云環(huán)境下的水質(zhì)安全服務平臺關鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，江河湖泊水質(zhì)污染和飲用水安全問題頻頻發(fā)生。利用先進的信息技術(shù)，構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)控預警系統(tǒng)，分析預測水質(zhì)變化規(guī)律和趨勢，對突發(fā)性水質(zhì)事故和漸變性污染事故進行及時預警，可以有效減少污染造成的損失，保障飲用水安全。在水質(zhì)監(jiān)控預警系統(tǒng)的建設過程中，現(xiàn)有系統(tǒng)無法滿足水質(zhì)數(shù)據(jù)日益增長和水質(zhì)模型高性能計算的要求，亟需建立一種有效的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息服務和高性能計算服務的新模式，為解決海量、異構(gòu)和分布式水質(zhì)數(shù)據(jù)集成與分析多樣和復雜水

2、質(zhì)模型的集成與計算應用提供技術(shù)支持。
　　 鑒于這一需求，本文利用云計算技術(shù)構(gòu)建水質(zhì)安全服務平臺，通過分布式數(shù)據(jù)資源層、虛擬化計算資源層和可視化水質(zhì)模擬渲染模塊的構(gòu)建實現(xiàn)異構(gòu)水質(zhì)信息數(shù)據(jù)的整合、水質(zhì)模型的高性能并行計算和遠程仿真、水質(zhì)信息和預警信息的可視化。
　　 論文主要的研究內(nèi)容和成果有:
　　 (1)進行了水質(zhì)安全服務平臺功能需求分析，完成了基于云計算技術(shù)的水質(zhì)安全服務平臺整體架構(gòu)設計。基于SaaS模式，設

3、計了服務平臺的數(shù)據(jù)資源層、計算資源層、應用服務層和用戶層結(jié)構(gòu)和功能。數(shù)據(jù)資源層可將數(shù)據(jù)資源作為服務，通過虛擬化接口提供給用戶;計算資源層可在滿足運行條件情況下自動執(zhí)行水質(zhì)數(shù)據(jù)計算服務，并將計算結(jié)果通過可視化渲染模塊呈現(xiàn)給用戶。用戶通過用戶層與系統(tǒng)進行交互獲得水質(zhì)計算與數(shù)據(jù)服務。
　　 (2)設計并實現(xiàn)了水質(zhì)安全服務平臺數(shù)據(jù)資源層。通過橋接模式初步統(tǒng)一了水質(zhì)數(shù)據(jù)調(diào)用規(guī)范。為解決數(shù)據(jù)異構(gòu)問題，提出了基于中央數(shù)據(jù)庫和各檢測站數(shù)據(jù)庫集成

4、的數(shù)據(jù)資源層設計方法，并應用反射和Java數(shù)據(jù)庫連接等技術(shù)，實現(xiàn)了基于ORM思想的異構(gòu)數(shù)據(jù)集成，為數(shù)據(jù)庫訪問操作提供支持。
　　 (3)通過對計算資源虛擬化研究，設計了水質(zhì)安全服務平臺的計算資源層。為了解決計算資源層中虛擬資源的配置問題，提出了虛擬機控制器設計方案，開發(fā)了基于XenServer API的虛擬器控制模塊;為解決大量任務處理順序確定問題，研究提出了基于經(jīng)濟模式的任務調(diào)度策略，實現(xiàn)了計算資源層的虛擬化計算服務。

5、　　 (4)研究了基于SaaS技術(shù)的水質(zhì)數(shù)據(jù)可視化渲染技術(shù)。通過對用戶層、應用層和數(shù)據(jù)層實現(xiàn)方法的分析，研究提出了基于三角劃分河道動態(tài)分段方法和渲染技術(shù)，實現(xiàn)了水質(zhì)污染擴散過程在云端GIS環(huán)境下的動畫模擬和動態(tài)渲染。最后以某河道化學品污染事故為例，進行模擬仿真計算和渲染展示，實現(xiàn)了水質(zhì)信息數(shù)據(jù)表現(xiàn)與動態(tài)發(fā)布。
　　 平臺通過對上述關鍵技術(shù)的研究，現(xiàn)已初步完成平臺的搭建，并實現(xiàn)了水質(zhì)仿真計算服務、水質(zhì)數(shù)據(jù)與水質(zhì)仿真可視化渲染功能