模型云平臺在智慧水行業(yè)的應(yīng)用

周毅

摘 要： 水行業(yè)是一個信息密集化的行業(yè)，對于防洪預(yù)測、水庫調(diào)度、水資源配置、水環(huán)境模擬等各個環(huán)節(jié)的工作，都需要對相關(guān)海量數(shù)據(jù)進行采集、分析和處理，并進行科學(xué)合理決策，傳統(tǒng)的模型使用方式已無法滿足智慧水行業(yè)的發(fā)展需求。江河瑞通科技集團有限公司開發(fā)的瑞通模型云平臺，實現(xiàn)了水行業(yè)大數(shù)據(jù)的接入與存儲、分析與預(yù)測、可視化的一站式服務(wù)，推動水行業(yè)智慧化發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 模型云平臺；大數(shù)據(jù)；智慧；云計算

1引言

近年來，以移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)為特征的信息技術(shù)架構(gòu)蓬勃發(fā)展，形成了以大數(shù)據(jù)的深度挖掘與融合應(yīng)用為特征的智慧化階段，在智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧物流等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，水行業(yè)也在向“智慧”模式轉(zhuǎn)變。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和水行業(yè)信息化的建設(shè)，水行業(yè)也積累了海量的數(shù)據(jù)資源，而行業(yè)機理模型是分析復(fù)雜多元化的水行業(yè)大數(shù)據(jù)的最有效手段，能為防洪預(yù)測、水庫調(diào)度、水資源配置、水環(huán)境模擬等應(yīng)用提供決策支撐。當(dāng)前，水行業(yè)模型的理論和算法總體處于先進水平，但是仍存在以下問題：

1）模型計算往往是離線式，只支持手動導(dǎo)入數(shù)據(jù)，無法根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行分析計算；

2）模型使用還是傳統(tǒng)的單機運行模式，計算資源利用率低，計算速度慢；

3）復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景往往需要多個模型耦合計算，但是由于模型標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，很難實現(xiàn)模型之間的協(xié)同工作；

針對以上問題，江河瑞通科技集團有限公司利用自身20年水行業(yè)數(shù)據(jù)分析和行業(yè)模型應(yīng)用積累，結(jié)合IBM先進的云技術(shù)，歷時3年累計投資3千余萬開發(fā)了瑞通模型云平臺（RW—Model Cloud）。瑞通模型云平臺以先進云計算架構(gòu)為基礎(chǔ)，通過模型的標(biāo)準(zhǔn)化將各類水行業(yè)模型接入云平臺，采用虛擬化集群、計算優(yōu)化調(diào)度、工作流編排、組件封裝等技術(shù)，實現(xiàn)了水行業(yè)大數(shù)據(jù)的接入與存儲、分析與預(yù)測、可視化的一站式服務(wù)，讓模型“慧”工作，讓水“慧”說話。

2總體框架

瑞通模型云平臺總體框架如下圖所示，包括感知層、信息處理層和應(yīng)用層三部分，各個層次均有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全體系作為保障。

2.1感知層

模型云平臺采集水行業(yè)各類傳感器實時感知的水雨情、氣象、工情及視頻監(jiān)控等各類數(shù)據(jù)，這是瑞通模型云平臺的數(shù)據(jù)來源。

2.2信息處理層

信息處理層是信息匯集、存儲、分析、管理的中心，是模型云平臺的核心層。

多源數(shù)據(jù)通過信息通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至瑞通云數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等方式對數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式進行整編，按照國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)規(guī)則存儲在云計算數(shù)據(jù)中心。

瑞通模型云平臺內(nèi)置各種不同的計算模型，分別包括：行業(yè)機理模型、數(shù)理統(tǒng)計模型、優(yōu)化配置模型、內(nèi)容分析模型。按照編排的工作流和模型之間的信息交互，并借助瑞通云強大的計算能力，讓數(shù)據(jù)驅(qū)動各個模型協(xié)同完成復(fù)雜事件的模擬推演，對海量數(shù)據(jù)進行處理分析。

