专利名称：气象业务专用机的制作方法
技术领域：
本发明涉及气象业务领域，尤其涉及气象业务专用机。
背景技术：
数值天气预报水平的高低目前已经成为了衡量世界各国气象事业现代化程度的重要标志，而气象预报也已经从传统的建立在天气气候定性理论、数值统计与预报员经验基础上的半经验半理论的定性方法，发展到了以大气科学理论为基础，综合运用科技最新成就，在高性能计算机平台上完成的现代气象数值预报。因此，进一步研发中国的气象数值预报创新技术，是提高我国气象预测水平、使之满足国家多方面对气象服务需求的最根本的科学途径。在气象业务中采用的传统硬件系统，其结构大多为机架或刀片式组装型集群系统，系统提交使用之前需要集成各部分组件，包括机柜、电源、节点机、存储、网络等各部件； 目前使用的气象业务硬件系统，对使用环境有较高要求，如专用机房、专用制冷设备、独立的电源系统，同时对环境和使用带来诸多不便，如严重的噪音、较高的功耗、转移困难等。传统的业务硬件系统集成给实施人员带来巨大的工作量，同时要求工作人员具备多方面硬件系统的知识和实施经验，给最终系统提交带来人力和时间成本上较多消耗。需要最大程度上减少业务硬件系统给使用带来的各种问题，如降低系统使用环境要求，减少系统给环境带来的影响。
发明内容
针对相关技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种气象业务专用机，以解决上述问题中的至少之一。为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气象业务专用机，包括业务处理模块，用于对气象背景资料和地面高空观测数据进行并行分析和处理，获得气象数据并且分析得到气象图形；管理模块，用于控制系统资源分配并且控制自动获取气象背景资料和地面高空观测资料，并管理业务处理模块、交换模块、以及电源模块；交换模块，用于根据管理模块的指示实现内部交换和互联；以及电源模块，用于为业务处理模块、管理模块、交换模块、以及光学通路状态指示模块供电。优选地，该气象业务专用机还包括光学通路状态指示模块，用于指示气象业务专用机中的各个硬件的连通状态。优选地，该气象业务专用机还包括接口扩展模块，用于为业务处理模块提供一个或多个扩展插槽。优选地，该气象业务专用机还包括气象图形库，用于存储多种基本气象图形。优选地，业务处理模块包括第一计算单元，用于对气象背景资料和地面高空观测资料进行前处理；以及一个或多个第二计算单元，每个均包括两个64位四核处理器，用于根据气象背景资料和地面高空观测资料并行进行模式计算，并且进行后处理以生成数值预报产品并根据分析结果和从气象图形库中获取的基本气象图形绘制出气象图形。优选地，管理模块包括系统资源分配模块，用于分配系统资源，以使系统资源更合理地配置；数据获取模块，用于控制定时自动地从外部服务器下载气象背景资料，并控制自动导入地面高空观测数据；数据存储模块，用于保存气象背景资料和地面高空观测资料和/或数值分析产品；故障处理和任务迁移模块，用于在计算节点出现故障的情况下，进行故障定位，控制自动地隔离故障并且进行任务迁移；以及数据发布模块，用于自动地定时定点地将所计算出的数值预报产品发布到外部网络。优选地，数据获取模块具有分段下载引擎，支持从多个地址或者从一个地址的多个连接下载同一个文件。优选地，数据获取模块具有具有断点续传功能，随时能够恢复已经中断的文件下载。优选地，该管理模块还包括报警模块，用于在出现故障的情况下，及时进行报警以提醒系统管理员进行处理。优选地，气象业务专用机还包括图形界面显示模块，用于在系统运行期间，实时地显示所绘制出的气象图形，用户能够随时通过图形界面监控整个系统的运行。优选地，业务处理模块还用于在需要的情况下，根据气象背景资料进行重新计算和分析。优选地，气象业务专用机还包括冷却模块，用于冷却气象专用机所包括的各个模块。优选地，交换模块包括以太网交换模块，用于实现第一计算单元和第二计算单元之间的交换，并提供外联端口 ；和/或专用交换模块，用于实现第一计算单元和/或第二计算单元各自内部高速互联，并提供外联端口。优选地，气象业务专用机中所包括的冷却模块和其他各个模块被一体封装。本发明的气象业务专用机系统是并行计算机系统，具有操作非常简单、实用性强、 全自动运行、高度可管理、高性能价格比等诸多优点。
