基于网格的农业科研仪器设备共享方法研究
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摘要
我国农业领域的各研究单位在长期的科研活动中购置了很多农业科研仪器设备,但是其利用率和共享率都不高,使得其他科研单位进行重复性的仪器购置和科研工作,造成了人力、物力和财力的浪费,而且大大延缓了农业科学研究的速度。如何实现农业科研仪器设备的有效共享,如何保证可靠及时的服务,如何实现农业仪器设备的远程操作等等都应该进行研究。
农业科研仪器设备共享利用信息技术为一定范围内的仪器设备提供共享平台,其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化,其基本特征是开放、共享、交互、协作。而网格技术正好可以提供这样的环境,使各种设备资源可以达到开放、共享、交互和协作,并且网格技术也是从此角度出发来解决实际问题的,所以网格技术可以为农业科研仪器设备共享提供新的技术途径。
本文正是从这个角度出发来展开如何利用网格技术实现农业科研仪器设备共享的方法研究。本文首先阐述研究背景,并分析和研究了国内外的仪器设备共享现状,说明对农业科研仪器设备共享方法的研究意义;然后分析和研究了网格的基础理论和当前两种网格体系结构,深入分析OGSA开放网格服务体系结构和网格服务,研究OGSA的关键技术Web Service和Globus Tookit,并对GT4进行了研究;接下来分析国内外仪器设备共享的特点与相关技术,结合OGSA的优势,提出农业科研仪器共享体系结构ASAO,该体系结构有四层,即应用层、中间层、服务层和资源层,应用层包括所有参与的应用程序,中间层包括GT Core、网格服务接口和网格服务管理与发现,服务层包括资源层的仪器Grid Service、运行和管理每个网格服务容器,资源层包括各种农业仪器设备资源及其设备模型库、仪器设备的基本信息、仪器设备的动态信息,并在此基础上研究共享实施方法,如何封装农业科研仪器设备资源,如何注册网格服务,如何发现网格服务,如何调用网格服务;最后设计和实现ASAO的原型系统,以XSP5C电脑显微镜作为设备资源,研究如何实现网格服务的创建、部署、发现和调用。对系统进行总体设计,提出总体设计目标,并对网格节点设计和网格主节点设计进行阐述;介绍系统的实现,包括系统开发环境的配置,网格节点开发的实现步骤和开发与实现网格主节点;详细说明系统的运行流程,并用示例验证该系统,从而验证农业科研仪器设备共享体系结构ASAO与共享实施方法的有效性和可行性。
Many research departments in agriculture domain purchase a lot of agricultural scientific research apparatus in the past long-term R & D activities, but the utilization and sharing rate of the apparatus is not high. As a result, other research departments repetitively purchase the apparatus for scientific research, which wastes a lot of human, material and financial resources and greatly slows the pace of agricultural scientific research. So it should be studied on how to impove the sharing of agricultural apparatus, how to ensure agricultural apparatus reliable and timely services, how to get long-range agricultural apparatus operations and so on.
The agricultural scientific research apparatus sharing provides a certain range of apparatus sharing platform by using information technologies. The basic characteristics of platform are opening, sharing, interactive and cooperation and the techniques are related with digital,network, intelligent and multi-media. The grid can provide just such an environment, in which all apparatus resources can be opening, sharing, interactive and collaborative to solving the above problems. So the grid technology may be used for the sharing of agricultural research apparatus. This paper tries to find a method which can provide a serial of the techonolgies to make the agricultural research appatatus be shared through the grid technology.
This paper firstly describes the background of research, and analyses and researches the state of art of the domestic and foreign apparatus sharing research. Secondly, it analyses the grid and its architecture, and makes a further study on Open Grid Services Architecture and grid services. It also researches the key techniques of the OGSA, such as Web Service and Globus Toolkit, and the toolkit of OGSA, GT4. Thirdly, it proposes a sharing architecture, Agricultural Scientific research Apparatus based on OGSA (ASAO), according to the characteristics of apparatus sharing and related techniques with the advantages of OGSA. The ASAO has four tiers including application tier, middle tier, service and resource tier. Based on the ASAO, the paper studies the sharing methods, including how to package the agricultural scientific research apparatus resources, how to register grid services, how to discovery grid service and how to call grid services. Lastly, it designes and realizes the system prototype of ASAO, using XSP5C computer microscope as an apparatus resource, and then studies on how to create, deploy, discover and call grid services. It proposes the system’s overall view and designes the grid nodes and grid master node. It describes the implement of the system, including the allocation of system development environment, the development of grid node , the development and implement of grid master node. It details the process of the prototype system and uses an example to valid the system, which proves that the agricultural scientific research apparatus sharing architecture and the sharing methods are effective and feasible.
