近红外光谱云计算分析系统构架与实现

《近红外光谱云计算分析系统构架与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、２０１４年８月农业机械学报第４５卷第８期ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０８．０４７近红外光谱云计算分析系统构架与实现黄华祝诗平刘碧贞（西南大学工程技术学院，重庆４００７１６）摘要：传统的近红外光谱分析系统是单机版，建模工作难度大。为了在近红外光谱分析中实现对现有光谱模型资源共享，提出利用云计算中心的高性能服务器代替单机版的主机，然后在云服务器上开发近红外光谱软件分析系统，并详细分析了近红外光谱云分析系统的构架与设计步骤。该系统可以实现近红外光谱数据的预处理、定量分析、定性分析以及光谱模型查找和光谱

2、模型转移等功能。最后以潲水油近红外光谱定性鉴别为例，分析比较了单机版和基于云计算的近红外光谱分析结果。在近红外光谱云分析系统中，对预测集５８个样品进行判别，总体鉴别正确率为８６２１％，这一结果与在单机环境下的分析结果完全一致。实验结果表明近红外光谱云分析系统具有成本低、建模方便、接入方式灵活、可实现资源共享和远程访问等优点。关键词：近红外光谱云计算光谱建模中图分类号：ＴＰ３９３０９；Ｏ６５７３３文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１４）０８０２９４０５成本低、规模大、虚拟化和良好的可扩展性等优点，引言提出将近红外光

3、谱分析系统移植到云计算中心的构近红外光谱分析（Ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，思，使得不同的研究者或不同的科研单位共享已有ＮＩＲ）技术具有快速、准确、不破坏样品等特点。目的近红外光谱模型、共享云计算基础设施平台和［１－５］［６－９］前已经广泛应用于食品、药品、农产ＮＩＲ云计算软件分析系统，实现ＮＩＲ分析的硬件和［１０－１１］品等领域的品质检测中。如测定谷物中的水软件资源共享、节省成本投入。分、淀粉、蛋白质、脂肪、糖分及食用纤维含量１云计算及其特点［１２－１３］等；检测苹果、葡萄、梨、草莓等果汁加工过程中可溶性和总固形物

4、的含量变化。ＮＩＲ还广泛应用云计算是计算机与网络技术发展相融合的产于纺织、造纸、生物化工、天体学及地理、地质学等领物，也是今后计算机与网络技术的发展趋势。目前［１５－２１］域。近红外光谱分析得到如此广泛应用主要归因于对于云计算的定义还没有统一的标准。根据两个方面：一方面，随着计算机技术的发展，ＮＩＲ逐美国国家标准与技术研究院（ＮＩＳＴ）的定义：云计算渐实现了数字化，同时ＮＩＲ光谱仪扫描速度、光谱是一种利用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问分辨率也在不断提高。另一方面，由于化学计量学共享资源池（如计算设施、存储设备、应用程序等）及其相应

5、软件的发展，使得ＮＩＲ定量和定性分析的的计算模式。云计算包括了资源池、虚拟化、动态配精度得到了提高。无论ＮＩＲ分析技术应用于何种置、效用计算、按需服务和网络服务传递等概念，使行业，都需要建立一个完整的模型。在光谱建模过得应用程序开发更加灵活。云计算核心服务通常可程中样品收集和理化检测是整个建模工作中费用以分为３个子层：基础设施即服务层（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ高、耗时最多的。不同的研究者或不同的科研单位，ａｓａｓｅｒｖｉｃｅ，ＩａａＳ）、平台即服务层（Ｐｌａｔｆｏｒｍａｓａ对同一样品进行ＮＩＲ分析时都需要重复进行样品ｓｅｒｖｉｃｅ，

6、ＰａａＳ）、软件即服务层（Ｓｏｆｔｗａｒｅａｓａｓｅｒｖｉｃｅ，收集和理化检测，从而造成硬件与软件的重复建设、ＳａａＳ）。云计算的结构如图１所示。资源利用率不高。基础设施即服务层：主要包括计算资源和存储云计算（Ｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）是分布式处理、并行资源，整个基础设施也可以作为一种服务向用户提［１４］处理和网格计算的新发展。本文结合云计算的供。平台即服务层：在基础设施之上的平台层可以收稿日期：２０１３０７２１修回日期：２０１３０８０７国家自然科学基金资助项目（３１０７１３１９）和中央高校基本科研业务费资助项目（ＸＤＪＫ２０１３

7、Ｃ１０７）作者简介：黄华，讲师，博士生，主要从事系统检测研究，Ｅｍａｉｌ：ｈｈ３１７９９１＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：祝诗平，教授，博士生导师，主要从事系统检测研究，Ｅｍａｉｌ：ｚｓｐｓｗｕ＠１２６．ｃｏｍ第８期黄华等：近红外光谱云计算分析系统构架与实现２９５互独立，没有实现资源共享。如果能建立一个公共的近红外光谱分析平台，就可以实现近红外光谱分析中硬件和软件资源上的共享。近红外光谱云分析系统的核心思想是：以云计算为平台，构建一个公共的、开放的近红外光谱分析系统，在网络上实现平台共用和资源共享。在云计算中心构建一个高性能的分布式服务器

8、，然后在服图１云计算结构务器上开发近红外光谱的预处理算法、定量分析算Ｆｉｇ．１Ｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ法以及定性分析算法等，并存储已有的光谱模型。认为是整个云计算系统的核心层，主