一种支持动态编译的水质分析计算服务系统技术方案

本发明专利技术涉及一种支持动态编译的水质分析计算服务系统，系统按数据服务层、应用服务层和用户层三层网络结构设计，由水质数据库、计算结果库、计算任务库、水质分析算法库、计算服务器、动态编译服务器、水质分析计算结果展示单元、水质分析计算任务管理单元、水质分析算法管理单元组成。本发明专利技术能满足各种不同的水环境监测和水质预警分析需要，极大提高了现有水质监测系统和水质预警系统的灵活性和开放性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息化技术在水环境和水质监测领域的应用，涉及一种水质分析计算服务系统构建技术，特别是指通过结合Web技术和动态编译技术构建网络服务系统，提供针对水质原始数据的二次加工分析服务，包括数据预处理、水质评价、水质预测、水质预警等。该系统能为水环境监测、水质安全保障工作提供有效的支撑和服务。
技术介绍
近年来，突发性水质污染事故频频发生，不断地恶化着我国的水环境，威胁人民群众用水安全，给社会经济带来了巨大的损失，使得水资源紧张的矛盾愈加突出。面对复杂多变的水环境现状，根据实际情况对水质进行分析、评价和预警，灵活应对各种突发性污染事故，有效处理水质污染事故，保障人民用水安全，最大限度减少各方面的损失具有重要的现实意义。 因此，有必要进一步加强我国水质监测系统和水环境监测系统的建设，以提高对水污染事故的预防和应急处理能力。建立水质预警系统是目前国际上公认和通用的避免、降低突发性污染事件的影响，保障源水水质和供水安全的可行方法。水质预警系统是在水质监测的基础上，对水源水和饮用水水质进行评价、预测和分析，判断是否有警情，报告相应的警度，以便通过各种措施来排除警患，减少污染造成的损失。自上世纪90年代以来，以水质在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动控制技术、计算机技术及通讯网络所组成的综合性水质监测预警系统得到了广泛的应用，目前在水质自动监测、水质评价、水质预测方面均取得了较大的发展(1)在监测技术方面，水质监测指标已经从单纯的物理和化学单项指标发展到利用微生物甚至生物等多项指标；(2)在水质评价方面，已可利用各种水质安全评价指标体系来对整体水质状况进行评价；(3)在水质预测方面，有通过建立河流水质预测预报模型、湖泊营养物质参数预报模型、供水系统预测模型等实现水质预报和仿真模拟的报道；(4)在实际应用方面，美国、德国、日本等发达国家和我国部分流域都开发了用于突发事故预警的综合性水质监测预警信息化系统，有效保障了城市和流域的水环境安全。然而，现有大多数水质监测系统或水环境监测系统采用固定的阈值报警模式，即当水质原始数据超过国家规定水质标准或自定义标准时，系统进行报警。并且，报警阈值或报警算法一般内嵌于水质分析设备(系统)内部。采用这一种单一的报警模式和固定的内嵌算法，已无法适应目前日益复杂的水环境污染现状。总的来说，由于水环境的复杂性、污染物的多样性和突发事件的随机性，现有大多水质监测系统/水环境监测系统根据警限(报警阈值)进行报警的现状，难以满足进行水环境/水质智能检测和自动检测的需要。鉴于我国目前水环境的严峻状况，建立先进的、自动化的、开放式的、基于网络技术和信息处理技术的水质分析服务系统，以取代传统的、单一的水质指标超标报警，已成为我国目前水环境安全领域急需进行深入研究和解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有水环境监测系统和水质监测系统的不足，提供一种支持动态编译的水质分析计算服务系统，利用该系统可为各类水质监测设备和水质监测系统提供自定义水质分析算法编译服务和水质分析计算远程网络服务，以提高现有水质监测设备和水质监测系统的自动化水平和智能化水平。如图I所示，本专利技术所采取的技术方案是系统采用B/S(浏览器/服务器)三层网络结构构建，包括数据服务层、应用服务层和用户层。其中 (I)数据服务层负责多源水质数据、水质分析算法、中间数据和结果数据的存储和共享，包括 a.水质数据库主要用于存储、共享水质历史数据和实时监测数据，并包括水质监测站信息、水文信息、气象信息等相关数据，为水质分析工作服务。b.计算任务库用于存储水质分析计算任务，包括任务名称、任务类型、任务状态、任务执行周期、任务创建时间、下次运行时间、上次运行时间、对应算法ID、对应监测点(数据源)等内容；水质分析计算任务是指针对某种特定分析目的，利用水质数据，根据水质分析算法或水质分析模型，对水质进行评价、预测、预警并获得知识性结果的过程。C.