【精品】應(yīng)急平臺(tái)模型實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)范

1、應(yīng)急平臺(tái)模型實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)范簡(jiǎn)介本文檔主要說(shuō)明在技術(shù)上如何針對(duì)模型組的實(shí)際情況，把現(xiàn)有成果和力量應(yīng)用到國(guó)辦應(yīng) 急平臺(tái)上，同時(shí)對(duì)整個(gè)體系架構(gòu)、相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、技術(shù)瓶頸做一下簡(jiǎn)單介紹。目前的情況跟據(jù)我們的人致了解，i前模型組的各個(gè)單位的產(chǎn)品從技術(shù)上可以分成如下兒類(lèi)：1、有成熟的產(chǎn)品,c+、fortran、c、matlab、.net等語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),運(yùn)行需要專門(mén)的 運(yùn)行環(huán)境，如操作系統(tǒng)、所需類(lèi)腭等等，運(yùn)算量大、有固定的輸入輸出模式，輸入輸出 量都很大，系統(tǒng)十分穩(wěn)定，能夠自動(dòng)運(yùn)行，使用頻率高。2、有成熟的產(chǎn)品，采用c+> fortran> c、等語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，提供人機(jī)交 互界而，計(jì)算量不是太大，系統(tǒng)的輸入

2、、計(jì)算、輸出等模塊耦合性比較強(qiáng)，運(yùn)行依賴于 特定環(huán)境、如依賴于特定的g1s平臺(tái)等，使用頻率不是太高3、有成熟的產(chǎn)品，純模型計(jì)算，一般用fortran語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，計(jì)算量較小，使用較 頻繁，而且不同的模型有可能組合使川，比如綜合性的預(yù)測(cè)預(yù)警分析等。4、處于研究階段，模型的需求要求計(jì)算得并不是十分精確，只要求采用一些經(jīng)驗(yàn) 公式算出大概的結(jié)果，輸入輸出和計(jì)算量都不人，使用也較為頻繁。整體架構(gòu)為了滿足國(guó)辦應(yīng)急平臺(tái)的需求，同時(shí)充分考慮i前模型組的各個(gè)單位的實(shí)際情況，模型 和平臺(tái)的結(jié)合準(zhǔn)備采用多種方式進(jìn)行整合。整合方式按照實(shí)現(xiàn)方式可以分成兩類(lèi)：1、數(shù)據(jù)報(bào)合，對(duì)于集成難度較高的模型采用此種集成方式，謨模型的特點(diǎn)

3、是計(jì) 算量大、輸入輸出數(shù)據(jù)量大，開(kāi)發(fā)技術(shù)體系封閉，對(duì)運(yùn)行環(huán)境耍求苛刻。對(duì)這類(lèi)模型， 我們不會(huì)把整個(gè)模型的實(shí)現(xiàn)嵌入到應(yīng)急平臺(tái)內(nèi)部，而只是利用模型輸出的結(jié)果。2、應(yīng)川整合，對(duì)于使川頻率較髙，計(jì)算童不人，而且經(jīng)常需要不同模型結(jié)合使川 的模型采用此種整合方式。整個(gè)模型的實(shí)現(xiàn)會(huì)嵌入應(yīng)急平臺(tái)內(nèi)部，由應(yīng)急平臺(tái)控制模型 的運(yùn)行、輸入、輸出。對(duì)于數(shù)據(jù)整合，模型需耍把計(jì)算出的結(jié)果報(bào)送到應(yīng)急平臺(tái)z中，運(yùn)算結(jié)果的規(guī)范需要跟 各個(gè)業(yè)務(wù)組進(jìn)行約定，根據(jù)需求選擇上報(bào)到數(shù)據(jù)庫(kù)、或上報(bào)數(shù)據(jù)文件、圖片、文檔等內(nèi)容。 國(guó)辦的工作人員根據(jù)模型上報(bào)的內(nèi)容對(duì)事件進(jìn)行處理。1=1前國(guó)辦應(yīng)急項(xiàng)1=1組止在建設(shè)基礎(chǔ)信 息庫(kù)、預(yù)案庫(kù)、gis庫(kù)等

