一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法技术

本发明专利技术提供了一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，用于各类灾害应急响应决策支持系统。本发明专利技术将研判任务调用模块抽象为3-agent，分别是App_Context、Model_Invoker和Data_Channel；对研判模型、数据源进行抽象封装，形成计算资源和数据资源；对研判任务调用接口、计算资源调用接口和数据资源调用接口进行封装；设计交互协议，3-agent协同完成研判任务。本发明专利技术将综合研判系统中的研判任务、研判模型和数据源松耦合，利于在系统应用过程中数据资源种类的更新和扩展，支持对研判模型计算执行过程的正确性进行验证，利于错误分析和错误定位，具有良好的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法
本专利技术涉及面向灾害应急响应的一类决策支持系统(任务系统)中的综合研判系统，具体涉及一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法。
技术介绍
近年来，国内外自然灾害频繁发生表明，加强灾害应急响应综合研判系统的建设，对提高突发自然灾害事件的救援和响应能力，最大限度减少人民群众生命财产损失具有十分重要的现实意义。此类系统主要由值守模块、研判任务管理模块、研判模型计算模块和研判结果展示模块等组成。其核心部分是研判任务管理模块和研判模型计算模块。自然灾害事件发生时，值守模块获取警报，然后将警报发送给研判任务管理模块，研判任务管理模块在不同的时间点调用研判模型计算模块，由研判模型计算模块调用相关研判模型，对突发灾害事件展开研判(计算)，得到研判报告，为下一步展开处置工作提供有意义的参考资料。以地震应急处置系统为例，地震应急处置系统主要包括震情监测子系统、强震综合研判子系统和研判结果表单流转子系统。其中，震情监测子系统负责轮循监听信息源的震情告警，一旦接收到告警信息，则立即启动强震综合研判子系统对震情和灾情进行综合研判，然后将得到的研判结果发送给表单流转子系统进行流转，为最终决策服务。应急响应任务系统的综合研判系统对突发事件展开综合研判所需的资源主要由两类组成：计算资源和数据资源。其中，计算资源主要是指研判模型，一个研判模型对应一个计算过程，该计算过程需要参数和输入，计算过程的结果是研判模型的输出，即研判结果。研判模型一般由行业专家提出。在综合研判系统中，使用了大量的研判模型，可多达数百个，有很多研判模型目前还处于研究完善阶段；许多研判模型可应用于不同的综合研判系统；研判模型的计算执行过程和相应的模型参数、输入数据的数据源紧耦合，使得研判模型计算执行过程的正确性验证非常困难。数据资源支持研判模型进行计算，综合研判系统中的数据资源一般由多种数据类型组成，包括：关系型数据、空间数据、文本数据和互联网网页数据等，其中关系型数据主要用来存储事件属性和研判模型参数等，空间数据用来存储基础地理数据和一部分模型参数数据。以地震应急处置系统为例，地震应急处置系统涉及的研判模型资源分为两类：震情模型和灾情模型。震情模型主要是指对地震本身若干属性进行计算的模型，其中包括：烈度分析、断裂带分析、震区地形地貌特征分析、次生灾害分析等模型；灾情模型是指对由地震造成的人口、建筑物倒塌、经济损失等进行计算的模型，包括：人口伤亡分析、建筑物倒塌分析、人口密度分析、经济损失分析等。目前此类综合研判系统在设计时一般将应用系统、研判模型以及数据资源三者紧耦合，封装为计算构件，执行研判任务，得到研判结果，这样设计实现的缺点主要有：(1)如果应用系统、研判模型和数据资源三者紧耦合，则有可能阻碍应用系统的研发进度。一方面，由于灾害应急救援领域的复杂性，相关研判模型还处于研究完善阶段，需要在系统的应用过程中进行更新和扩展，以满足最新的业务需求；另一方面，即使确定了研判模型，研判模型计算过程所需要的数据资源也有可能不完全，即：当前数据资源可能不满足研判模型计算过程所需要的参数和输入，研判模型依然无法应用到系统中，这样就有可能阻碍应用系统的研发进度。(2)如果应用系统、研判模型和数据源紧耦合，不利于在系统应用过程中对研判模型进行更改和扩展。系统中的研判模型需要根据最新应用领域的研究成果进行修改，可能会有完善和更新的研判模型加入系统。如果研判模型紧耦合在系统中，则难以对研判模型进行更新和扩展；其次，研判模型可应用于不同的应用系统，如果一个研判模型紧耦合在一个应用系统中，当将它应用到不同的系统中时就会做重复工作。因此，需要一个统一的研判模型编辑环境，支持研判模型在系统应用过程中的更新和扩展，以支持不同的应用系统。(3)在系统应用阶段，如果应用系统、研判模型和数据源紧耦合，不利于在系统应用过程中数据资源种类的更新和扩展。综合研判系统所使用的数据资源一般包括关系型数据、空间数据、文本数据、互联网网页数据等，这些数据资源需要在系统应用过程中不断更新和扩展，而且在应用系统使用过程中，部分数据，如基础地理数据，也存在数据老化等问题。