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自然保护区大数据管理

自然保护区大数据管理平台

1、项目背景
      自然保护区大数据管理系统,由软件(桌面/移动管理系统)和硬件(数据中心和数据采集终端)构成。主要功能就是对生态保护区/特定区域内动物、植物、环境等的相关数据(包括图像、视频、参数等)进行收集、存储、分析等,并能够提供报告、分享等增值功能(以下简称“系统”)。

2、功能架构设计
      自然保护区大数据管理平台总共由四层组成,即物理服务器层、云平台层、系统软件层和应用层(如图四“系统架构”)。云平台层使用虚拟化技术把物理服务器的各种计算资源融合成一个统一的虚拟资源池供系统平台层与应用层使用。通过使用云计算、大数据技术,首先可以降低系统的运维开销;第二,可以提高资源利用率和系统的可扩展性;第三,可以提高上层系统平台和应用平台的可靠性和用户体验;第四,利用大数据技术可以实现图片的快速、实时处理。
大数据平台层是由多台虚拟机组成的大数据集群,部署了Hadoop大数据系统、HBase列数据库系统、Spark快速大数据处理系统、Spark MLLib数据挖掘系统和Swift对象存储系统。这些系统为高效存储和快速处理大数据,以及进行数据挖掘提供了所需要的平台软件和工具。
应用平台层部署实现用户功能的各种应用,包括视频/相片数据导入、照片自动分类、照片手动分类、照片检索和预览等。在后期,还可以部署图像设别和数据挖掘应用完成按照片内容进行分类。
      系统具备数据采集模块、数据传输链路、大数据平台/云平台三个功能模块
1.用以采集动物、植物的图像、视频数据,数据存储于相机的SD存储卡中;其中图像数据可以通过彩信/邮件的形式,将缩略图传送到指定手机号码或邮件地址;或通过手工收录的形式(替换SD卡)将原始数据传输到指定存储位置。
2.红外系统中每个单体红外相机有唯一的设备编号和GPS坐标,这两个数据将手工录入到红外触发相机里,显示在照片和视频的文件名中,同时这两个数据将手工录入到系统里,作为系统分类数据的根目录。
3. 手工收录,即通过替换红外触发相机中的SD存储卡或通过手持设备拷贝、存储SD存储卡数据的方式将原始数据转移到指定的存储位置.

3、应用实图


4、产品特点

4.1   高效率
大数据平台层采用多台虚拟机组成的大数据集群,部署了Hadoop大数据系统、HBase列数据库系统、Spark快速大数据处理系统、Spark MLLib数据挖掘系统和Swift对象存储系统,实现对采集后的图片进行快速处理和分析。
4.2   资源智能调度
大平台使用虚拟化技术把物理服务器的各种计算资源融合成一个统一的虚拟资源池供系统平台层与应用层使用。通过使用云计算技术,可以降低系统的运维开销及提高资源利用率和系统的可扩展性。
4.3   完整性
将采集和传输的原始数据将在Hadoop系统中的HDFS存放,并通过Ceph存储系统提供数据的高可靠性。每张照片或者每段视频都有一个唯一标识码,可以在整个系统内唯一标识一张照片或一段视频,保障图片的完整性。
4.4   智能监管
平台利用最新的大数据技术,实现对自然保护区设备的监测和管理,根据设备采集的温度、湿度、森林火情及动物的运动规律进行监测,为保护区管理人员提供有效的决策手段。
4.5   可视化展示
利用大数据可视化技术,将远端的实时画面传到自然保护区监控指挥中心,监控中心指挥人员可通过监视器看到保护区内植被时实生长连续画面,一方面不仅减少了工作人员的巡山次数,另一方面还可为林区的防火防虫灾工作提供强有力的保证。
4.6   智能报警
系统通过前端布置的探测器对保护区周界及重要区域进行布防,实现对重要区域的非法入侵探测,一旦监视区域内发生非法入侵,前端探测器立即发出报警信号到中心,中心通过声光报警的方式提示安保人员。
4.7   安全性
系统中设置多层管理权限和访问权限。系统采用高可靠性的操作系统和数据库管理系统,在一定程度上具有较好的系统安全和保密能力。
4.8   实时定位
利用前端采集系统中的数字回显云台,在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码,同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上,利用地理信息系统接收到特定编码的数字云台回传的位置数据,通过建立特定的位置转换数学模型,实现定位功能。
4.9   移动办公
平台实现支持多种设备连接,从而实现智能化移动终端办公,方便用户在不同场合进行在线监管和即使决策。
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