4、數(shù)據(jù)庫(kù)，模型所需的數(shù)據(jù)輸入可以從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取，也可以從 gis數(shù)據(jù)庫(kù)提取，格式以基礎(chǔ)庫(kù)中的數(shù)據(jù)格式為準(zhǔn)。應(yīng)急平臺(tái)提供運(yùn)算結(jié)杲上報(bào)的人機(jī)界而, 對(duì)于數(shù)據(jù)彊特別大的數(shù)據(jù)町以采用ftp的方式發(fā)送到應(yīng)急平臺(tái)，一般情況下如果數(shù)據(jù)量 特別巨大，推薦采用文字和多媒體描述方式報(bào)送。對(duì)于應(yīng)川整合，所有的模型都必須按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)或者重構(gòu)，所有的模型 都會(huì)部署在一臺(tái)或多臺(tái)模型服務(wù)器上，在模型服務(wù)器上的模型的接口都統(tǒng)一封裝成web service形式。應(yīng)丿ij服務(wù)器調(diào)川模型的時(shí)候首先會(huì)在系統(tǒng)中查找這個(gè)模型的調(diào)川接口，然后 再通過(guò)web service調(diào)用模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果直接返回，整個(gè)過(guò)程采用同

5、步的方式進(jìn) 行-。技術(shù)要求獨(dú)立運(yùn)行的模型需要滿足如下要求：1、數(shù)據(jù)的輸入必須按照應(yīng)急平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行輸入，如果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中 沒(méi)冇所需的數(shù)據(jù)，對(duì)以采川數(shù)據(jù)文件、臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等方式來(lái)存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)的輸出必須通過(guò)應(yīng)急平臺(tái)輸出界而進(jìn)行輸出，輸出的格式和類(lèi)型需要和各個(gè)業(yè) 務(wù)組進(jìn)行溝通。和應(yīng)急平臺(tái)整合在一起的模型需要滿足的要求如下:1、模型必須封裝成統(tǒng)一的web service接口。2、模型的運(yùn)行不能夠互相干擾。3、模型必須能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。4、模型的實(shí)現(xiàn)不能存在任何內(nèi)存溢出問(wèn)題。5、建議采用java語(yǔ)言或者fortranjava和c混合編成來(lái)實(shí)現(xiàn)，直接用c或c+問(wèn)題會(huì) 比較多。6、模

6、型只是簡(jiǎn)單的輸入輸出，不和展現(xiàn)界血存在耦合。7、web service的發(fā)布采川axis服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一發(fā)布，不能各個(gè)模型自己建立web service服務(wù)器，否則每臺(tái)服務(wù)器只能部署一個(gè)web service服務(wù)器。8、模型的計(jì)算量不能太人，計(jì)算時(shí)間控制在10秒之內(nèi)。應(yīng)用集成方式：1、純java實(shí)現(xiàn)，模型全部由jdk1.5實(shí)現(xiàn)，模型組可以以原代碼的形式提供，也可以以 class文件或者jar文件的形式提供，軟件開(kāi)發(fā)組會(huì)把這個(gè)算法發(fā)布到模型服務(wù)器上，這 種應(yīng)用方式適合計(jì)算量不是很大，乂需要經(jīng)常使川的模型。推薦大多數(shù)的模型采用這種 形式，其好處是集成簡(jiǎn)單，系統(tǒng)町靠性、可維護(hù)性好。2、fortran&

7、gt;java> c混合實(shí)現(xiàn)，fortran語(yǔ)言不能直接發(fā)布成web service,昵z需要通過(guò)fortran 和c混合編程，把必要的fortran接口封裝成c接口，然丿訐再通過(guò)jnkjava native interface ) 把c接口封裝成java接口，最后通過(guò)axis服務(wù)器把該模型的接口發(fā)布成web service形 式。這種類(lèi)型的集成方式適合對(duì)計(jì)算量不是太大隨時(shí)可能會(huì)被調(diào)用的模型進(jìn)行集成工 作。模型組需要把經(jīng)過(guò)java封裝的模型以class文件或問(wèn)文件的形式提供給軟件開(kāi)發(fā)組, 軟件開(kāi)發(fā)組再發(fā)布到模型服務(wù)器上，并封裝成web service接口。3、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或com形式實(shí)現(xiàn)，

8、有不少算法是以dll形式和com形式存在的，這種模型適合開(kāi)發(fā)單機(jī)版的程序，并不適合開(kāi)發(fā)服務(wù)器版，除非特殊情況，否則不推薦把這種形 式的模型集成到整個(gè)系統(tǒng)中來(lái)。如果一定要集成進(jìn)來(lái)，只能采用jni的形式，把dll和 com接口封裝成java接口，再發(fā)布成web service,dll和com還必須滿足穩(wěn)定性、獨(dú)立性等耍求。4、其他，還有一些模型對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求比較特殊，計(jì)算杲也比較大，直接做集成難度較大, 只能根據(jù)實(shí)際情況來(lái)制訂集成的方式。接口規(guī)范1、國(guó)辦綜合應(yīng)用系統(tǒng)集成的所有模型接口采川java的interface形式定義，interface的包路 徑按照“gov.csc.ems.model模型名