水质分析算法库以代码文本和动态链接库两种形式存储水质分析算法，其中代码文本为用户自定义的、待编译的水质分析算法代码，为文本格式；动态链接库为已编译完成的水质分析算法文件，可由其它部分调用执行；动态链接库中，其中一部分为系统内嵌的水质指标报警、水质评价、水质预测和水质预警算法，另一部分为根据用户自定义算法生成的水质分析算法。d.计算结果库用于存储由计算服务器完成单项计算任务后获得的计算结果数据，如评价结果、预测结果、预警结果等，为各种水质分析应用提供服务。(2)应用服务层是用户层(Web客户端)与数据服务层之间的逻辑层，负责主要业务逻辑的实现，包括 a.计算服务器用于提供水质分析计算服务，根据计算任务库中的任务信息，自动更新计算服务队列、获取相应水质数据、调用相应水质分析算法、完成水质分析计算任务，将计算结果数据保存至计算结果库。b.动态编译服务器用于提供自定义水质分析算法的编译服务，通过获取水质分析算法库中的代码文本，调用代码编译器接口，对文本代码进行动态编译，生成新的动态链接库后保存至水质分析算法库。(3)用户层(也称为Web客户端层)，用于将计算结果数据呈现给用户、实现用户对计算任务和算法的管理，它通过客户端向服务器请求数据，然后以一定的格式显示结果。主要提供如下功能单元 a.计算结果展示单元采用表格、图形、曲线、地图等不同可视化手段向用户展示水质分析计算结果，为水质监测预警服务。b.计算任务管理单元提供用户接口，实现对计算任务的管理，包括对计算任务的新建、删除、编辑、启动、禁止、立即执行等操作。c.水质分析算法管理单元提供用户接口，实现水质分析算法DLL管理(新建、删除、编辑水质分析算法DLL)和水质分析算法代码管理(新建、删除、编辑、编译水质分析算法文本代码)，其中水质分析算法代码编译功能通过调用动态编译服务器对代码进行动态编译，生成新的动态链接库或更新已存在的动态链接库，并实时更新水质分析算法库。本专利技术的核心内容为计算服务器和动态编译服务器，其中动态编译服务器实现对用户自行编程输入的水质分析算法代码文本进行动态编译，生成动态链接库并进行存储、共享，可为各类水质分析工作服务，改进了常规水质监测设备和水质监测系统内嵌算法、固定算法的不足，大大提高了水质分析的灵活性和开放性；计算服务器实现多任务、多线程的水质分析算法远程调用和实时计算，获得的水质数据分析结果供用户决策分析使用，可服务大量用户而非单一用户，大大提高了水质监测系统的网络化水平和自动化水平。 本专利技术中的计算服务器的技术原理如下 (I)计算服务器包括计算服务引擎(如图2所示)、计算任务管理引擎、计算服务监控器、数据服务引擎四部分。(2)计算服务引擎采用多线程处理技术实现水质分析服务的多任务计算，主要由守护线程和主线程两个线程组成。其中守护线程周期性查询计算任务库，当计算任务库中的某项已注册任务满足触发(执行)条件时，生成一条新的计算任务线程信息并自动压入内存中的计算任务队列进行排队，计算任务队列中的计算任务线程信息包括线程ID、线程句柄、线程状态、对应任务ID、线程创建时间和线程最大运行时间等；主线程提取计算任务队列中的计算线程信息，生成新的计算线程实例，该计算线程实例根据对应任务要求，调用相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种支持动态编译的水质分析计算服务系统，其特征在于采用B/S (浏览器/服务器)三层网络结构，包括数据服务层、应用服务层和用户层，其中数据服务层包括水质数据库、计算任务库、水质分析算法库、计算结果库，应用服务层包括计算服务器、动态编译服务器，用户层包括水质分析计算结果展示単元、水质分析计算任务管理単元、水质分析算法管理单元。2.如权利要求书I所述的计算任务库，其特征在于用于存储水质分析计算任务，包括任务名称、任务类型、任务状态、任务执行周期、任务创建时间、下次运行时间、上次运行时间、对应算法ID、对应监测点(数据源)等内容；水质分析计算任务是指针对某种特定分析目的，利用水质数据，根据水质分析算法或水质分析模型，对水质进行评价、预测、预警并获得知识性结果的过程。3.如权利要求书I所述的水质分析算法库，其特征在于以代码文本和动态链接库两 种形式存储水质分析算法，其中代码文本为用户自定义的、待编译的水质分析算法代码，为文本格式；动态链接库为已编译完成的水质分析算法文件，可由其它部分调用执行。4.如权利要求书I所述的计算结果库，其特征在于用于存储由计算服务器完成单项计算任务后获得的计算结果数据，如评价结果、预测结果、预警结果等，为各种水质分析应用提供服务。5.如权利要求I所述的计算服务器，其特征在于用于提供水质分析计算服务，...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯迪波，张光新，黄平捷，赵海峰，田径，郑会，岳飞亨，冯天恒，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：