如果应用系统、研判模型和数据资源紧耦合，当更新和扩展一类数据资源时，将不得不修改应用系统以适应该数据资源的加入。因此需要设计一种统一的数据资源管理和集成机制和用户界面，支持数据资源的更新和扩展。(4)在系统应用阶段，如果应用系统、研判模型和数据资源紧耦合，难以对研判模型计算执行过程正确性进行验证，一旦出现错误，不利于错误分析和定位。如果将应用系统、研判模型和数据资源紧耦合，封装为计算构件，对外表现为黑盒，在系统运行时，一方面无法对研判模型的计算执行过程的正确性进行验证，另一方面，如果计算过程出现错误，由于计算构件内部状态不可见，对错误进行分析和定位将变得困难。因此，需要将应用系统、研判模型和数据资源松耦合，将它们进行抽象封装，并设计一种交互协议，支持研判模型的计算执行过程和数据资源的汇聚过程透明，以支持验证研判模型计算执行过程的正确性。
技术实现思路
为了解决上述问题，提高综合研判系统的有效性、可扩展性、可重用性，本专利技术提出了一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，将研判任务、研判模型和数据源三者松耦合，只包含必要的交互关系：将研判模型按照统一的封装规范进行封装，形成规范表示的逻辑计算资源；对数据资源进行统一封装，表示为统一的数据对象和定义在这些数据对象上的一组统一的操作，即逻辑数据资源。在系统应用阶段支持对研判模型进行更新和扩展，对数据资源类别进行更新和扩展；同时，由于研判任务独立于研判模型和数据资源，这样就使整个研判任务的计算过程可监测、计算结果可评估、行为异常可控，一旦计算过程的执行出现错误，对错误进行定位和分析也将变得方便。本专利技术的灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，包括如下步骤：步骤1：将任务研判模块抽象为三部分3-agent，分别为应用环境上下文(App_Context)、模型调用者(Model_Invoker)和数据通道(Data_Channel)；应用环境上下文记录数据源集合、业务数据序列和参数数据序列、以及初始参数序列，初始状态下应用环境上下文为空；模型调用者包括模型加载器、映射器和执行器；模型加载器用于模型的加载，对模型进行协议检查以及解析模型；映射器用于建立模型输入变量序列和参数序列到数据源的映射，将模型输入变量和模型参数实例化；执行器用于模型计算过程的执行；数据通道是应用系统向数据源请求数据的中介。包括请求接收器、数据请求分析器、命令发送器和数据枢纽；请求接收器接收数据请求端发送的数据请求；数据请求分析器负责数据请求的协议检查和解析，然后将数据请求映射为数据源命令；命令发送器用于连接数据源，向数据源发送命令；数据枢纽将数据源端返回的数据返回给数据请求端。步骤2：按照资源封装规范对研判模型、数据源进行抽象封装，形成逻辑计算资源和逻辑数据资源；研判模型的数据结构包括：研判模型名称、输入变量序列、参数序列、输出变量序列以及模型计算过程；数据源的数据结构包括：数据源名称、数据源类型、数据源地址和数据集合；数据集合由数据组成，每个数据的定义包括数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将任务研判模块抽象为三部分3‑agent，3‑agent为应用环境上下文App_Context、模型调用者Model_Invoker和数据通道Data_Channel；应用环境上下文记录数据源集合、业务数据序列和参数数据序列、以及初始参数序列，初始状态下应用环境上下文为空；模型调用者包括模型加载器、映射器和执行器；模型加载器用于模型的加载，对模型进行协议检查以及解析模型；映射器用于建立模型输入变量序列和参数序列到数据源的映射，将模型输入变量和模型参数实例化；执行器用于模型计算过程的执行；数据通道包括请求接收器、数据请求分析器、命令发送器和数据枢纽；请求接收器接收数据请求端发送的数据请求；数据请求分析器负责数据请求的协议检查和解析，然后将数据请求映射为数据源命令；命令发送器用于连接数据源，向数据源发送命令；数据枢纽将数据源端返回的数据返回给数据请求端；步骤2：对研判模型、数据源进行抽象封装，形成计算资源和数据资源；研判模型的数据结构包括：模型名称、输入变量序列、参数序列、输出变量序列以及模型计算过程；数据源的数据结构包括：数据源名称、数据源类型、数据源地址和数据集合；数据集合由数据组成，每个数据的定义包括数据名称、一组数据对象以及一组定义在数据对象上的操作；每个数据对象的定义包括数据对象名称和数据对象的值；步骤3：封装调用接口，包括研判任务调用接口、计算资源调用接口和数据资源调用接口；研判任务调用接口包括研判任务名称、初始参数表单、调用的研判模型名称以及任务所需数据的数据描述；计算资源调用接口为研判模型名称；数据资源调用接口包括所需的数据名称、数据源名称、数据操作、用于确定数据的谓词以及返回数据描述；步骤4：设计交互协议，3‑agent协同完成研判任务。...

