基于云計(jì)算模型的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)研究_圖文

1、2013年10月 第34卷第10期計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)COMPUTER ENG烈EERING AND DEsIGN0ct.2013 V01.34No.10基于云計(jì)算模型的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)研究 王攀峰,張濤(北京航空氣象研究所,北京100085摘要:為高效整合分散在各地氣象臺(tái)和區(qū)域保障中心的計(jì)算、存儲(chǔ)、通信資源,解決航空氣象保障工作面臨的氣象資料 收集不便、數(shù)值預(yù)報(bào)時(shí)效性和分辨率不高的問題,提出了基于云計(jì)算模型的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)框架。介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功 能,并分3個(gè)層次描述了系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì),給出了核心服務(wù)組件的實(shí)現(xiàn)方案,結(jié)合航空氣象保障工作現(xiàn)狀對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了分 析。分析結(jié)果表明,基于云計(jì)算模型的氣象信

2、息服務(wù)系統(tǒng)可有效解決航空氣象保障工作中存在的問題。關(guān)鍵詞:云計(jì)算;數(shù)值預(yù)報(bào);定制分發(fā);氣象信息服務(wù);航空氣象保障中圖法分類號(hào):TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1000一7024(2013103717一05Research on meteor0109ical information service systembased on cloud-computing modelWANG Pan-feng,ZHANG Tao(BeUing Aviation Meteorological InStitute,Beijing 100085,ChiTlaAbs蛔ct:There are Some proble

3、ms in aviation rneteorologicalsupportbusiness.It is difficult to collect meteorological inJomation,the t訪1eliness and reSolution of n啪erical forecastproducts is notligh enough Afr枷ework of the meteorological infomation seice system based on cloud-computing modelis proposed by which computing,storage

4、姐d舢unication resource scat ted amund regionaI support centers and observatories is efficiently integrated Firstly,the syStem structure and functionS are in troduced Seconfuy,the design of the system is detailed in three levels.Thirdly,the implementation of core service colllponents is describe正And l

5、astly,the syStem is amlyzed according to the actual situation of the a、riation wreather support business.The a nalysis results show that the meteorolp畫caliTlfo珊ation seice syst帆based on cloud computing nlodel can effectively solve the e】【isting problems in the aviation meteorological support busines

6、s.Key wor凼:cloud-oomputillg;n啪erical forecast;distribution on demand;meteomlo西cal iIlfor嘞tion service;aviation meteoro logical support0引 言航空活動(dòng)涉及的地域范圍非常廣闊,航空氣象保障通 常需要大范圍的原始?xì)庀筚Y料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。盡管很多 地方建立了不同形式的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行原始?xì)庀筚Y 料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的收集和下發(fā),但是從全局看,航空氣 象保障的信息化建設(shè)的相對(duì)滯后,對(duì)分散在全國(guó)各地氣象 臺(tái)、區(qū)域保障中心的計(jì)算、存儲(chǔ)、通信資源的整合利用開 發(fā)不夠,還存在著

7、原始資料收集、共享困難,區(qū)域數(shù)值預(yù) 報(bào)時(shí)效性、分辨率不高等難題。因此,有必要研究如何基 于分散在各地氣象臺(tái)和區(qū)域保障中心的計(jì)算、存儲(chǔ)、通信 資源為氣象臺(tái)預(yù)報(bào)保障人員提供原始?xì)庀筚Y料收集分發(fā)、 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成下發(fā)等一整套信息服務(wù)的新技術(shù)。云計(jì)算模型口1能夠有效整合分布在不同地理位置上的 計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源和軟件資源,以web服務(wù) 形式為聯(lián)網(wǎng)用戶提供簡(jiǎn)單易用的信息服務(wù)23。本文提出用 基于云計(jì)算模型的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)解決上述問題,下面 首先介紹系統(tǒng)功能和詳細(xì)設(shè)計(jì),然后給出核心服務(wù)的實(shí) 現(xiàn)方案。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)功能組成常用的航空氣象保障信息包括地面觀探測(cè)資料、天氣 雷達(dá)資料、衛(wèi)星云圖

8、資料等原始?xì)庀筚Y料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。收稿日期:2013一01一08;修訂日期:2013-0310作者簡(jiǎn)介:王攀峰(1979一,男,湖北武漢人,博士,研究方向?yàn)椴⑿杏?jì)算、數(shù)值天氣預(yù)報(bào);張濤(1971一,男,陜西西安人,碩士,研 究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、氣象信息處理。E_rnail:wpfeng 3720 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì) 2013年作業(yè)管理一時(shí)鐘同步MPI3ll預(yù)處理I l預(yù)處理l tl資料同化I l資料同化l善 善I主模式I l主模式lt l后期處理l I后期處理I服務(wù)器 服務(wù)器圖3數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)組成2.2.2精細(xì)化預(yù)報(bào)本系統(tǒng)充分考慮了地域差異,針對(duì)各地的地形和地表 特征,各個(gè)區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用

9、優(yōu)化的計(jì)算模式和輸入 參數(shù),提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度。同時(shí)將當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)的地面觀探測(cè) 資料和天氣雷達(dá)資料經(jīng)變分同化后輸入預(yù)報(bào)模式參與計(jì)算, 進(jìn)一步提高模式分辨率。有些保障任務(wù)涉及的空域很大,跨域多個(gè)保障區(qū)域, 所需的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品應(yīng)由多個(gè)區(qū)域預(yù)報(bào)產(chǎn)品融合而成。用 戶定制信息時(shí)要指出需要哪些區(qū)域和氣象臺(tái)的原始?xì)庀筚Y 料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品,需求分解模塊要向多個(gè)區(qū)域氣象中心 服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求或起報(bào)計(jì)算請(qǐng)求。2.2.3時(shí)鐘同步本系統(tǒng)各區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)定期滾動(dòng)起報(bào),每隔一段 時(shí)間都要采用最新觀探測(cè)資料、天氣雷達(dá)資料和衛(wèi)星云圖 資料進(jìn)行模式計(jì)算。為協(xié)調(diào)不同服務(wù)器上的數(shù)據(jù)一致性,罕 墊l幸 將數(shù)據(jù)放入處理隊(duì)列二二二二二

10、將數(shù)據(jù)放人轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列我們?cè)诟鲾?shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)上部署了時(shí)鐘同步軟件,保持全系 統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一。2.3氣象資料按需分發(fā)由于氣象保障工作的特點(diǎn),任務(wù)開始之前需要收集任 務(wù)相關(guān)機(jī)場(chǎng)的地面觀探測(cè)資料、天氣雷達(dá)資料、衛(wèi)星云圖 資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。任務(wù)開始之后還要持續(xù)收集地面觀 探測(cè)資料、天氣雷達(dá)資料等對(duì)任務(wù)相關(guān)空域的天氣在任務(wù)保障過程中會(huì)自動(dòng)發(fā)送給用戶。定制分發(fā)為 了 實(shí) 現(xiàn) 網(wǎng) 絡(luò) 內(nèi) 的 定 制 分 發(fā) , 系 統(tǒng) 內(nèi) 采 用 了 特 殊 的 通信協(xié)議,在協(xié)議報(bào)頭中規(guī)定了“信息類型”、“信息源地址” 目的地地址。系 統(tǒng) 收 集 或 生 成 的 所 有 資 料 都 會(huì) 發(fā) 送 給 氣 象 通 信 網(wǎng) 關(guān) ,氣象通信網(wǎng)關(guān)收到一份資料后,從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)頭中提取的流程圖如圖4所示。(b 處 理線程流程 圖4定制分發(fā)網(wǎng)關(guān)的流程 蓍