安全发展型煤矿企业管理模型探究论文（精选5篇）由网友“simonshao”投稿提供，下面是小编帮大家整理后的安全发展型煤矿企业管理模型探究论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
篇1：安全发展型煤矿企业管理模型探究论文
【摘要】安全发展型煤矿企业遵循安全发展规律，充分发挥安全生产三要素中人的作用，最大限度降低不可预知事故的概率和损失，注重超前预防，以风险分级管控和隐患排查治理形成对企业安全生产的双层保障，使企业安全生产风险程度控制在可容许范围内。本文研究了安全发展型煤矿的目标、内涵、模型、特点，有效化解煤矿经营与安全保障的矛盾，通过文化塑造满足员工在发展过程中的安全需要，实现企业和个人的全面和谐发展。
【关键词】安全发展型；管理模型；双重预防机制
安全发展型煤矿企业，要遵循安全发展规律，维护全体员工生命安全、保障企业可持续发展和健康发展，倡导安全文化和安全文明，有效化解煤矿经营与安全保障的矛盾[1]，通过文化塑造满足员工在发展过程中的安全需要，营造安全生产氛围，使全体员工自觉自发养成长效安全行为习惯，提高企业整体凝聚力，实现企业和个人的全面和谐发展[2-4]。
篇2：安全发展型煤矿企业管理模型探究论文
新时期煤矿安全发展要坚持发展新理念，努力创建新型矿井[10]，煤矿安全发展管理助创新模式再上新台阶。安全发展型煤矿企业安全管理特点。
5结束语
安全发展型煤矿是一个包含众多要素的有机整体，其中各个要素紧密联系又相互制约。本课题研究了安全发展型煤矿的目标、内涵、模型、特点，从煤矿企业实际出发，结合现有的社会生产力发展水平，提出既有一定指导性又切实可行的安全发展目标，将整个企业建立在与发展阶段相适应、持续改进的安全发展基础上，使企业安全生产风险程度控制在可容许范围内，充分发挥安全生产三要素中人的作用，最大限度降低不可预知事故的概率和损失，注重超前预防。安全发展型煤矿管理以风险分级管控和隐患排查治理方面形成对企业安全生产的双层保障。
参考文献
[1]于亮，王福生.强化矿山安全管理促进企业经济发展[J].中国高新区，，(18):208-209
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篇3：安全发展型煤矿企业管理模型探究论文
3.1安全发展型煤矿企业管理模型的构建
构建安全发展型煤矿企业管理模型，构成要素主要包括：1个目标（零事故）、1个引领（安全理念）、1个贯穿（安全文化）、2块挡板（风险分级管控、隐患排查治理）、6个支撑（安全技术、安全装备、安全制度、安全教育、应急管理、劳动保护），由此构成安全发展型煤矿企业11126管理模型鱼骨状结构。
3.2安全发展型煤矿企业构成要素间的相互关系
安全文化是安全生产的核心与灵魂，最终目的是有效降低安全生产事故，实现企业的安全目标[6-7]。在建设安全发展型煤矿企业过程中，努力提高全体员工的安全文化素质，营造安全生产氛围，强化员工安全意识，创建稳定和谐的安全生产环境。安全理念是企业安全文化的一个方面，是深层的思考和提炼，是安全生产的内在驱动力，先于其它工作确立。理念决定态度，态度促进责任，责任规范行为，行为体现理念。安全目标是安全管理导向，安全目标的设定，既要符合实际，又要体现安全管理要求，在实现过程中不断查找识别潜在安全危险隐患。风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制[8-9]，是安全发展型煤矿企业建设的手段和方法，抓住关键环节采取预防措施，防范安全风险管控不到位变成事故隐患、隐患未及时被发现和治理演变成事故，风险分级管控和隐患排查治理的关系，如图2。支撑体系主要包括安全技术、安全装备、安全制度、安全教育、应急管理、劳动保护等6个方面的内容，是建设安全发展型煤矿的重要保障，为安全生产提供强力支持动力。
