Calpuff大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣象信息處理技術(shù),特別涉及一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要組成部分,而大氣環(huán)境影響預(yù)測(cè)是大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要工作環(huán)節(jié)之一。由于對(duì)污染物濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)分時(shí)空監(jiān)測(cè)并不十分可行,因此大氣污染物擴(kuò)散模型被廣泛地用來模擬預(yù)測(cè)污染物的擴(kuò)散分布情況,評(píng)估大氣環(huán)境質(zhì)量,而大氣環(huán)境質(zhì)量的分布對(duì)了解和監(jiān)測(cè)國(guó)家污染狀況是至關(guān)重要的。
[0003]大氣模型的運(yùn)算量較大,運(yùn)行計(jì)算需耗費(fèi)大量的時(shí)間,效率較低,不足以支撐對(duì)大氣模型運(yùn)算的需求。因此,需要對(duì)提高大氣計(jì)算效率的可行方法進(jìn)行研究,以得到可以提升大氣模型計(jì)算效率和能力的解決方案。同時(shí),由于大氣模型所需的輸入數(shù)據(jù)格式復(fù)雜,要求極其嚴(yán)格,不同來源的原始數(shù)據(jù)格式差別較大,一般難以符合模型輸入需求,需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理工作,由于數(shù)據(jù)量大,閱讀編輯困難,研究人員手工操作繁瑣,容易出現(xiàn)失誤,故需要對(duì)大氣模型運(yùn)算的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)格式化,提高大氣模型輸入數(shù)據(jù)的可用率,進(jìn)而提高大氣模型計(jì)算效率。
[0004]針對(duì)以上問題,亟需一種能夠結(jié)合實(shí)際情況,對(duì)于氣象信息能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、高效處理的系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N數(shù)據(jù)格式的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行兼容,具有高效、安全、方便等多種技術(shù)功效,技術(shù)方案如下:
[0006]—種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:
[0007]預(yù)處理單元,所述預(yù)處理單元用于獲取所述計(jì)算系統(tǒng)所需的原始數(shù)據(jù)文件,判斷所述原始數(shù)據(jù)文件是否符合預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式,當(dāng)所述原始數(shù)據(jù)文件不符合預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式時(shí),將所述原始數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式,形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件;
[0008]并行轉(zhuǎn)換單元,所述并行轉(zhuǎn)換單元按照預(yù)設(shè)的并行轉(zhuǎn)換規(guī)則,將預(yù)處理單元形成的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)文件轉(zhuǎn)換為并行模式文件;以及
[0009]并行計(jì)算單元,所述并行計(jì)算單元獲取并計(jì)算所述并行轉(zhuǎn)換單元形成的并行模式文件,并將計(jì)算結(jié)果反饋給用戶。
[0010]可選的,所述預(yù)處理單元具體包括:
[0011]數(shù)據(jù)輸入模塊,所述數(shù)據(jù)輸入模塊用于獲取原始數(shù)據(jù)文件;
[0012]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理;
[0013]標(biāo)注化處理模塊,所述標(biāo)準(zhǔn)化處理模塊用于將原始數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化成預(yù)設(shè)格式的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件;以及
[0014]數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊,所述數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊用于將用戶選擇范圍內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化劃分,并將網(wǎng)格化后的數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
[0015]可選的,所述并行轉(zhuǎn)換單元具體包括:
[0016]污染源切分模塊,所述污染源切分模塊用于分析大氣模型參數(shù),統(tǒng)計(jì)能夠獨(dú)立計(jì)算的污染源的,將污染源拆分為獨(dú)立的計(jì)算單元;
[0017]并行指令形成模塊,所述并行指令形成模塊用于形成運(yùn)行命令行,以便于在多核Linux服務(wù)器或Linux集群服務(wù)器中同時(shí)運(yùn)行多個(gè)獨(dú)立污染源的大氣模型,實(shí)現(xiàn)多線程并行計(jì)算,提高CPU資源利用率及節(jié)省計(jì)算時(shí)間。
[0018]可選的,所述并行轉(zhuǎn)換單元還包括:
[0019]界面生成模塊,所述界面生成模塊分析梳理大氣模型的輸入文件格式及其參數(shù)形式,根據(jù)模型參數(shù)及其他運(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)CALMET模型的參數(shù)設(shè)置界面。
[0020]可選的,所述并行轉(zhuǎn)換單元還包括:
[0021]模型參數(shù)設(shè)置單元,用戶可通過所述參數(shù)設(shè)置界面設(shè)置各個(gè)模型參數(shù)和運(yùn)行參數(shù),系統(tǒng)將自動(dòng)生成相應(yīng)的大氣模型輸入文件及運(yùn)行命令行。
[0022]可選的,所述并行計(jì)算單元包括:
[0023]計(jì)算執(zhí)行模塊,所述計(jì)算執(zhí)行模塊通過命令行遠(yuǎn)程控制集群服務(wù)器進(jìn)行并行計(jì)算;
[0024]計(jì)算監(jiān)控模塊,所述計(jì)算監(jiān)控模塊用于在并行計(jì)算過程中,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算的進(jìn)程,并計(jì)算全部完成后,自動(dòng)給用戶發(fā)送通知。
[0025]可選的,所述系統(tǒng)還包括:
[0026]用戶身份驗(yàn)證單元,所述身份驗(yàn)證單元用于驗(yàn)證當(dāng)前用戶身份的合法性,通過身份驗(yàn)證的用戶才可以對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行操作。
[0027]可選的,所述身份驗(yàn)證單元用于驗(yàn)證當(dāng)前用戶身份的合法性,具體包括:
[0028]驗(yàn)證當(dāng)前用戶的付費(fèi)信息,若當(dāng)前用戶沒有進(jìn)行預(yù)付費(fèi),則認(rèn)為當(dāng)前用戶身份非法。