9、稱縮寫(xiě)”的方式來(lái)組織。2、每個(gè)接口必須是imodel.java的子接口，imodel接口源文件如下：*/package govesc.emsmodel;import javaawtheadlessexception;/ * author國(guó)辦應(yīng)急平臺(tái)開(kāi)發(fā)組*/public interface imodel y/ *得到模型的版本號(hào)、版權(quán)信息*返回值類(lèi)型為字符串，例如 ''版本1.0版權(quán)所有清華大學(xué)*/string getversion ();/ *得到模型的名稱*返回值類(lèi)型為字符串，例如 '、綜合火災(zāi)預(yù)警模型"k*/string getmodelname();/

10、 *得到模型功能的詳細(xì)描述"k*返回值類(lèi)型為字符串，例如*大規(guī)模食物中毒及其引發(fā)綜合事件預(yù)測(cè)預(yù)警模型，主要功能包括* 1.針對(duì)典型大規(guī)模食物屮毒預(yù)警與后果預(yù)測(cè)模型* 2.針對(duì)大規(guī)模食物中毒處置和救援的智能決策方案系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。*/string getmodeldescription（）;/ *得到模型的所有方法和參數(shù)列表*返回值類(lèi)型為字符串，例如*功能：地震災(zāi)害烈度快速確定模型* 函數(shù)名稱：earthquakeassess*輸入?yún)?shù)：* double degree:地震級(jí)別，震中（在gis圖上確定，或通過(guò)經(jīng)緯度進(jìn)行確定）*輸出參數(shù)：* doublet radius （單位/km）等震線的

11、長(zhǎng)軸、短軸（四種烈度：vi、vii> viii>ix）*通過(guò)gis繪圖繪制橢鬪等震線，分別用紅橙黃蘭四種顏色分別顯示。* radius 0 v：級(jí)短軸* radius 1 vi級(jí)長(zhǎng)軸* radius 2 vh級(jí)短軸* radius 3 vi：級(jí)長(zhǎng)軸* radius 4 級(jí)短軸* radius 5 viii級(jí)長(zhǎng)軸* radius 6 ix級(jí)短軸* radius 7ix級(jí)長(zhǎng)軸*適用說(shuō)明：輸入?yún)?shù)需要實(shí)時(shí)從界面錄入*功能：地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估模型* 函數(shù)幺稱：earthquakeassess （）*輸入?yún)?shù)：* 1） 地震烈度，由上模型獲取，直接反映在下述四個(gè)參數(shù)中* 2）房屋統(tǒng)計(jì)（土木

12、、磚木、多層砌體、框架結(jié)構(gòu)各自的面積數(shù)，面積需要有上模型 統(tǒng)計(jì)分析出來(lái)）* double housearealx ix烈度級(jí)對(duì)應(yīng)的每一類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的總血-積* double houseareaviii vii：烈度級(jí)對(duì)應(yīng)的每一類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的總面積* double houseareavii vi工烈度級(jí)對(duì)應(yīng)的每一類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的總面積* double houseareavi vi烈度級(jí)對(duì)應(yīng)的每一類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的總而積*輸出參數(shù)：各烈度區(qū)內(nèi)地震災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失、整個(gè)地震區(qū)內(nèi)災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失，以柱狀圖的形 式展現(xiàn)出來(lái)。*/string showahparameters ();getversion ()方法返回該模型的版

13、本號(hào)getmodelname ()方法返冋模型的名稱get model descript ion ()方法返冋模型的詳細(xì)描述showahparameters ()方法返冋所有的方法列表及其參數(shù)類(lèi)型定義上述接口在模型中必須實(shí)現(xiàn)，模型自己的接口在派生接u的實(shí)現(xiàn)類(lèi)屮完成。3、模型接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)以“i接口名imp”命名，如火災(zāi)分析模型接口為“ifiremodel”,則 實(shí)現(xiàn)類(lèi)的命名方式可以為“ifiremodellmp”，每個(gè)模型可以有多個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)，但是接口必 須統(tǒng)一。4、模型參數(shù)的配置以java bean的標(biāo)準(zhǔn)形式傳遞到模型接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)中。gis平臺(tái)數(shù)據(jù)規(guī)范gis平臺(tái)基于arcgis9.2,從模型在gi

