一種災(zāi)害應(yīng)急綜合研判中數(shù)據(jù)與計算資源虛擬化管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及面向災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)的一類決策支持系統(tǒng)（任務(wù)系統(tǒng)）中的綜合研判系 統(tǒng)，具體涉及一種災(zāi)害應(yīng)急綜合研判中數(shù)據(jù)與計算資源虛擬化管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，國內(nèi)外自然災(zāi)害頻繁發(fā)生表明，加強災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)綜合研判系統(tǒng)的建設(shè)， 對提高突發(fā)自然災(zāi)害事件的救援和響應(yīng)能力，最大限度減少人民群眾生命財產(chǎn)損失具有十 分重要的現(xiàn)實意義。此類系統(tǒng)主要由值守模塊、研判任務(wù)管理模塊、研判模型計算模塊和研 判結(jié)果展示模塊等組成。其核心部分是研判任務(wù)管理模塊和研判模型計算模塊。自然災(zāi) 害事件發(fā)生時，值守模塊獲取警報，然后將警報發(fā)送給研判任務(wù)管理模塊，研判任務(wù)管理模 塊在不同的時間點調(diào)用研判模型計算模塊，由研判模型計算模塊調(diào)用相關(guān)研判模型，對突 發(fā)災(zāi)害事件展開研判（計算），得到研判報告，為下一步展開處置工作提供有意義的參考資 料。
[0003] 以地震應(yīng)急處置系統(tǒng)為例，地震應(yīng)急處置系統(tǒng)主要包括震情監(jiān)測子系統(tǒng)、強震綜 合研判子系統(tǒng)和研判結(jié)果表單流轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。其中，震情監(jiān)測子系統(tǒng)負(fù)責(zé)輪循監(jiān)聽信息源的 震情告警，一旦接收到告警信息，則立即啟動強震綜合研判子系統(tǒng)對震情和災(zāi)情進行綜合 研判，然后將得到的研判結(jié)果發(fā)送給表單流轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行流轉(zhuǎn)，為最終決策服務(wù)。
[0004] 應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)系統(tǒng)的綜合研判系統(tǒng)對突發(fā)事件展開綜合研判所需的資源主要由 兩類組成：計算資源和數(shù)據(jù)資源。其中，計算資源主要是指研判模型，一個研判模型對應(yīng) 一個計算過程，該計算過程需要參數(shù)和輸入，計算過程的結(jié)果是研判模型的輸出，即研判結(jié) 果。研判模型一般由行業(yè)專家提出。在綜合研判系統(tǒng)中，使用了大量的研判模型，可多達數(shù) 百個，有很多研判模型目前還處于研宄完善階段；許多研判模型可應(yīng)用于不同的綜合研判 系統(tǒng)；研判模型的計算執(zhí)行過程和相應(yīng)的模型參數(shù)、輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源緊耦合，使得研判模 型計算執(zhí)行過程的正確性驗證非常困難。
[0005] 數(shù)據(jù)資源支持研判模型進行計算，綜合研判系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)資源一般由多種數(shù)據(jù)類 型組成，包括：關(guān)系型數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)等，其中關(guān)系型數(shù)據(jù)主要 用來存儲事件屬性和研判模型參數(shù)等，空間數(shù)據(jù)用來存儲基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和一部分模型參數(shù) 數(shù)據(jù)。
[0006] 以地震應(yīng)急處置系統(tǒng)為例，地震應(yīng)急處置系統(tǒng)涉及的研判模型資源分為兩類：震 情模型和災(zāi)情模型。震情模型主要是指對地震本身若干屬性進行計算的模型，其中包括：烈 度分析、斷裂帶分析、震區(qū)地形地貌特征分析、次生災(zāi)害分析等模型；災(zāi)情模型是指對由地 震造成的人口、建筑物倒塌、經(jīng)濟損失等進行計算的模型，包括：人口傷亡分析、建筑物倒塌 分析、人口密度分析、經(jīng)濟損失分析等。
[0007] 目前此類綜合研判系統(tǒng)在設(shè)計時一般將應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型以及數(shù)據(jù)資源三者緊 耦合，封裝為計算構(gòu)件，執(zhí)行研判任務(wù)，得到研判結(jié)果，這樣設(shè)計實現(xiàn)的缺點主要有：
[0008] (1)如果應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)資源三者緊耦合，則有可能阻礙應(yīng)用系統(tǒng)的研 發(fā)進度。
[0009] -方面，由于災(zāi)害應(yīng)急救援領(lǐng)域的復(fù)雜性，相關(guān)研判模型還處于研宄完善階段，需 要在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中進行更新和擴展，以滿足最新的業(yè)務(wù)需求；另一方面，即使確定了研 判模型，研判模型計算過程所需要的數(shù)據(jù)資源也有可能不完全，即：當(dāng)前數(shù)據(jù)資源可能不滿 足研判模型計算過程所需要的參數(shù)和輸入，研判模型依然無法應(yīng)用到系統(tǒng)中，這樣就有可 能阻礙應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)進度。