【技术特征摘要】
1.一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将任务研判模块抽象为三部分，称为3-agent，3-agent分别为应用环境上下文App_Context、模型调用者Model_Invoker和数据通道Data_Channel；应用环境上下文记录数据源集合、业务数据序列和参数数据序列、以及初始参数序列，初始状态下应用环境上下文为空；模型调用者包括模型加载器、映射器和执行器；模型加载器用于模型的加载，对模型进行协议检查以及解析模型；映射器用于建立模型输入变量序列和参数序列到数据源的映射，将模型输入变量和模型参数实例化；执行器用于模型计算过程的执行；数据通道包括请求接收器、数据请求分析器、命令发送器和数据枢纽；请求接收器接收数据请求端发送的数据请求；数据请求分析器负责数据请求的协议检查和解析，然后将数据请求映射为数据源命令；命令发送器用于连接数据源，向数据源发送命令；数据枢纽将数据源端返回的数据返回给数据请求端；步骤2：对研判模型、数据源进行抽象封装，形成计算资源和数据资源；研判模型的数据结构包括：模型名称、输入变量序列、参数序列、输出变量序列以及模型计算过程；数据源的数据结构包括：数据源名称、数据源类型、数据源地址和数据集合；数据集合由数据组成，每个数据的定义包括数据名称、一组数据对象以及一组定义在数据对象上的操作；每个数据对象的定义包括数据对象名称和数据对象的值；步骤3：封装调用接口，包括研判任务调用接口、计算资源调用接口和数据资源调用接口；研判任务调用接口包括研判任务名称、初始参数表单、调用的研判模型名称以及任务所需数据的数据描述；计算资源调用接口为研判模型名称；数据资源调用接口包括所需的数据名称、数据源名称、数据操作、用于确定数据的谓词以及返回数据描述；步骤4：设计交互协议，3-agent协同完成研判任务。2.根据权利要求1所述的一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，所述的数据请求，其数据结构包括：请求的数据源名称、对数据对象的操作、用于确定目标数据对象的谓词以及返回数据描述。3.根据权利要求1所述的一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，所述的步骤4中，3-agent协同完成研判任务的交互协议包括五个阶段：阶段1，检查所调用的研判模型是否存在；阶段2，检查所需数据资源是否存在；阶段3：应用环境上下文初始化；阶段4，研判模型实例化；阶段5，执行研判模型计算过程，获得计算结果。4.根据权利要求3所述的一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，所述的阶段1具体通过如下步骤实现：步骤1.1：任务端根据模型名称向App_Context端发出模型调用请求；步骤1.2：App_Context端根据模型名称向Model_Invoker端提出模型调用请求；步骤1.3：Model_Invoker端根据模型名称向计算资源提出模型调用请求；步骤1.4：计算资源检查自身维持的模型列表；步骤1.5：如果模型列表中存在该模型名称的模型，则向Model_Invoker端返回模型存在标识，否则，返回模型不存在标识；步骤1.6：Model_Invoker端向App_Context端返回模型存在或不存在的标识；步骤1.7：App_Context端向任务端返回模型存在或不存在的标识。5.根据权利要求3所述的一种灾害应急综合研判中数据与计算资源虚拟化管理方法，其特征在于，所述的阶段2具体通过如下步骤实现：步骤2.1：任务端根据任务所需数据的数据描述Data_Desc以及初识参数序列向App_Context端发送数据调用请求；步骤2.2：App_Context端根据Data_Desc向Data_Channel端发出数据调用请求；步骤2.3：Data_Ch...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勤勇，魏闫艳，宋建功，杜建海，马世龙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11