篇4：探讨软件开发过程模型的发展论文
探讨软件开发过程模型的发展论文
0引言
从第一个软件开发过程模型一“瀑布模型”的产生到现在，人们陆续推出了许多软件开发过程模型11。这些软件开发过程模型是如何产生和发展的？软件开发过程模型还会发展吗？软件开发过程模型如何发展？研究这些问题对于推动软件工程理论向前发展具有重要意义。下面对这些问题进行研讨。
1对几个典型的软件开发过程模型的分析
下面分析几个典型的软件开发过程模型的产生情况，通过分析，既可以看到它们的内容又可以了解它们产生的原因。同时，也可以从整体上看到软件开发过程模型发展的大致过程，在此基础上思考软件开发过程模型的产生和发展问题。
1.1瀑布模型的产生情况
早期的软件开发活动带有明显的个体化特征，非常不规范，随意性很强，人们错误地认为软件就是程序，对程序之外的数据和相关的文档材料没有给予重视，对编写程序之外的软件开发活动(如需求分析、概要设计、详细设计、软件维护等等)没有给予重视，结果出现了软件危机。软件危机的典型表现有:开发成本急剧上升、开发进度一再拖延、软件难以维护甚至无法维护、软件质量无法保证、开发出的产品不能满足用户需要，等等。为了摆脱软件危机，人们开始研究软件开发方法，1968年提出“软件工程”的概念，主要思路是将人类从事各种工程项目积累起来的行之有效的原理和方法应用于软件的开发和维护活动中。在这种情况下，1970年瀑布模型被推出。
计划到开发成功、交删，再到废弃不用，有一个完整的生命周期，称为软件的生命周期。瀑布模型按照软件的生命周期，将软件过程分为:问题定义、可行性研究、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、维护等几个阶段。软件开发活动按顺序一个阶段接着一个阶段地进行，每个阶段完成一项特定任务，每个阶段的结果经审查合格后方能进入下一个阶段。瀑布模型严格地规定了每个阶段必须提交的文档，强迫开发人员采用规范的方法，要求每个阶段提交的产品必须经过专家的仔细验证。这样，软件质量得到了保证。由于各阶段提交了规范的文档，软件维护变得容易一些。瀑布模型的成功在很大程度上是由于它是文档驱动的模型。
瀑布模型的推出，是人们为了摆脱软件危机迈出的重要的一步。按照瀑布模型去进行软件开发活动，克服了开发中的个体随意性和不规范倾向，使软件开发有章可循，有效地遏制了日益蔓延的软件危机。
1.2快速原型化模型的产生情况
按照瀑布模型开发软件，虽然很有效，但灵活性不强，因为瀑布模型是按阶段顺序来操作的，必须在前一阶段的工作完成后才能进行下一阶段的工作。需求分析是一个重要的阶段，由于在开发早期用户的需求往往是模糊的，或由于某些原因用户的需求要发生变化，导致需求分析阶段的工作无法结束，造成下一阶段的概要设计工作无法进行。这时如果继续采用瀑布模型进行软件开发活动，显然不妥，因此为了解决这类软件开发问题，必须构建新的软件开发过程模型。在这种情况下，快速原型化模型被推出。
人们认识未知的事物，往往按照“实践、认识、再实践、再认识，逐步完善”的规律去做，经过反复多次的迭代式的实践和认识过程，达到基本了解事物情况的目的。快速原型化模型按照这个规律进行软件开发活动，首先快速建立一个能反映用户主要需求的原型系统，请用户在计算机上试用，通过试用，用户提出修改意见;开发人员按照用户意见快速地修改原型系统，然后再让用户试用;然后开发人员按照用户意见再去修改;如此反复多次，直到原型系统完全满足用户需求为止。
采用快速原型化模型进行开发活动，有效地解决了用户需求模糊不清和用户需求不断变化的问题。可以认为快速原型化模型是对瀑布模型的补充和完善，瀑布模型是用静止的观点来看待软件开发活动，将用户需求看成是固定不变的，这样实际上是将用户需求简单化了，这种理想状态实际很难找到。快速原型化模型是从变化的观点来看待软件开发活动，符合客观型化模型的这种观点。