[0010] (2)如果應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)源緊耦合，不利于在系統(tǒng)應(yīng)用過程中對研判模 型進行更改和擴展。
[0011] 系統(tǒng)中的研判模型需要根據(jù)最新應(yīng)用領(lǐng)域的研宄成果進行修改，可能會有完善和 更新的研判模型加入系統(tǒng)。如果研判模型緊耦合在系統(tǒng)中，則難以對研判模型進行更新和 擴展；其次，研判模型可應(yīng)用于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，如果一個研判模型緊耦合在一個應(yīng)用系統(tǒng) 中，當(dāng)將它應(yīng)用到不同的系統(tǒng)中時就會做重復(fù)工作。因此，需要一個統(tǒng)一的研判模型編輯環(huán) 境，支持研判模型在系統(tǒng)應(yīng)用過程中的更新和擴展，以支持不同的應(yīng)用系統(tǒng)。
[0012] (3)在系統(tǒng)應(yīng)用階段，如果應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)源緊耦合，不利于在系統(tǒng)應(yīng) 用過程中數(shù)據(jù)資源種類的更新和擴展。
[0013] 綜合研判系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)資源一般包括關(guān)系型數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、互聯(lián) 網(wǎng)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)資源需要在系統(tǒng)應(yīng)用過程中不斷更新和擴展，而且在應(yīng)用系統(tǒng)使 用過程中，部分?jǐn)?shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，也存在數(shù)據(jù)老化等問題。如果應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和 數(shù)據(jù)資源緊耦合，當(dāng)更新和擴展一類數(shù)據(jù)資源時，將不得不修改應(yīng)用系統(tǒng)以適應(yīng)該數(shù)據(jù)資 源的加入。因此需要設(shè)計一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理和集成機制和用戶界面，支持?jǐn)?shù)據(jù)資源 的更新和擴展。
[0014] (4)在系統(tǒng)應(yīng)用階段，如果應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)資源緊耦合，難以對研判模 型計算執(zhí)行過程正確性進行驗證，一旦出現(xiàn)錯誤，不利于錯誤分析和定位。
[0015] 如果將應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)資源緊耦合，封裝為計算構(gòu)件，對外表現(xiàn)為黑 盒，在系統(tǒng)運行時，一方面無法對研判模型的計算執(zhí)行過程的正確性進行驗證，另一方面， 如果計算過程出現(xiàn)錯誤，由于計算構(gòu)件內(nèi)部狀態(tài)不可見，對錯誤進行分析和定位將變得困 難。因此，需要將應(yīng)用系統(tǒng)、研判模型和數(shù)據(jù)資源松耦合，將它們進行抽象封裝，并設(shè)計一種 交互協(xié)議，支持研判模型的計算執(zhí)行過程和數(shù)據(jù)資源的匯聚過程透明，以支持驗證研判模 型計算執(zhí)行過程的正確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為了解決上述問題，提高綜合研判系統(tǒng)的有效性、可擴展性、可重用性，本發(fā)明提 出了一種災(zāi)害應(yīng)急綜合研判中數(shù)據(jù)與計算資源虛擬化管理方法，將研判任務(wù)、研判模型和 數(shù)據(jù)源三者松耦合，只包含必要的交互關(guān)系：將研判模型按照統(tǒng)一的封裝規(guī)范進行封裝，形 成規(guī)范表示的邏輯計算資源；對數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一封裝，表示為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對象和定義在 這些數(shù)據(jù)對象上的一組統(tǒng)一的操作，即邏輯數(shù)據(jù)資源。在系統(tǒng)應(yīng)用階段支持對研判模型進 行更新和擴展，對數(shù)據(jù)資源類別進行更新和擴展；同時，由于研判任務(wù)獨立于研判模型和數(shù) 據(jù)資源，這樣就使整個研判任務(wù)的計算過程可監(jiān)測、計算結(jié)果可評估、行為異?？煽?，一旦 計算過程的執(zhí)行出現(xiàn)錯誤，對錯誤進行定位和分析也將變得方便。
[0017] 本發(fā)明的災(zāi)害應(yīng)急綜合研判中數(shù)據(jù)與計算資源虛擬化管理方法，包括如下步驟：
[0018] 步驟1 :將任務(wù)研判模塊抽象為三部分3-agent，分別為應(yīng)用環(huán)境上下文（App_ Context)、模型調(diào)用者（Model_Invoker)和數(shù)據(jù)通道（Data_Channel);
[0019] 應(yīng)用環(huán)境上下文記錄數(shù)據(jù)源集合、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)序列和參數(shù)數(shù)據(jù)序列、以及初始參數(shù) 序列，初始狀態(tài)下應(yīng)用環(huán)境上下文為空；
[0020] 模型調(diào)用者包括模型加載器、映射器和執(zhí)行器；模型加載器用于模型的加載，對模 型進行協(xié)議檢查以及解析模型；映射器用于建立模型輸入變量序列和參數(shù)序列到數(shù)據(jù)源的 映射，將模型輸入變量和模型參數(shù)實例化；執(zhí)行器用于模型計算過程的執(zhí)行；
