基于知識服務(wù)的釩鈦科技數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺

鐘玉泉 羅學(xué)剛

摘要：釩鈦科技數(shù)據(jù)分析整理將為釩鈦戰(zhàn)略資源綜合開發(fā)利用和開發(fā)提供強(qiáng)有力的支撐。為了更好地整合釩鈦科技文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，該文提出基于知識服務(wù)構(gòu)建釩鈦科技資源數(shù)據(jù)全流程共享服務(wù)平臺，提供釩鈦科學(xué)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資源的異構(gòu)數(shù)據(jù)源匯集、整合服務(wù)，釩鈦資源仿真計(jì)算服務(wù)和測試服務(wù)以及釩鈦產(chǎn)學(xué)研資源綜合利用交流服務(wù)。該平臺為釩鈦科技人員建立標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的釩鈦特色主體數(shù)據(jù)庫，支撐面向廣大釩鈦產(chǎn)學(xué)研提供技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新和數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

關(guān)鍵詞：知識服務(wù);釩鈦科技數(shù)據(jù);釩鈦特色數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）04-0019-03

1 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的加速、技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步和各類釩鈦產(chǎn)品市場的拓展，政府對攀枝花釩鈦資源利用定位和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)更加明確，開發(fā)利用的深度和廣度進(jìn)一步加深，利用攀枝花豐富的釩鈦資源，進(jìn)一步做好釩鈦資源綜合開發(fā)利用，推進(jìn)釩鈦產(chǎn)業(yè)縱深發(fā)展，國家批準(zhǔn)建立了攀西國家戰(zhàn)略資源創(chuàng)新開發(fā)試驗(yàn)區(qū)，國家發(fā)改委牽頭制定了《釩鈦資源綜合利用和釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，將釩鈦資源的綜合開發(fā)利用和釩鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略。四川省委、省政府高度重視釩鈦及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將釩鈦磁鐵礦資源列為全省重點(diǎn)開發(fā)的四大資源之一，同時(shí)釩鈦產(chǎn)業(yè)也被列為工業(yè)強(qiáng)省的七大支柱產(chǎn)業(yè)之一。為全面落實(shí)國家攀西戰(zhàn)略資源開發(fā)試驗(yàn)區(qū)的部署，結(jié)合攀西戰(zhàn)略資源創(chuàng)新開發(fā)試驗(yàn)區(qū)實(shí)際，需加強(qiáng)推動(dòng)釩鈦產(chǎn)業(yè)協(xié)同大數(shù)據(jù)創(chuàng)新平臺的建設(shè)，以指導(dǎo)釩鈦產(chǎn)業(yè)的信息處理和知識生產(chǎn)、管理、利用和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)釩鈦專業(yè)知識最大程度的共享與利用。

“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)研發(fā)”是未來產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新和升級的主要推動(dòng)力，對于行業(yè)而言，積累釩鈦數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，是改進(jìn)產(chǎn)品和工藝的關(guān)鍵因素。而釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈的特點(diǎn)導(dǎo)致釩鈦數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用效率較低，從而影響釩鈦產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和增效。例如：（1）較長的釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈涉及的產(chǎn)品和工藝數(shù)據(jù)多源異構(gòu)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件存儲的管理模式導(dǎo)致信息檢索和分析效率低;（2）不同企業(yè)對同類數(shù)據(jù)描述方式各不相同，數(shù)據(jù)一致性較差;（3）從采礦到成材深加工鏈條長，各企業(yè)形成數(shù)據(jù)孤島，產(chǎn)品問題難以追溯原因，產(chǎn)業(yè)鏈統(tǒng)籌發(fā)展難度大;（4）釩鈦產(chǎn)業(yè)的環(huán)境問題突出（例如釩清潔生產(chǎn)和鈦冶煉），缺乏環(huán)境影響數(shù)據(jù)指導(dǎo)企業(yè)決策;（5）專家與技術(shù)資源分散，缺乏平臺來驅(qū)動(dòng)協(xié)同創(chuàng)新;（6）缺少基于數(shù)據(jù)的行業(yè)發(fā)展分析。

