基于模型标准化的水利数值模拟云服务平台研究.pdfVIP

第 6期 水 利 信 息 化 N0．6 2015年 12月 WaterResourcesInformafization Dec．。2015 基于模型标准化的水利数值模拟云服务平台研究 夏润亮 ，冯兴凯 ，何明民 ，吴虎统 (1．黄河水利科学研究院，河南 郑州 45000： 2．中国水利水电科学研究院，北京 100044； 3．天津大学计算机学院，天津 300072) 摘 要：水利数值模拟为水利业务提供可量化的决策支持，当前的单机模式存在标准规范不统一，使用方式不便 捷，计算资源不高效的问题。基于已有的模型标准化工作，利用虚拟化、计算优化调度、WebService、s-作流及 多维后处理技术，研发基于云计算的水利数值仿真模型计算服务平台，实现水利数值模拟云服务平台的资源动态 部署、模型耦合计算，以黄河流域下游河道洪水演进数值模拟为例，进行并发计算应用测试，比较云服务模式和 传统单机计算的效率。基于模型标准化的数值模拟云服务可以提供丰富便捷的前后处理工具，提高多用户并发任 务的处理效率。 关键词：数值模拟；云计算；模型标准化；模型组合；OpenMI：并行计算 中图分类号：P334．92；TP39 文献标识码：A 文章编号：1674—9405f20l5)O6—0001—07 0 引言 拟，行业 内缺少同时序下的数据交互标准和模型耦 合规范，难以提供系统问题的综合仿真模拟。3)缺 水利数值模型是能够模拟水利各类业务的仿真 少多方案、多用户的并发分布式运行模式，多数单 程序集 ，可 以为防洪预测与风险管理 、水土保持、 机的程序和系统在进行水利数值模拟业务时，采用 水资源配置、水库调度、水利工程建设与管理、水 一 人一机一模型一方案的计算方式，无法快速提供 利发展综合规划、水价综合变化、涉水社会资源配 同环境下的多方案比较，多模型比对 ，多用户并发 置等应用提供可量化的决策支持。 访问及串、并行模式的动态调整。 当前，我国水利行业数值模拟的理论和算法与 针对上述问题，国内外学者开展了大量的相关 国际水平相 比总体处于先进水平 ，但行业数值模拟 研究，在模型标准化方面，W．L．OberkampfIll和寇 的软件开发与系统集成方面却处于滞后状态，多数 怀忠等 z【】都进行了基于标准案例的模型评价工作 ，【】； 的数值模型处于程序调试和单机软件阶段 ，很多学 在模型接口研究方面，欧盟的OpenMI接 口[3-5]规 者和机构也开发了多模型组件的模型集成系统，但 范了模型封装和多模型耦合的标准；在模型和业务 从行业发展角度对 比国外先进的软件集成平台，还 流集成方面，解建仓 [6．，】建立了基于知识过程的模型 存在 以下突出问题 ：1)模型标准化规范和可量化 库系统；在模型并发分布式运行方面，很多学者开 评价体系亟待建立 ，数值模拟存在低水平 同质化问 展了基于 SOA和云计算的平台研究 s【．m】，其中陈祖 题 。模型、数据管理孤 岛化，碎片化 。2)缺少多 煜院士开展 了面向水工结构模型的云服务模型库， 模型耦合工作机制，在解决大范围时空耦合和系统 魏加华 [11】研发了面向水动力学的水利模拟云计算平 性 问题时，往往需要跨行业多要素的多模型耦合模 台。可 以看 出，模型标准化和云计算模式是解决当 收稿 日期