[0021] 數(shù)據(jù)通道是應(yīng)用系統(tǒng)向數(shù)據(jù)源請求數(shù)據(jù)的中介。包括請求接收器、數(shù)據(jù)請求分析 器、命令發(fā)送器和數(shù)據(jù)樞紐；請求接收器接收數(shù)據(jù)請求端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求；數(shù)據(jù)請求分析 器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)請求的協(xié)議檢查和解析，然后將數(shù)據(jù)請求映射為數(shù)據(jù)源命令；命令發(fā)送器用于 連接數(shù)據(jù)源，向數(shù)據(jù)源發(fā)送命令；數(shù)據(jù)樞紐將數(shù)據(jù)源端返回的數(shù)據(jù)返回給數(shù)據(jù)請求端。
[0022] 步驟2 :按照資源封裝規(guī)范對研判模型、數(shù)據(jù)源進行抽象封裝，形成邏輯計算資源 和邏輯數(shù)據(jù)資源；
[0023] 研判模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：研判模型名稱、輸入變量序列、參數(shù)序列、輸出變量序 列以及模型計算過程；
[0024] 數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)源名稱、數(shù)據(jù)源類型、數(shù)據(jù)源地址和數(shù)據(jù)集合；數(shù)據(jù) 集合由數(shù)據(jù)組成，每個數(shù)據(jù)的定義包括數(shù)據(jù)名稱、一組數(shù)據(jù)對象以及一組定義在數(shù)據(jù)對象 上的操作；每個數(shù)據(jù)對象的定義包括數(shù)據(jù)對象名稱和數(shù)據(jù)對象的值。
[0025] 步驟3 :根據(jù)資源封裝規(guī)范，封裝調(diào)用接口，包括研判任務(wù)調(diào)用接口、計算資源調(diào) 用接口和數(shù)據(jù)資源調(diào)用接口；
[0026] 其中，研判任務(wù)調(diào)用接口包括研判任務(wù)名稱、初始參數(shù)表單、調(diào)用的研判模型名稱 以及任務(wù)所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)描述；計算資源調(diào)用接口為研判模型名稱；數(shù)據(jù)資源調(diào)用接口包 括所需的數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)源名稱、數(shù)據(jù)操作、用于確定數(shù)據(jù)的謂詞以及返回數(shù)據(jù)描述。
[0027] 步驟4 :設(shè)計交互協(xié)議，3-agent協(xié)同完成研判任務(wù)。
[0028] 本發(fā)明的災(zāi)害應(yīng)急綜合研判中數(shù)據(jù)與計算資源虛擬化管理方法，其優(yōu)點與積極效 果在于：
[0029] (1)采用本發(fā)明的技術(shù)方案，研判模型研發(fā)和更新不再是此類面向災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng) 的綜合研判系統(tǒng)的開發(fā)瓶頸。由于研判模型擁有統(tǒng)一的封裝規(guī)范，在系統(tǒng)研發(fā)階段，可以不 必等到研判模型完全確定后再進行開發(fā)。系統(tǒng)研發(fā)人員可以先進行除研判模型之外的其他 業(yè)務(wù)流程的研發(fā)和測試，待研判模型確定后，按照統(tǒng)一的封裝規(guī)范將研判模型動態(tài)集成到 應(yīng)用中即可。
[0030] (2)由于本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一個統(tǒng)一的研判模型編輯環(huán)境，支持在系統(tǒng)應(yīng) 用過程中對研判模型進行更新和擴展，這樣就可以根據(jù)最新應(yīng)用領(lǐng)域的研宄成果對系統(tǒng)中 的研判模型進行修改，將更為先進和完善研判模型加入系統(tǒng)；另外，研判模型還可應(yīng)用于不 同的應(yīng)用系統(tǒng)。
[0031] (3)本發(fā)明設(shè)計了一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理和集成機制，利于在系統(tǒng)應(yīng)用過程中 對數(shù)據(jù)資源種類進行更新和擴展，更新或擴展一類數(shù)據(jù)資源時，將不必修改應(yīng)用系統(tǒng)就可 以適應(yīng)該數(shù)據(jù)資源的加入。
[0032] (4)本發(fā)明設(shè)計了一組交互協(xié)議，支持研判模型的計算執(zhí)行過程和數(shù)據(jù)資源的匯 聚過程透明，將研判任務(wù)、研判模型、數(shù)據(jù)資源三者松耦合，支持對研判模型計算執(zhí)行過程 的正確性進行驗證，利于錯誤分析和錯誤定位。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明中任務(wù)研判模塊抽象的3-agent之間的關(guān)系示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明檢查研判模型是否存在的流程示意圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明檢查數(shù)據(jù)源是否存在的流程示意圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明App_Context初始化的流程示意圖；
[0037] 圖5為本發(fā)明方法中研判模型初始化的流程示意圖；
[0038] 圖6為本發(fā)明方法中執(zhí)行研判模型計算過程的示意圖；
[0039] 圖7為本發(fā)明利用3-agent協(xié)同完成研判任務(wù)的整體流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面將結(jié)合附圖和實施例對