根據(jù)如上所述的問題，釩鈦產(chǎn)業(yè)需要一個(gè)能夠解決釩鈦全生命周期數(shù)據(jù)管理和分析，為廣大釩鈦產(chǎn)、學(xué)、研、用、政提供技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)的產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新和大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。該平臺是推動(dòng)世界釩鈦研究中心和產(chǎn)業(yè)園區(qū)由大變強(qiáng)，引領(lǐng)釩鈦產(chǎn)業(yè)在全球制造業(yè)產(chǎn)業(yè)分工和價(jià)值鏈中占據(jù)領(lǐng)先地位的需要，是增強(qiáng)釩鈦產(chǎn)業(yè)制造業(yè)集群競爭力，為建設(shè)世界一流釩鈦創(chuàng)新基地提供高質(zhì)量支撐的需要，是順應(yīng)釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，促進(jìn)釩鈦資源優(yōu)化組合高效配置，高水平協(xié)同參與全球競爭的需要，最終將構(gòu)建起釩鈦產(chǎn)業(yè)平臺經(jīng)濟(jì)體，引領(lǐng)世界釩鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，本文基于知識服務(wù)構(gòu)建了釩鈦科技資源數(shù)據(jù)全流程共享服務(wù)平臺。該平臺為釩鈦科研人員提供釩鈦科學(xué)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資源的異構(gòu)數(shù)據(jù)源匯集、整合服務(wù)，釩鈦資源仿真計(jì)算服務(wù)和測試服務(wù)以及釩鈦產(chǎn)學(xué)研資源綜合利用交流服務(wù)。

2 基于知識服務(wù)的整體平臺構(gòu)架

2.1平臺描述

為了充分發(fā)揮四川釩鈦資源集中的地緣優(yōu)勢和國家攀西戰(zhàn)略資源開發(fā)試驗(yàn)區(qū)先行先試的政策優(yōu)勢，全力打造釩鈦技術(shù)與釩鈦科技數(shù)據(jù)共享服務(wù)的服務(wù)平臺，打造促進(jìn)釩鈦科技成果產(chǎn)業(yè)化的支撐平臺，打造數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)平臺傳播科技信息的基礎(chǔ)性作用，通過整合積聚釩鈦知識資源、創(chuàng)新數(shù)據(jù)管理分析服務(wù)、技術(shù)服務(wù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、完善數(shù)據(jù)收集，科研協(xié)同創(chuàng)新，計(jì)算服務(wù)和釩鈦科普教育服務(wù)等業(yè)務(wù)開展的釩鈦科技數(shù)據(jù)共享，促進(jìn)各類釩鈦科研和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的在線管理和分析服務(wù)，擴(kuò)大攀枝花“釩鈦之都”的影響力。

本平臺主要循著“知識服務(wù)、數(shù)據(jù)管理、技術(shù)服務(wù)”這三個(gè)維度展開，即以數(shù)據(jù)資源整合建設(shè)完善的釩鈦科技知識平臺;以數(shù)據(jù)管理提供各類釩鈦科研和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的在線管理和分析服務(wù);以技術(shù)服務(wù)推動(dòng)技術(shù)要素的知識傳播;平臺立足于釩鈦產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，著力釩鈦知識服務(wù)，提高釩鈦深度應(yīng)用，促進(jìn)釩鈦產(chǎn)品服務(wù)，形成釩鈦科研數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

平臺建設(shè)內(nèi)容主要有：

1）建設(shè)釩鈦數(shù)據(jù)資源分類體系及元數(shù)據(jù)目錄庫。通過對各類釩鈦相關(guān)信息進(jìn)行描述、定義、分類與編碼，建立一套完整、科學(xué)的釩鈦科技數(shù)據(jù)的分類體系，并在分類體系的基礎(chǔ)上建立釩鈦信息元數(shù)據(jù)目錄庫。

2）整合釩鈦數(shù)據(jù)收集與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。包括數(shù)據(jù)錄入、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合。

3）建設(shè)主體釩鈦知識倉庫。包括釩鈦科學(xué)數(shù)據(jù)資源庫、釩鈦科技文獻(xiàn)資源庫、釩鈦科技信息庫、釩鈦專利與標(biāo)準(zhǔn)庫和釩鈦科技人才庫等 5 個(gè)子庫。

4）實(shí)現(xiàn)計(jì)算服務(wù)和仿真實(shí)驗(yàn)服務(wù)功能。計(jì)算服務(wù)功能是借助攀枝花市釩鈦資源優(yōu)勢，整合釩鈦產(chǎn)業(yè)單位的計(jì)算硬件和軟件資源，為用戶在線申請或預(yù)約可用的計(jì)算資源進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)服務(wù)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，供用戶查閱和分析;仿真測試服務(wù)可為釩鈦中小企業(yè)提供釩鈦專業(yè)數(shù)據(jù)和資源服務(wù)，通過平臺提供的測試接口，可以完成目前釩鈦研究重要的仿真軟件的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)，提供軟件共享服務(wù)。

