模型云平臺在智慧水行業的應用

周毅

摘 要： 水行業是一個信息密集化的行業，對于防洪預測、水庫調度、水資源配置、水環境模擬等各個環節的工作，都需要對相關海量數據進行采集、分析和處理，并進行科學合理決策，傳統的模型使用方式已無法滿足智慧水行業的發展需求。江河瑞通科技集團有限公司開發的瑞通模型云平臺，實現了水行業大數據的接入與存儲、分析與預測、可視化的一站式服務，推動水行業智慧化發展。

關鍵詞： 模型云平臺；大數據；智慧；云計算

1引言

近年來，以移動互聯網、云計算和大數據為特征的信息技術架構蓬勃發展，形成了以大數據的深度挖掘與融合應用為特征的智慧化階段，在智慧交通、智慧醫療、智慧物流等領域都有廣泛的應用，水行業也在向“智慧”模式轉變。

隨著物聯網技術的發展和水行業信息化的建設，水行業也積累了海量的數據資源，而行業機理模型是分析復雜多元化的水行業大數據的最有效手段，能為防洪預測、水庫調度、水資源配置、水環境模擬等應用提供決策支撐。當前，水行業模型的理論和算法總體處于先進水平，但是仍存在以下問題：

1）模型計算往往是離線式，只支持手動導入數據，無法根據實時數據進行分析計算；

2）模型使用還是傳統的單機運行模式，計算資源利用率低，計算速度慢；

3）復雜的業務場景往往需要多個模型耦合計算，但是由于模型標準不統一，很難實現模型之間的協同工作；

針對以上問題，江河瑞通科技集團有限公司利用自身20年水行業數據分析和行業模型應用積累，結合IBM先進的云技術，歷時3年累計投資3千余萬開發了瑞通模型云平臺（RW—Model Cloud）。瑞通模型云平臺以先進云計算架構為基礎，通過模型的標準化將各類水行業模型接入云平臺，采用虛擬化集群、計算優化調度、工作流編排、組件封裝等技術，實現了水行業大數據的接入與存儲、分析與預測、可視化的一站式服務，讓模型“慧”工作，讓水“慧”說話。

2總體框架

瑞通模型云平臺總體框架如下圖所示，包括感知層、信息處理層和應用層三部分，各個層次均有標準規范和安全體系作為保障。

2.1感知層

模型云平臺采集水行業各類傳感器實時感知的水雨情、氣象、工情及視頻監控等各類數據，這是瑞通模型云平臺的數據來源。

2.2信息處理層

信息處理層是信息匯集、存儲、分析、管理的中心，是模型云平臺的核心層。

多源數據通過信息通信網絡傳輸至瑞通云數據庫，通過數據清洗、數據轉換等方式對數據質量、數據格式進行整編，按照國家標準和行業標準將數據規則存儲在云計算數據中心。

瑞通模型云平臺內置各種不同的計算模型，分別包括：行業機理模型、數理統計模型、優化配置模型、內容分析模型。按照編排的工作流和模型之間的信息交互，并借助瑞通云強大的計算能力，讓數據驅動各個模型協同完成復雜事件的模擬推演，對海量數據進行處理分析。

模型云平臺還為用戶提供模型管理工具，主要包括模型審核、模型注冊、模型評價和任務管理等，為模型的準確性、適用性等方面做出合理評價和管理。

2.3應用層

應用服務層主要為終端用戶提供各種定制化的服務。模型云平臺以用戶需求為導向，通過服務器、短信、微信等方式將分析計算結果反饋給水行業管理單位或者社會公眾，采取相應的措施和行動，有效解決水行業的各類問題。這樣，以前水行業憑經驗解決的問題，現在都能通過模型云平臺，讓水行業大數據指導決策。

2.4標準規范與安全體系

模型云平臺的運行離不開標準規范和安全可靠的保障環境。通過制定《模型自描述標準規范》、《模型輸入輸出參數標準規范》、《模型注冊與集成標準規范》、《模型云平臺計算服務API規范》等標準規范使得平臺可以兼容所有類別的模型。通過建立云平臺運行安全體系，對數據、網絡、服務器、代碼、應用、運維管理等進行全方面的保障，保證模型云平臺在安全的環境下運行。

3平臺功能

瑞通模型云平臺能夠為用戶提供模型集成服務，能夠將模型與實時數據連通，將單機離線式運算模型轉變為在線云計算模式，提升模型的易用性和時效性。同時，模型云平臺自帶模型自優化功能，基于預測結果與實時采集的數據，自動進行模型調優與學習，使結果更準確。模型計算結果不僅能通過可視化組件實現定制化展示，也可以提供API接口，方便第三方調用和集成。

4平臺應用

從去年開始，瑞通模型云平臺逐步投入到生產實際中，切實的解決實際問題。四川省宜賓市地處金沙江、岷江交匯處，易受到洪水影響，據歷史洪災資料統計，宜賓市遭受的大洪水有十余次。針對宜賓的洪水風險，也有許多的模型應用分析，但是洪水的形態、水利工程狀態是實時變化的，傳統的模型使用方式無法對現實的洪水風險做出準確的判斷。將針對宜賓市的模型應用優化集成至瑞通模型云平臺，結合實時河道水位情況、河道閘門泵站運行情況，通過水力學模型算法進行高速云計算，僅需要5分鐘就可以計算出宜賓一個醫院、學校、小區的洪水淹沒情況，可以查詢任意一點的淹沒水深、淹沒時長、洪峰到達時間，3D播放洪水淹沒、演進、退水過程，模擬計算結果還可以實時校正，實現精準預測分析。

在去年汛期，這一系統得到成功應用，為四川省防汛指揮服務提供支撐，并經受住了實測洪水的檢驗，洪水計算結果與實際對比誤差在10%以下，在模型云平臺的基礎上實現了真正的實時精準預測分析。

5結語

水行業是一個信息密集化的行業，無論是防洪、排澇、抗旱、水環境保護，還是供水、排水、污水處理等各個環節的工作，都需要對相關海量信息進行采集、分析和處理，并進行科學合理決策。瑞通模型云平臺是水行業內首創的水行業大數據分析平臺，能將水行業海量數據匯集存儲至云數據中心，利用云計算等技術對相關數據進行分析挖掘，并將分析結果反饋給相關單位或社會公眾，讓水行業大數據為政府、合作伙伴及社會公眾創造更多的價值，推動水行業智慧化發展。■

參考文獻

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