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《中国科学技术大学》 2020年
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基于云平台的核安全异构数据库系统设计与实现

蔡维  
【摘要】:核安全是核能与核技术健康持续发展的首要前提,是国家安全的重要组成部分,也是核能发展的生命线。为提升我国核安全能力和水平,针对我国核安全领域科技资源分散、长期缺乏大规模集成仿真能力等问题,中国科学院核能安全技术研究所·凤麟团队在中国科学院信息化专项项目支持下,开展核安全云平台研究,旨在为核安全研究提供大规模在线集成仿真环境。核安全数据是开展核安全大规模集成仿真的重要基础。在核安全数据的研究及应用过程中,主要存在异构数据存储困难、数据收录完备度校验困难、数据资源分散且增长迅速三个问题。核安全数据具有数据资源分散、数据类型多样的特点,如何实现异构数据的统一存储,并在此基础上针对跨学科、跨领域数据进行检索是实现核安全数据高效存储、检索与应用的关键问题;核安全异构数据类型繁多,学科领域跨度大,数据管理及应用过程中如何快速掌握数据库内已收录数据情况,分析已收录数据的覆盖范围,评估已收录数据的完备度是数据库管理人员面临的另一难题;核安全数据资源分散且资源类型和数量会随着核安全研究的不断推进而不断扩张,如何实现资源整合并保证系统的灵活扩张,提供稳定可靠的数据服务是系统设计过程中面临的主要问题。针对以上问题,本文基于核安全云平台设计并研发了核安全异构数据库系统,实现对多源异构核安全数据的统一存储并提供跨库检索服务。发展了数据完整度校验方法,实现数据资源智能化管理,同时针对不同应用场景设计了对应的系统部署方案,保证系统的拓展的灵活性和服务健壮性。本文主要研究内容包括:(1)针对核安全数据多源异构、难以统一存储、跨库检索不便的问题,开展了核安全异构数据一体化存储方案研究,解决核安全研究所需的结构化、半结构化、非结构化等异构数据的统一存储问题,实现多源异构数据的一体化存储,在此基础上开发实现数据跨库检索功能,为核安全云用户提供“一站式”数据服务。(2)针对数据覆盖面广,难以把握数据收录现状,缺乏数据收录完备度分析方法的问题,发展了数据收录完备度分析方法,实现数据收录的快速全局分析。并以核数据为分析对象,开发了核数据完备度自动化分析工具,实现了核数据的自动化入库与自动化完备度校验功能。(3)为解决数据分散的问题,采用MVVM(Model-View-ViewModel,模型-视图-视图模型)模式设计了核安全异构数据库系统,并实现原型系统开发,提供一体化数据服务。同时为解决数据类型、资源总量增长迅速问题,系统设计阶段针对不同应用阶段设计了多场景负载均衡方案,保障系统扩张的灵活性,提高数据服务的稳定性。通过部署测试,验证了本文设计的核安全异构数据库系统中多源异构数据存储及检索方案的有效性,收录整理了核数据、材料数据、部件模型、法律法规等多学科、多领域的核安全异构数据,并提供跨库检索服务,为核安全云应用及平台用户提供多领域一站式数据服务。
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