农业科研仪器设备共享利用信息技术为一定范围内的仪器设备提供共享平台,其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化,其基本特征是开放、共享、交互、协作。而网格技术正好可以提供这样的环境,使各种设备资源可以达到开放、共享、交互和协作,并且网格技术也是从此角度出发来解决实际问题的,所以网格技术可以为农业科研仪器设备共享提供新的技术途径。
本文正是从这个角度出发来展开如何利用网格技术实现农业科研仪器设备共享的方法研究。本文首先阐述研究背景,并分析和研究了国内外的仪器设备共享现状,说明对农业科研仪器设备共享方法的研究意义;然后分析和研究了网格的基础理论和当前两种网格体系结构,深入分析OGSA开放网格服务体系结构和网格服务,研究OGSA的关键技术Web Service和Globus Tookit,并对GT4进行了研究;接下来分析国内外仪器设备共享的特点与相关技术,结合OGSA的优势,提出农业科研仪器共享体系结构ASAO,该体系结构有四层,即应用层、中间层、服务层和资源层,应用层包括所有参与的应用程序,中间层包括GT Core、网格服务接口和网格服务管理与发现,服务层包括资源层的仪器Grid Service、运行和管理每个网格服务容器,资源层包括各种农业仪器设备资源及其设备模型库、仪器设备的基本信息、仪器设备的动态信息,并在此基础上研究共享实施方法,如何封装农业科研仪器设备资源,如何注册网格服务,如何发现网格服务,如何调用网格服务;最后设计和实现ASAO的原型系统,以XSP5C电脑显微镜作为设备资源,研究如何实现网格服务的创建、部署、发现和调用。对系统进行总体设计,提出总体设计目标,并对网格节点设计和网格主节点设计进行阐述;介绍系统的实现,包括系统开发环境的配置,网格节点开发的实现步骤和开发与实现网格主节点;详细说明系统的运行流程,并用示例验证该系统,从而验证农业科研仪器设备共享体系结构ASAO与共享实施方法的有效性和可行性。
Many research departments in agriculture domain purchase a lot of agricultural scientific research apparatus in the past long-term R & D activities, but the utilization and sharing rate of the apparatus is not high. As a result, other research departments repetitively purchase the apparatus for scientific research, which wastes a lot of human, material and financial resources and greatly slows the pace of agricultural scientific research. So it should be studied on how to impove the sharing of agricultural apparatus, how to ensure agricultural apparatus reliable and timely services, how to get long-range agricultural apparatus operations and so on.
The agricultural scientific research apparatus sharing provides a certain range of apparatus sharing platform by using information technologies. The basic characteristics of platform are opening, sharing, interactive and cooperation and the techniques are related with digital,network, intelligent and multi-media. The grid can provide just such an environment, in which all apparatus resources can be opening, sharing, interactive and collaborative to solving the above problems. So the grid technology may be used for the sharing of agricultural research apparatus. This paper tries to find a method which can provide a serial of the techonolgies to make the agricultural research appatatus be shared through the grid technology.
This paper firstly describes the background of research, and analyses and researches the state of art of the domestic and foreign apparatus sharing research. Secondly, it analyses the grid and its architecture, and makes a further study on Open Grid Services Architecture and grid services. It also researches the key techniques of the OGSA, such as Web Service and Globus Toolkit, and the toolkit of OGSA, GT4. Thirdly, it proposes a sharing architecture, Agricultural Scientific research Apparatus based on OGSA (ASAO), according to the characteristics of apparatus sharing and related techniques with the advantages of OGSA. The ASAO has four tiers including application tier, middle tier, service and resource tier. Based on the ASAO, the paper studies the sharing methods, including how to package the agricultural scientific research apparatus resources, how to register grid services, how to discovery grid service and how to call grid services. Lastly, it designes and realizes the system prototype of ASAO, using XSP5C computer microscope as an apparatus resource, and then studies on how to create, deploy, discover and call grid services. It proposes the system’s overall view and designes the grid nodes and grid master node. It describes the implement of the system, including the allocation of system development environment, the development of grid node , the development and implement of grid master node. It details the process of the prototype system and uses an example to valid the system, which proves that the agricultural scientific research apparatus sharing architecture and the sharing methods are effective and feasible.
引文
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