云環(huán)境下的水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，江河湖泊水質(zhì)污染和飲用水安全問(wèn)題頻頻發(fā)生。利用先進(jìn)的信息技術(shù)，構(gòu)建水質(zhì)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，分析預(yù)測(cè)水質(zhì)變化規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)突發(fā)性水質(zhì)事故和漸變性污染事故進(jìn)行及時(shí)預(yù)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(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足水質(zhì)數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)和水質(zhì)模型高性能計(jì)算的要求，亟需建立一種有效的水質(zhì)數(shù)據(jù)信息服務(wù)和高性能計(jì)算服務(wù)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(fù)雜水

2、質(zhì)模型的集成與計(jì)算應(yīng)用提供技術(shù)支持。
　　 鑒于這一需求，本文利用云計(jì)算技術(shù)構(gòu)建水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)分布式數(shù)據(jù)資源層、虛擬化計(jì)算資源層和可視化水質(zhì)模擬渲染模塊的構(gòu)建實(shí)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(jì)算和遠(yuǎn)程仿真、水質(zhì)信息和預(yù)警信息的可視化。
　　 論文主要的研究?jī)?nèi)容和成果有:
　　 (1)進(jìn)行了水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)功能需求分析，完成了基于云計(jì)算技術(shù)的水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)?；赟aaS模式，設(shè)

3、計(jì)了服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源層、計(jì)算資源層、應(yīng)用服務(wù)層和用戶(hù)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(wù)，通過(guò)虛擬化接口提供給用戶(hù);計(jì)算資源層可在滿(mǎn)足運(yùn)行條件情況下自動(dòng)執(zhí)行水質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)，并將計(jì)算結(jié)果通過(guò)可視化渲染模塊呈現(xiàn)給用戶(hù)。用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)層與系統(tǒng)進(jìn)行交互獲得水質(zhì)計(jì)算與數(shù)據(jù)服務(wù)。
　　 (2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)資源層。通過(guò)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(wèn)題，提出了基于中央數(shù)據(jù)庫(kù)和各檢測(cè)站數(shù)據(jù)庫(kù)集成

4、的數(shù)據(jù)資源層設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)用反射和Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于ORM思想的異構(gòu)數(shù)據(jù)集成，為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)操作提供支持。
　　 (3)通過(guò)對(duì)計(jì)算資源虛擬化研究，設(shè)計(jì)了水質(zhì)安全服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算資源層。為了解決計(jì)算資源層中虛擬資源的配置問(wèn)題，提出了虛擬機(jī)控制器設(shè)計(jì)方案，開(kāi)發(fā)了基于XenServer API的虛擬器控制模塊;為解決大量任務(wù)處理順序確定問(wèn)題，研究提出了基于經(jīng)濟(jì)模式的任務(wù)調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源層的虛擬化計(jì)算服務(wù)。

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(guò)對(duì)用戶(hù)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)方法的分析，研究提出了基于三角劃分河道動(dòng)態(tài)分段方法和渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)污染擴(kuò)散過(guò)程在云端GIS環(huán)境下的動(dòng)畫(huà)模擬和動(dòng)態(tài)渲染。最后以某河道化學(xué)品污染事故為例，進(jìn)行模擬仿真計(jì)算和渲染展示，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)信息數(shù)據(jù)表現(xiàn)與動(dòng)態(tài)發(fā)布。
　　 平臺(tái)通過(guò)對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)的研究，現(xiàn)已初步完成平臺(tái)的搭建，并實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)仿真計(jì)算服務(wù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)與水質(zhì)仿真可視化渲染功能