14、s中表達(dá)的效率角度考慮，擬將模型結(jié) 果文件分為2個(gè)部分，文件格式為txt文本格式或者是一個(gè)長(zhǎng)字符串，文本的數(shù) 據(jù)項(xiàng)包括數(shù)據(jù)自描述文件和數(shù)據(jù)實(shí)體文件兩部分。a)數(shù)據(jù)口描述文件命名規(guī)則："*-sclfdcscription” , ” *”部分為事故描述如“黃石 前進(jìn)化工廠硫酸二甲脂泄漏”。內(nèi)容包含數(shù)據(jù)名稱、模型計(jì)算參數(shù)列表及含義、結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)個(gè)數(shù)、數(shù) 據(jù)項(xiàng)名稱、數(shù)據(jù)項(xiàng)含義的描述。例如：/名稱/2007-05-11黃石前進(jìn)化工廠硫酸二甲脂泄漏 /模型參數(shù)/泄漏物質(zhì)：硫酸二甲脂風(fēng)速：風(fēng)向：/數(shù)據(jù)項(xiàng)/x： x坐標(biāo)或經(jīng)度,類(lèi)型為doubley： y坐標(biāo)或緯度，類(lèi)型為doublez： z坐標(biāo)或

15、高程，類(lèi)型為doubletime：時(shí)刻，單位為秒attributel：屬性項(xiàng)1,為模型屮的專業(yè)屬性項(xiàng),如氣體濃度、溫度等attribute2：屬性項(xiàng)2、為模型中的專業(yè)屬性項(xiàng)，如氣體濃度、溫度等attrtbute3：屬性項(xiàng)3、為模型中的專業(yè)屬性項(xiàng),如氣體濃度、溫度等b）數(shù)據(jù)實(shí)體文件文件命名規(guī)則：“*-daui”，” *”部分為事故描述如“黃石前進(jìn)化工廠 硫酸二甲脂泄漏”。文件第一行格式為各數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱，以逗號(hào)分隔，例 如："x,y,z, time, attribute】, attribute2, attribute3-.”。從第二行開(kāi)始，記錄模型計(jì)算結(jié)果值。示例一 fortran和c混合

16、編程這里將詳細(xì)介紹一下在c+中如何調(diào)用用fortran語(yǔ)言編寫(xiě)斷數(shù)的問(wèn)題，即fortran與 c卄的混合編程問(wèn)題。通常情況下，c+ +與fortran的混合編程問(wèn)題是利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的方式進(jìn)行的，換句 話說(shuō)，如果在c/c+中調(diào)用fortran函數(shù)，應(yīng)將fortran函數(shù)按照一定的協(xié)議編譯為動(dòng)態(tài)鏈 接庫(kù)，然后即町實(shí)現(xiàn)二者的混合編程問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)這-目的有兩種方式：顯示鏈接與隱式鏈接, 下面通過(guò)兩個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)例分別介紹之。編譯環(huán)境:fortran：推薦使用 compaq visual fortran 6. 0 以上的版本,c+： microsoft visual c+6. 0。1 顯式鏈接,(a) 找

17、開(kāi)cvf編譯器，然后新建一個(gè)fortran dll工程(選擇fortran dynamic link library),并指定工程名，按確定按鈕，然后新建-一個(gè)fortran源文件，并輸入以下的 fortran 代碼：(這里僅為說(shuō)明問(wèn)題，實(shí)際的問(wèn)題比下而的代碼要復(fù)雜得多。)subroutine output(n)!必須聲明本函數(shù)為輸出函數(shù):dllexport!dec$ attributes dllexport: :outputimpliotnoneinteger nn= n+10write(*,*) ,'n=,nend subrouti ne output經(jīng)編譯，鏈接后，將在debug

18、 i錄下生成兩個(gè)文件，即dll文件與lib文件。(b) 啟動(dòng) visual c+6. 0,然后新建一個(gè) console i程(即 win32 console application, 當(dāng)然在mfc中也是完成可行的)o按確定按鈕，新建-個(gè)空的工程后，再新建一個(gè)c+源文 件，并輸入以下的代碼：# include < iostream.h>#include <windows.h>int main()typedef void (_stdcall * wndproc)(int& );hinstance hubrary= loadubrary(hpp.dllh); 加載動(dòng)態(tài)

19、庫(kù)文件if(hubrary= = null)cout&lt;&it;'1 can't find the dll file”&lt;&lt;endl;retur n -1;wndproctest=(wndproc)getprocaddress(hlibrary,"output"); 獲得fortran導(dǎo)出窗數(shù)的 地址if(test= = null)8ut&lt;&lt;ncanft find the function file/'&lt;&lt;endl;return -2;int n=3