5）建設(shè)釩鈦特色資源知識共享服務(wù)門戶。通過整合國內(nèi)外釩鈦相關(guān)知識資源，提供方便快捷的檢索功能，建立完善、高效的信息知識服務(wù)系統(tǒng)，做到信息的保存、共享、統(tǒng)計(jì)、分析，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)知識門戶、知識倉庫、搜索引擎、互動(dòng)平臺、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護(hù)等功能，為相關(guān)人員提供支持和服務(wù)，主要包括釩鈦知識倉庫檢索、釩鈦知識可視化、釩鈦知識科普與統(tǒng)計(jì)、釩鈦行業(yè)互動(dòng)平臺、專家?guī)旖榻B以及數(shù)據(jù)定制化展示等服務(wù)。

2.2 平臺體系結(jié)構(gòu)

釩鈦科技數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。平臺由下到上分為系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用展現(xiàn)層。系統(tǒng)層是數(shù)據(jù)平臺的硬件支持，數(shù)據(jù)層中存儲釩鈦的科學(xué)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)資訊數(shù)據(jù);服務(wù)層定義了服務(wù)平臺的業(yè)務(wù)模塊，如數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、存儲、搜索和分析等;應(yīng)用展現(xiàn)層為用戶提供操作界面接口與信息呈現(xiàn)，用戶通過應(yīng)用展現(xiàn)層使用平臺提供的數(shù)據(jù)服務(wù)、資訊服務(wù)以及其它服務(wù)。

該平臺的核心功能由服務(wù)層實(shí)現(xiàn)，服務(wù)層包括以下的功能模塊：

1）數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理服務(wù)提供對于各類數(shù)據(jù)的輸出和輸出前預(yù)處理服務(wù)，響應(yīng)瀏覽器前端的數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)排序，數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)可視化等服務(wù)請求。

2）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集服務(wù)按照項(xiàng)目需求對服務(wù)欄目，網(wǎng)絡(luò)采集資源數(shù)據(jù)，界面設(shè)計(jì)進(jìn)行二次開發(fā)，給用戶提供全面的釩鈦材料專業(yè)知識服務(wù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新網(wǎng)絡(luò)資源、一站式搜索信息（互聯(lián)網(wǎng)資訊、文獻(xiàn)、科技報(bào)告、專業(yè)知識）、個(gè)性化定制專業(yè)資訊、專題分析報(bào)告生成等功能。

3）數(shù)據(jù)存儲管理服務(wù)提供對存儲資源的抽象，支撐數(shù)據(jù)輸入、輸出、索引建立、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)等上層功能模塊。

4）數(shù)據(jù)搜索服務(wù)采用企業(yè)級的搜索引擎Elastic Search方案，提供對各類數(shù)據(jù)的索引建立和搜索訪問。

5）論壇模塊采用定制的Discuz平臺，按照釩鈦產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)論壇的功能需求。

6）權(quán)限控制模塊為上層用戶功能應(yīng)用提供服務(wù)層接口，采用Spring Security技術(shù)支持用戶類型建立，用戶類型權(quán)限設(shè)置，用戶權(quán)限檢測;并采用Spring AOP技術(shù)，對于用戶操作節(jié)點(diǎn)自動(dòng)產(chǎn)生日志記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯。圖2描述了釩鈦特色資源知識倉庫，主要有CNKI釩鈦科技文獻(xiàn)資源，釩鈦領(lǐng)域?qū)＜页晒?，科技文獻(xiàn)庫和其他相關(guān)資源構(gòu)成。

3 釩鈦科技數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)

本平臺的技術(shù)框架采用SSM（Spring、SpringMvc和MyBatis）框架技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以知識服務(wù)為基礎(chǔ)，前端以JSP和Ajax技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)和交互，后端使用Java和MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問和持久化操作，融合軟件工程與面向?qū)ο缶幊趟枷霕?gòu)建。平臺由下到上分為接口層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、服務(wù)門戶四大結(jié)構(gòu)框架。接口層是數(shù)據(jù)平臺的資源支持和數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)層中存儲釩鈦的科研數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)資訊數(shù)據(jù)，構(gòu)架釩鈦元數(shù)據(jù)目錄庫和分類體系，采用HDFS、MapReduce、Hive、NoSQL等數(shù)據(jù)處理和存儲技術(shù)構(gòu)建釩鈦多源異構(gòu)數(shù)據(jù)服務(wù)知識庫;服務(wù)層定義了服務(wù)平臺的業(yè)務(wù)模塊，如數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、存儲、搜索和分析等;服務(wù)門戶為用戶提供操作界面接口與信息呈現(xiàn)，用戶通過應(yīng)用展現(xiàn)層使用平臺提供的數(shù)據(jù)服務(wù)、知識服務(wù)以及其他服務(wù)。