图1是根据本发明的实施例的气象业务专用机的框图；图2是根据本发明的实施例的业务处理模块的框图；图3是根据本发明的实施例的管理模块的框图；以及图4是根据本发明的实施例的交换模块的框图。
具体实施例方式图1是根据本发明的实施例的气象业务专用机的框图。如图1所示，本发明的实施例的气象业务专用机包括业务处理模块102，用于对气象背景资料和地面高空观测数据进行并行分析和处理，获得气象数据并且分析得到气象图形；管理模块104，用于控制系统资源分配并且控制自动获取气象背景资料和地面高空观测资料，并管理业务处理模块、 交换模块、以及电源模块；交换模块106，用于根据管理模块的指示实现内部交换和互联； 以及电源模块108，用于为业务处理模块、管理模块、交换模块、以及光学通路状态指示模块{共 O本发明的气象业务专用机还可以包括光学通路状态指示模块110，用于指示气象业务专用机中的各个模块的连通状态。本发明的实施例的气象业务专用机还可以包括接口扩展模块120，用于为业务处理模块提供一个或多个扩展插槽。本发明的实施例的气象业务专用机还可以包括气象图形库130，用于存储多种基本气象图形。本发明的实施例的气象业务专用机还可以包括图形界面显示模块140，用于在系统运行期间，实时地显示所绘制出的气象图形，用户能够随时通过图形界面监控整个系统的运行。图形界面完全按用户的实际操作流程来设计，界面简洁、使用方便。这套MM5的作业流程监控系统可以显示流程的运行情况，模块的输出信息，和处理的时间进度，整个流程尽在用户的掌控之中。在系统自动运行期间，用户可以随时地通过图形界面监控整个系统的运行。对于用户而言，几乎不需要任何计算机系统知识的培训，就可以快速掌握整个预报系统。本发明的实施例的气象业务专用机还可以包括冷却模块150，用于冷却气象专用机所包括的各个模块。根据本发明的实施例，气象业务专用机中所包括的冷却模块和其他各个模块被一体封装。根据本发明的实施例的气象业务专用机的机群式架构决定了其具有优异的动态扩展性。根据用户应用需要，系统选择了扩展能力很强的通用节点，节点总数可扩展到64 个以上。尤其需要指出的是，气象专用计算机系统的动态伸缩性非常强。用户如果需要减少节点数目，可以随时指定节点与整个系统隔离；用户如果需要扩展节点，只需稍微变更配置文件即可完成；用户甚至可以使用气象业务专用机提供的节点自动安装功能，气象业务专用机会为用户自动安装(包括操作系统)和配置应用节点。随用户需求的提升，用户可以在原有设备基础上，增加少许投入，在不影响现在应用运行的基础上实现系统硬件平台的升级。图2为根据本发明的实施例的业务处理模块的框图。如图2所示，根据本发明的实施例的业务处理模块102包括第一计算单元1022，用于对气象背景资料和地面高空观测资料进行前处理；以及一个或多个第二计算单元1024，每个均包括两个64位四核处理器， 用于根据气象背景资料和地面高空观测资料并行进行模式计算，并且进行后处理以生成数值预报产品并根据分析结果和从气象图形库中获取的基本气象图形绘制出气象图形。业务处理模块还用于在需要的情况下，根据气象背景资料进行重新计算和分析。根据本发明的气象业务专用机具有极好的计算能力，完全可以满足区域范围气象预报的实时性要求。根据本发明的气象业务专用机根据用户的不同需求，定制了不同配置的产品，具有不同的计算能力和数据传输能力，可满足各方面的需要。根据本发明的气象业务专用机可以作为业务预报系统，又可以作为气象研究和测试的平台，一机多用。用户可以根据自己的需要进行调试运行，系统也提供可以保存数据的功能，使得用户可以对以往一个月内不满意的预报进行重新计算和分析，最大限度地满足了用户的需求调试系统。同时提供调试系统到业务系统的导入功能，使得用户自己刚刚研发出的产品马上可以转换为业务预报系统。图3为根据本发明的实施例的管理模块的框图。