20、;test(n)； 調(diào)用 fottran 函數(shù)freelibrary(hlibrary); 卸載動(dòng)態(tài)庫(kù)文件return 0;當(dāng)編譯通過(guò)后，將市fortran編譯器生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)文件(本算例為pp. dl 1)復(fù)制到c+的 debug文件夾中(即mmdebug),然后點(diǎn)擊執(zhí)行即可。2.隱式鏈接與上文所介紹的顯示鏈接相比，隱式鏈接要相對(duì)容易一點(diǎn)。下面也通過(guò)一個(gè)算例進(jìn)行說(shuō)明。(1) 建立一個(gè)fortran動(dòng)態(tài)庫(kù)文件，其方法與上述完全相同，然后在cvf編譯器中輸入以 下的代碼：subroutine output(n)!下面為對(duì)fortran函數(shù)的聲明!ms$if .not. defined(linkdi

21、rect)!ms$attributes dllexport : output!ms$endifimpliotnoneinteger nn= n+10write(*,*) ,n=,nend subrouti ne output編譯通過(guò)后，將在fortran工程文件夾的debug文件夾中牛成兩個(gè)文件，即*. dll文件與 *. lib文件。(2) 新建一個(gè)c+ console項(xiàng)目，并新建一個(gè)c+文件，然后輸入以下的代碼：# include < iostream.h># include vwindows.h>聲明函數(shù)output為extern型的，即是從外部調(diào)用的。extern ”

22、c' void _stdcall output(int& n);int main()int n=3;output(n);return 0;然后將fortran編譯器生成的兩個(gè)文件(dll文件與1讓文件)復(fù)制到c+的當(dāng)前日錄下, 并將lib文件加入到當(dāng)前的c+工程項(xiàng)目中，點(diǎn)擊菜單“工程一添加工程一files”，然后 選中pp. lib文件即可，此時(shí)即對(duì)通過(guò)編譯，執(zhí)行此程序。示例二jni封裝c接口為java接口java native interface (jni)是java語(yǔ)言的本地編程接口，是j2sdk的一部分。在java 程序中，我們可以通過(guò)jni實(shí)現(xiàn)一些用java語(yǔ)言不便實(shí)現(xiàn)

23、的功能。通常有以卜兒種情況我 們需要使用jni來(lái)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)的java類(lèi)庫(kù)沒(méi)有提供你的應(yīng)用程序所需要的功能，通常這些功能是平臺(tái)相關(guān)的 你希望使用一些己經(jīng)有的類(lèi)庫(kù)或者應(yīng)用程序，而他們并非用java語(yǔ)言編寫(xiě)的程序的某些部分對(duì)速度要求比較苛刻，你選擇川匯編或者c語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)并在java語(yǔ)言 中調(diào)用他們下面我們開(kāi)始編寫(xiě)hclloworld程丿芋，由于涉及到要編寫(xiě)c/c+代碼因此我們會(huì)在開(kāi)發(fā)中 使用 microsoft vc+工具。編寫(xiě)java代碼我們?cè)谄票P(pán)上建立一個(gè)hello 11錄作為我們的工作口錄，首先我們需要編寫(xiě)自己的java 代碼，在java代碼中我們會(huì)聲明native方法，代碼非常簡(jiǎn)單。如下所示

24、class helloworldpublic native void displayhelloworld(); static s ystem. loadlibrary( "hellon);public static void main(string args) new hellowoiid().displayhelloworld();注意我們的displayhelloworld()方法的聲明，它有一個(gè)關(guān)鍵字native,農(nóng)明這個(gè)方法使用java 以外的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。方法不包括實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覀円胏/c+語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)它。注意 system.loadlibrary('"hello

25、")這句代碼，它是在靜態(tài)初始化塊中定義的，系統(tǒng)用來(lái)裝載hello共 享庫(kù)，這就是我們?cè)诤蠖傻膆ello.dll (如果在其他的操作系統(tǒng)町能是其他的形式，比如 hello.so)編譯java代碼javac helloworld.java?生成 helloworld.class 文件創(chuàng)建.h文件這一步中我們要使川javah命令生成.h文件，這個(gè)文件要在后面的c/c+代碼屮用到，我們 運(yùn)行javah helloworldo這樣我們可以看到在i相同目錄卜生成了一個(gè)helloworld.h文件，文件內(nèi)容 如下/* do not edit this file it is machine generated */