基于云计算模型的气象信息服务系统研究_图文

1、2013年10月 第34卷第10期计算机工程与设计COMPUTER ENG烈EERING AND DEsIGN0ct.2013 V01.34No.10基于云计算模型的气象信息服务系统研究 王攀峰,张涛(北京航空气象研究所,北京100085摘要:为高效整合分散在各地气象台和区域保障中心的计算、存储、通信资源,解决航空气象保障工作面临的气象资料 收集不便、数值预报时效性和分辨率不高的问题,提出了基于云计算模型的气象信息服务系统框架。介绍了系统结构和功 能,并分3个层次描述了系统详细设计,给出了核心服务组件的实现方案,结合航空气象保障工作现状对本系统进行了分 析。分析结果表明,基于云计算模型的气象信

2、息服务系统可有效解决航空气象保障工作中存在的问题。关键词:云计算;数值预报;定制分发;气象信息服务;航空气象保障中图法分类号:TP39文献标识号:A 文章编号: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访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画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 言航空活动涉及的地域范围非常广阔,航空气象保障通 常需要大范围的原始气象资料和数值预报产品。尽管很多 地方建立了不同形式的气象信息服务系统进行原始气象资 料和数值预报产品的收集和下发,但是从全局看,航空气 象保障的信息化建设的相对滞后,对分散在全国各地气象 台、区域保障中心的计算、存储、通信资源的整合利用开 发不够,还存在着

7、原始资料收集、共享困难,区域数值预 报时效性、分辨率不高等难题。因此,有必要研究如何基 于分散在各地气象台和区域保障中心的计算、存储、通信 资源为气象台预报保障人员提供原始气象资料收集分发、 数值预报产品生成下发等一整套信息服务的新技术。云计算模型口1能够有效整合分布在不同地理位置上的 计算资源、存储资源、通信资源和软件资源,以web服务 形式为联网用户提供简单易用的信息服务23。本文提出用 基于云计算模型的气象信息服务系统解决上述问题,下面 首先介绍系统功能和详细设计,然后给出核心服务的实 现方案。1系统设计1.1系统功能组成常用的航空气象保障信息包括地面观探测资料、天气 雷达资料、卫星云图

8、资料等原始气象资料和数值预报产品。收稿日期:2013一01一08;修订日期:2013-0310作者简介:王攀峰(1979一,男,湖北武汉人,博士,研究方向为并行计算、数值天气预报;张涛(1971一,男,陕西西安人,硕士,研 究方向为计算机网络通信、气象信息处理。E_rnail:wpfeng 3720 计算机工程与设计 2013年作业管理一时钟同步MPI3ll预处理I l预处理l tl资料同化I l资料同化l善 善I主模式I l主模式lt l后期处理l I后期处理I服务器 服务器图3数值预报系统组成2.2.2精细化预报本系统充分考虑了地域差异,针对各地的地形和地表 特征,各个区域数值预报系统采用

9、优化的计算模式和输入 参数,提高预报准确度。同时将当地气象台的地面观探测 资料和天气雷达资料经变分同化后输入预报模式参与计算, 进一步提高模式分辨率。有些保障任务涉及的空域很大,跨域多个保障区域, 所需的数值预报产品应由多个区域预报产品融合而成。用 户定制信息时要指出需要哪些区域和气象台的原始气象资 料和数值预报产品,需求分解模块要向多个区域气象中心 服务器发送数据访问请求或起报计算请求。2.2.3时钟同步本系统各区域数值预报系统定期滚动起报,每隔一段 时间都要采用最新观探测资料、天气雷达资料和卫星云图 资料进行模式计算。为协调不同服务器上的数据一致性,罕 垫l幸 将数据放入处理队列二二二二二

10、将数据放人转发队列我们在各数值预报系统上部署了时钟同步软件,保持全系 统时钟统一。2.3气象资料按需分发由于气象保障工作的特点,任务开始之前需要收集任 务相关机场的地面观探测资料、天气雷达资料、卫星云图 资料和数值预报产品。任务开始之后还要持续收集地面观 探测资料、天气雷达资料等对任务相关空域的天气在任务保障过程中会自动发送给用户。定制分发为 了 实 现 网 络 内 的 定 制 分 发 , 系 统 内 采 用 了 特 殊 的 通信协议,在协议报头中规定了“信息类型”、“信息源地址” 目的地地址。系 统 收 集 或 生 成 的 所 有 资 料 都 会 发 送 给 气 象 通 信 网 关 ,气象通信网关收到一份资料后,从网络协议报头中提取的流程图如图4所示。(b 处 理线程流程 图4定制分发网关的流程 蓍