實(shí)現(xiàn)的功能導(dǎo)航如圖3所示，主要有釩鈦文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、金屬數(shù)據(jù)庫、微觀組織、晶體結(jié)構(gòu)、釩鈦專利和標(biāo)準(zhǔn)庫等模塊構(gòu)成。釩鈦知識庫是釩鈦科技數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)倉庫，其內(nèi)容涵蓋釩鈦資訊、文獻(xiàn)、統(tǒng)計(jì)、專利、標(biāo)準(zhǔn)、分析報(bào)告、科技報(bào)告、科普、成果獎(jiǎng)勵(lì)、專題分析、企業(yè)信息、專家人才等。數(shù)據(jù)來源于申報(bào)單位已有的釩鈦信息資源，以及平臺建成后通過互聯(lián)網(wǎng)采集和信息情報(bào)單位購買的釩鈦科技信息。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)元編碼方式、統(tǒng)一的信息存儲方式、統(tǒng)一的信息資源目錄體系和統(tǒng)一的信息交換體系建立共享的釩鈦科技知識庫。知識庫中的信息資源存儲在云端服務(wù)器，為整個(gè)釩鈦行業(yè)用戶提供行業(yè)信息和資源服務(wù)。

釩鈦知識數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)內(nèi)容具體包括：①釩鈦材料標(biāo)準(zhǔn)牌號性能數(shù)據(jù)庫（包含標(biāo)準(zhǔn)號、化學(xué)成分、性能等數(shù)據(jù)）;②釩鈦元素相關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù);③釩鈦實(shí)驗(yàn)二元相圖及三元相圖數(shù)據(jù);④釩鈦金屬材料及合金微觀組織數(shù)據(jù);⑤釩鈦科技文獻(xiàn)可在線瀏覽題錄;⑥釩鈦國內(nèi)外科技報(bào)告題錄和原文;⑦釩鈦行業(yè)資訊;⑧釩鈦材料相關(guān)國內(nèi)外專利數(shù)據(jù);⑨釩鈦人才信息數(shù)據(jù)。

圖4為平臺門戶首頁展示頁面，有平臺應(yīng)用服務(wù)、專業(yè)知識應(yīng)用服務(wù)和專業(yè)數(shù)據(jù)分析三大板塊構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)功能描述如下：（1）專業(yè)知識管理分為資訊內(nèi)容管理、科技報(bào)告管理、專利內(nèi)容管理、微觀組織管理、期刊論文管理、學(xué)位論文管理、書籍管理、企業(yè)庫管理、專家?guī)旃芾?。?）資訊內(nèi)容管理：對已有的資訊內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的資訊。（3）科技報(bào)告管理：對已有的科技報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的科技報(bào)告。（4）專利內(nèi)容管理：對已有的專利內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的專利內(nèi)容。（5）微觀組織管理：對已有的微觀組織內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的微觀組織。（6）期刊論文管理：對已有的期刊論文內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的期刊論文。（7）學(xué)位論文管理：對已有的學(xué)位論文內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的學(xué)位論文。（8）書籍管理：對已有的書籍內(nèi)容進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的書籍。（9）企業(yè)庫管理：對已有的企業(yè)信息進(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的企業(yè)信息。（10）專家?guī)旃芾恚簩σ延械膶＜倚畔⑦M(jìn)行修改或者刪除，也可添加新的專家信息。

4 結(jié)論

本文介紹了釩鈦科技資源數(shù)據(jù)全流程共享服務(wù)平臺，從釩鈦產(chǎn)業(yè)的釩鈦知識和專業(yè)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，建立釩鈦科學(xué)數(shù)據(jù)目錄數(shù)據(jù)庫和海量多源異構(gòu)的釩鈦知識數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)融合，平臺需具備良好的擴(kuò)展性，對各類非結(jié)構(gòu)化知識數(shù)據(jù)和專業(yè)數(shù)據(jù)的采集和處理支持較好，實(shí)現(xiàn)了對各類釩鈦知識和專業(yè)數(shù)據(jù)的管理以及各類分析應(yīng)用工具的集成和擴(kuò)展。

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收稿日期：2021-06-10

基金項(xiàng)目：四川省重大科研平臺建設(shè)項(xiàng)目（2019JDPT0014）

作者簡介：鐘玉泉（1967—），男，教授，博士，研究方向?yàn)榭蒲泄芾砼c信息化建設(shè);羅學(xué)剛（1983—），男，副教授，博士（后），研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺、圖像處理等。