模型云平臺還為用戶提供模型管理工具，主要包括模型審核、模型注冊、模型評價和任務(wù)管理等，為模型的準(zhǔn)確性、適用性等方面做出合理評價和管理。

2.3應(yīng)用層

應(yīng)用服務(wù)層主要為終端用戶提供各種定制化的服務(wù)。模型云平臺以用戶需求為導(dǎo)向，通過服務(wù)器、短信、微信等方式將分析計算結(jié)果反饋給水行業(yè)管理單位或者社會公眾，采取相應(yīng)的措施和行動，有效解決水行業(yè)的各類問題。這樣，以前水行業(yè)憑經(jīng)驗解決的問題，現(xiàn)在都能通過模型云平臺，讓水行業(yè)大數(shù)據(jù)指導(dǎo)決策。

2.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與安全體系

模型云平臺的運行離不開標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全可靠的保障環(huán)境。通過制定《模型自描述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《模型輸入輸出參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《模型注冊與集成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《模型云平臺計算服務(wù)API規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范使得平臺可以兼容所有類別的模型。通過建立云平臺運行安全體系，對數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、代碼、應(yīng)用、運維管理等進行全方面的保障，保證模型云平臺在安全的環(huán)境下運行。

3平臺功能

瑞通模型云平臺能夠為用戶提供模型集成服務(wù)，能夠?qū)⒛Ｐ团c實時數(shù)據(jù)連通，將單機離線式運算模型轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€云計算模式，提升模型的易用性和時效性。同時，模型云平臺自帶模型自優(yōu)化功能，基于預(yù)測結(jié)果與實時采集的數(shù)據(jù)，自動進行模型調(diào)優(yōu)與學(xué)習(xí)，使結(jié)果更準(zhǔn)確。模型計算結(jié)果不僅能通過可視化組件實現(xiàn)定制化展示，也可以提供API接口，方便第三方調(diào)用和集成。

4平臺應(yīng)用

從去年開始，瑞通模型云平臺逐步投入到生產(chǎn)實際中，切實的解決實際問題。四川省宜賓市地處金沙江、岷江交匯處，易受到洪水影響，據(jù)歷史洪災(zāi)資料統(tǒng)計，宜賓市遭受的大洪水有十余次。針對宜賓的洪水風(fēng)險，也有許多的模型應(yīng)用分析，但是洪水的形態(tài)、水利工程狀態(tài)是實時變化的，傳統(tǒng)的模型使用方式無法對現(xiàn)實的洪水風(fēng)險做出準(zhǔn)確的判斷。將針對宜賓市的模型應(yīng)用優(yōu)化集成至瑞通模型云平臺，結(jié)合實時河道水位情況、河道閘門泵站運行情況，通過水力學(xué)模型算法進行高速云計算，僅需要5分鐘就可以計算出宜賓一個醫(yī)院、學(xué)校、小區(qū)的洪水淹沒情況，可以查詢?nèi)我庖稽c的淹沒水深、淹沒時長、洪峰到達時間，3D播放洪水淹沒、演進、退水過程，模擬計算結(jié)果還可以實時校正，實現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測分析。

在去年汛期，這一系統(tǒng)得到成功應(yīng)用，為四川省防汛指揮服務(wù)提供支撐，并經(jīng)受住了實測洪水的檢驗，洪水計算結(jié)果與實際對比誤差在10%以下，在模型云平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了真正的實時精準(zhǔn)預(yù)測分析。

5結(jié)語

水行業(yè)是一個信息密集化的行業(yè)，無論是防洪、排澇、抗旱、水環(huán)境保護，還是供水、排水、污水處理等各個環(huán)節(jié)的工作，都需要對相關(guān)海量信息進行采集、分析和處理，并進行科學(xué)合理決策。瑞通模型云平臺是水行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的水行業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺，能將水行業(yè)海量數(shù)據(jù)匯集存儲至云數(shù)據(jù)中心，利用云計算等技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析挖掘，并將分析結(jié)果反饋給相關(guān)單位或社會公眾，讓水行業(yè)大數(shù)據(jù)為政府、合作伙伴及社會公眾創(chuàng)造更多的價值，推動水行業(yè)智慧化發(fā)展?！?/p>

參考文獻

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