如图3所示，根据本发明的实施例的管理模块104包括系统资源分配模块1042，用于分配系统资源，以使系统资源更合理地配置；数据获取模块1044，用于控制定时自动地从外部服务器下载气象背景资料，并控制自动导入地面高空观测数据；数据存储模块1046，用于保存气象背景资料和地面高空观测资料和/或数值分析产品；故障处理和任务迁移模块1048，用于在计算节点出现故障的情况下，进行故障定位，控制自动地隔离故障并且进行任务迁移；以及数据发布模块10410， 用于自动地定时定点地将所计算出的数值预报产品发布到外部网络。管理模块还包括报警模块10412，用于在出现故障的情况下，及时进行报警以提醒系统管理员进行处理。根据本发明的实施例的气象专用机利用简单直观的管理工具来管理整个机群，极大地提高了工作效率。根据本发明的实施例的气象专用机的监控工具可以监控到整个机群的软硬件运行状态，监控工具同时提供了报警功能，当出现故障点时(如温度异常、风扇停止转动等)，可以及时提醒系统管理员进行处理，避免或减少系统故障和由其引起的用户损失。系统规模越大，系统管理和监控的效率越高。其中，数据获取模块可以具有分段下载引擎，支持从多个地址或者从一个地址的多个连接下载同一个文件。数据获取模块还可以具有断点续传功能，随时能够恢复已经中断的文件下载。系统每天可以自动定时定点进行业务系统预报，从数据下载导入、系统资源分配、 数值计算、数值分析到绘出气象图形的整个流程全自动完成，不需要人工干预。图4为根据本发明的实施例的交换模块的框图。如图4所示，根据本发明的实施例的交换模块106包括以太网交换模块1062，用于实现第一计算单元和第二计算单元之间的交换，并提供外联端口 ；和/或专用交换模块1064，用于实现第一计算单元和/或第二计算单元各自内部高速互联，并提供外联端口。根据本发明的气象业务专用机采用的硬件计算平台是专为气象领域定制的高性能计算机，它在众多方面超越了传统机架式服务器、刀片服务器和机群服务器，是高稳定、 高性能、低环境要求的新一代桌边型高性能计算机。它采用整体优化的设计，有效降低了系统功耗，再加上其人性化的设计、很强的系统扩展能力、卓越的性价比和计算密度，可以满足办公甚至恶劣的计算环境需求。根据本发明的气象业务专用机由于其独特的计算模块设计和人性化的预报软件开发，解决了想要实现数值预报而面临的几大难题，具有以下优点1、不再需要昂贵的专业机房，针对办公环境优化，噪音低于52分贝，可以直接使用室内电源插座供电(16A)；整机功耗低，无需额外配置专门的制冷设备。2、无需业务人员精通数值模式，基于最先进的中尺度预报模式WRF，全自动化运行，从背景场资料定时自动下载、前处理、模式计算到后处理生成数值预报产品，整个流程无需人工干预。3、实现数值预报产品定时网上发布，方便对外交流；少量的初期投资，丰厚的后期回报，精细化数值天气预报尽在掌握。4、出厂预装和配置好气象预报应用软件。具备备份还原功能，无须担心预报系统的数据安全性问题。
5、无须配备专门的系统管理人员，像操作PC —样简单，人人都能管理高性能计算机。6、全自动背景场资料下载工具。每天分时次自动下载指定时长和时间间隔的背景场资料。采用先进的下载策略， 具有分段下载引擎，支持从多个地址或者从一个地址的多个连接来下载同一个文件，大大加快了文件的下载速度，同时具有断点续传功能，随时能够恢复已经中断的文件下载。彻底解决了由于网络问题导致的文件下载不全的问题。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种气象业务专用机，其特征在于，包括业务处理模块，用于对气象背景资料和地面高空观测数据进行并行分析和处理，获得气象数据并且分析得到气象图形；管理模块，用于控制系统资源分配并且控制自动获取所述气象背景资料和所述地面高空观测资料，以及管理所述业务处理模块、交换模块、以及电源模块； 交换模块，用于根据管理模块的指示实现内部交换和互联；以及电源模块，用于为所述业务处理模块、所述管理模块、所述交换模块、以及所述光学通路状态指示模块供电。
2.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，还包括光学通路状态指示模块，用于指示所述气象业务专用机中的各个模块的连通状态。
