务器。IBM、微软、Amazon、Yahoo 等的云计算平台均拥有几十万台服务器。一般而言，一个云计算中心拥有数百上千台服务器，这样才能达到规模计算能力。

（3）高可靠性。云计算使用了多副本容错技术、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

（4）高可扩展性。云计算规模可以动态调整和伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

（5）按需服务。云计算是一个庞大的资源池，使用者可以根据需要来进行购买；如同自来水、电、煤气。

（6）成本低。由于云计算架构可以采用大量的节点来构成云，而每个节点的成本是极其廉价。云计算的集中式管理和通用性使资源无需负担昂贵的数据中心管理成本，因此用户可以充分享受云计算的低成本优势。

2.云计算支持安全生产应急预测预警系统的可行性

2.1 云计算的市场应用状况

由于云计算概念已经在业界内广泛响应，并且云计算应用已经有一种迅速扩大的势头。其成功的案例还是非常多，如国外的亚马逊的Web Services 服务、Google 的搜索服务。

在国内有百度、腾讯等知名企业都在用云计算扩展服务。还有一些专业的超级计算中心，在采用云计算技术提供计算资源和存储空间出租、托管等服务，如成都云计算中心、中国国家超级计算天津中心等。

2.2 安全生产应急预测预警系统的特点

对于安全生产应急预测预警系统，有两个核心组成，第一是数据采集系统。第二是应

急预测预警模型和推演。预测过程首要就是信息监测和数据采集，信息检测的范围大致包括气象数据、地震数据、交通数据、疫情数据、水文数据、环境、特大事件和重大事件等。这些都需要通过一个统一接口，统一标准汇总过来。同时，这些数据信息要输入到应急预测预警模型，根据大量计算获得相关预警结论。云计算架构的开发性和超强计算力正好可以支持这一切。

2.3 国家和政府的支持

现在很多国家和政府也提出了“云优先”发展战略，如美国政府就要求政府部门开展整合数据中心行动，通过集中购买政府云的服务产品，从而形成为政府机构给全社会提供一站式IT服务环境。我国成都云计算中心是国内首家商业运营的规模化云计算中心，中国国家超级计算天津中心的建设目标也是为企业和科研院所提供高性能计算服务。

3.基于云计算架构的安全生产应急预测预警系统

3.1 系统概述预测预警系统是保证应急管理尽量不进入启动阶段的重要机制，通过对可能导致事件的风险源识别和风险初步评估，将获取信息进行汇总，可以得到描述事件的指标与参数，并且对事件的发生、发展与演化有了基本的了解。根据这些已经掌握的信息，进行综合研判，对是否发布预警进行决策。若前面阶段反映的信息显示事件已经达到了需要预警的程度，就对预警等级进行核定并将预警结果输出，提醒相关部门做好突发事件的应急准备。

3.2 云计算技术架构

将基于云计算的安全生产应急预测预警系统的系统架构分为四层，即云基础设施层、云计算平台层、业务服务层和业务应用层，这些层级的关系如图1 中框内所示。