[0029]可選的,當(dāng)驗(yàn)證用戶身份非法時(shí),提供支付接口,在用戶通過支付接口完成預(yù)付費(fèi)之后,再次檢驗(yàn)用戶身份的合法性。
[0030]可選的,所述身份驗(yàn)證單元用于驗(yàn)證當(dāng)前用戶身份的合法性,具體包括:
[0031]驗(yàn)證用戶輸入的用戶PIN碼是否正確;
[0032]若正確,則進(jìn)一步提示用戶插入所述PIN碼對(duì)應(yīng)的USB加密設(shè)備;
[0033]當(dāng)在預(yù)設(shè)時(shí)間段監(jiān)測(cè)到用戶插入的合法的USB加密設(shè)備后,向驗(yàn)證服務(wù)器發(fā)送驗(yàn)證請(qǐng)求,并接收驗(yàn)證發(fā)送的隨機(jī)數(shù);
[0034]將所述隨機(jī)數(shù)與所述USB加密設(shè)備中的存儲(chǔ)的密鑰進(jìn)行哈希運(yùn)算,并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給驗(yàn)證服務(wù)器;
[0035]接收驗(yàn)證服務(wù)器發(fā)送的驗(yàn)證結(jié)果,基于所述驗(yàn)證結(jié)果判斷當(dāng)前用戶的合法性。
[0036]通過上述方案,本申請(qǐng)的達(dá)到了如下的有益效果:能夠兼容較多的氣象數(shù)據(jù),且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理;自動(dòng)對(duì)獲取的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提高了自動(dòng)化程度;基于用戶的參數(shù)設(shè)置,能夠自動(dòng)設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)模式,提高了系統(tǒng)的易用性;通過并行計(jì)算方式,提高了系統(tǒng)計(jì)算的速度,提高了計(jì)算效率;通過多種方式的安全驗(yàn)證,提供了系統(tǒng)的安全性。
【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖;
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)的任務(wù)圖;
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種并行計(jì)算規(guī)則圖;
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。相反,本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0043]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,如圖1所示,該CALPUFF大氣模型多線程計(jì)算系統(tǒng)10包括:預(yù)處理單元101、并行轉(zhuǎn)換單元102、以及并行計(jì)算單元103。
[0044]預(yù)處理單元101用于獲取所述計(jì)算系統(tǒng)所需的原始數(shù)據(jù)文件,判斷所述原始數(shù)據(jù)文件是否符合預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式,當(dāng)所述原始數(shù)據(jù)文件不符合預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式時(shí),將所述原始數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式,形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件。
[0045]并行轉(zhuǎn)換單元102按照預(yù)設(shè)的并行轉(zhuǎn)換規(guī)則,將預(yù)處理單元形成的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)文件轉(zhuǎn)換為并行模式文件。
[0046]并行計(jì)算單元103獲取并計(jì)算所述并行轉(zhuǎn)換單元形成的并行模式文件,并將計(jì)算結(jié)果反饋給用戶。
[0047]作為一種選擇,上述的大氣模型為CALPUFF模型。
[0048]作為另外一個(gè)實(shí)施方式,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的高空氣象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并使用Microsoft SQLServer作為數(shù)據(jù)庫引擎,構(gòu)建高空氣象數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對(duì)高空氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和系統(tǒng)管理,能夠通過系統(tǒng)對(duì)高空氣象數(shù)據(jù)管理進(jìn)行存儲(chǔ),為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化格式導(dǎo)出提供支撐。
[0049]作為另外一個(gè)實(shí)施方式,系統(tǒng)集成CALWRF ν2.0.1版本工具,對(duì)高空氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行3D.DAT標(biāo)準(zhǔn)格式化。CALWRF v2.0.1版本功能特性包括支持多種WRF文件、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤修正、3D.DAT文件頭修正等,并升級(jí)了 Linux和Windows的編譯指令,可讀取V2或V3的NCAR的WRF-ARW模型輸出(net⑶F格式),并創(chuàng)建適合于CALMET模型運(yùn)算使用的3D.DAT格式文件。
[0050]作為另外一個(gè)實(shí)施例,系統(tǒng)通過構(gòu)建3D.DAT高空氣象數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)高空氣象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、標(biāo)準(zhǔn)化格式轉(zhuǎn)化與導(dǎo)出。根據(jù)高空氣象數(shù)據(jù)庫構(gòu)建數(shù)據(jù)管理功能模塊,集成CALWRF v2.0.1工具實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化格式轉(zhuǎn)化,通過地圖網(wǎng)格化選取區(qū)域?qū)崿F(xiàn)3D.DAT格式數(shù)據(jù)導(dǎo)出。數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和導(dǎo)出過程依托高性能云計(jì)算服務(wù)來實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)的并行快速生成和輸出。
[0051]實(shí)現(xiàn)地圖網(wǎng)格化,按固定網(wǎng)格點(diǎn)位將我國(guó)范圍內(nèi)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格選擇和所選網(wǎng)格內(nèi)數(shù)據(jù)的輸出。用戶在導(dǎo)出數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)注所選網(wǎng)格是否正確、完整,一次操作即可導(dǎo)出左右網(wǎng)格內(nèi)的高空氣象數(shù)據(jù)的3D.DAT格式文件,供CALMET