3.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，还包括接口扩展模块，用于为所述业务处理模块提供一个或多个扩展插槽。
4.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，还包括气象图形库，用于存储多种基本气象图形。
5.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述业务处理模块包括 第一计算单元，用于对所述气象背景资料和所述地面高空观测资料进行前处理；以及一个或多个第二计算单元，每个均包括两个64位四核处理器，用于根据所述气象背景资料和所述地面高空观测资料并行进行模式计算，并且进行后处理以生成数值预报产品并根据分析结果和从所述气象图形库中获取的基本气象图形绘制出气象图形。
6.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述管理模块包括 系统资源分配模块，用于分配系统资源，以使系统资源更合理地配置；数据获取模块，用于控制定时自动地从外部服务器下载所述气象背景资料，并控制自动导入所述地面高空观测数据；数据存储模块，用于保存所述气象背景资料和所述地面高空观测资料和/或数值分析产品；故障处理和任务迁移模块，用于在计算节点出现故障的情况下，进行故障定位，控制自动地隔离故障并且进行任务迁移；以及数据发布模块，用于自动地定时定点地将所计算出的数值预报产品发布到外部网络。
7.根据权利要求6所述的气象业务专用机，其特征在于，所述数据获取模块具有分段下载引擎，支持从多个地址或者从一个地址的多个连接下载同一个文件。
8.根据权利要求6所述的气象业务专用机，其特征在于，所述数据获取模块具有具有断点续传功能，随时能够恢复已经中断的文件下载。
9.根据权利要求6所述的气象业务专用机，其特征在于，还包括报警模块，用于在出现故障的情况下，及时进行报警以提醒系统管理员进行处理。
10.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述气象业务专用机还包括图形界面显示模块，用于在系统运行期间，实时地显示所绘制出的气象图形，用户能够随时通过图形界面监控整个系统的运行。
11.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述业务处理模块还用于在需要的情况下，根据所述气象背景资料进行重新计算和分析。
12.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述气象业务专用机还包括冷却模块，用于冷却所述气象专用机所包括的各个模块。
13.根据权利要求1所述的气象业务专用机，其特征在于，所述交换模块包括以太网交换模块，用于实现所述第一计算单元和第二计算单元之间的交换，并提供外联端口 ；和/或专用交换模块，用于实现第一计算单元和/或第二计算单元各自内部高速互联，并提供外联端口。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的气象业务专用机，其特征在于，所述气象业务专用机中所包括的冷却模块和其他各个模块被一体封装。
全文摘要
本发明提供一种气象业务专用机，包括业务处理模块，用于对气象背景资料和地面高空观测数据进行并行分析和处理，获得气象数据并且分析得到气象图形；管理模块，用于控制系统资源分配并且控制自动获取气象背景资料和地面高空观测资料，并管理业务处理模块、交换模块、以及电源模块；交换模块，用于根据管理模块的指示实现内部交换和互联；以及电源模块，用于为业务处理模块、管理模块、交换模块、以及光学通路状态指示模块供电。本发明的气象业务专用机是并行计算机系统，具有操作非常简单、实用性强、全自动运行、高度可管理、高性能价格比等诸多优点。
文档编号G01W1/10GK102156307SQ20101055406
公开日2011年8月17日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者吴宏文, 戴荣, 曹振南, 曹连雨, 秦东明 申请人:曙光信息产业(北京)有限公司