1.3增量模型的产生情况
采用瀑布模型或采用快速原型化模型来开发软件时，是按照模型规定的开发过程，完成各开发环节的所有任务，得到一个完整的软件，将其提交给用户。面对软件规模越来越大、软件市场竞争越来越激烈、用户要求越来越高的形势，这样开发存在很多问题。当你将一个大的.完整产品提交给用户后，用户要花费很多时间来学习这个新产品，短时间内很难适应这个新产品，给工作中应用该产品带来不便;这个产品完整提交后，用户再去评价和提出修改意见就没有意义了。这样，使开发风险加大，使开发时间增长，使用户满意度降低。为了解决这个问题，必须构建新的软件开发过程模型。在这种情况下，增量模型被推出。
人们解决大问题时，往往是将大问题分解为若干个小问题，每个小问题比较容易解决(其中有一个小问题是核心的关键问题）将这些小问题分别给予解决(对于核心的关键问题首先给予解决)，那么大问题也就被解决了。一般来说，分解出的每个小问题具有相对独立性，即每个小问题与其它每个小问题联系不紧密，这样，既可以一个接着一个地顺序去解决每个小问题，也可以同时去解决多个小问题。增量模型按照这样的方法进行软件开发，将一个大的软件分解为一系列较小的“增量”，每个增量分别进行开发，通常开发的第一个增量是软件的核心部分，实现软件的基本需求。向用户一个增量接着一个增量地分批提交软件产品。采用增量模型，用户从拿到第一个增量时开始，就可以学习和熟悉软件，通过使用来评价软件及提出修改意见;开发人员根据用户对已经提交的增量的反馈，可以改进软件产品。这样，提交所有增量后，软件产品就达到比较完善的程度，也提高了用户满意度。
1.4螺旋模型的产生情况
软件开发从始到终都存在着风险，项目规模越大、软件越复杂，开发该项目所冒的风险就越大。并且风险具有不确定性，可能发生也可能不发生，但是一旦风险变为现实，就会造成损失，甚至产生恶性后果。因此，如何识别风险、预测风险、驾驭风险，将风险可能造成的危害消除或减少，是软件开发中必须要考虑的问题。但是在螺旋模型之前所提出的各种软件开发过程模型，都没有强调“风险分析”。在这种情况下，螺旋模型被推出。
其实人们做任何事情之前，都要考虑风险。如果存在风险，那么一定要想办法去消除，否则成功希望渺茫。螺旋模型是在结合瀑布模型和快速原型化模型的发框架上，带有瀑布模型的系统性、顺序性和“边开发，边评审”的特点。螺旋模型也是一种迭代模型，每一次迭代均可采用快速原型化模型方法，每一次迭代均作风险分析。螺旋模型由若干个螺旋周期组成，每一周期都包括需求定义、风险分析、工程实现和评审四个阶段，当项目按顺时针方向沿螺旋线移动时，每迭代一次，螺旋线就前进一个周期，软件开发又前进一个层次，系统又生成一个新版本(即构造一个新的原型，这个新原型是在风险被排除后得到的)，当迭代过程进行到用户允许或可接受的范围时，迭代结束。
螺旋模型的推出，强化了人们的风险意识。通过使用原型来降低风险是一种行之有效的方法。螺旋模型集成了瀑布模型和快速原型化模型的优点，又有自身的特点，是一个实用性很强的软件开发过程模型。
1.5构件组装模型的产生情况
面向对象技术出现之前所提出的各种软件开发过程模型，一般很少考虑“软件构件”的重复使用问题，即使编程时重复使用了一些库函数，量也不大，并且粒度小。因此，软件开发的任何一项工作基本是从头开始做，完整地做到尾。这样开发的缺点是成本高、时间长，当然出错的可能性也大。这里的“软件构件”一般指源代码，现在将需求规格说明、用户界面、软件体系结构等等也作为“软件构件”。人们考虑:如果在开发新软件时，能大量地重复使用已经开发过的软件中的内容，开发时间和成本不就降低了吗？又由于已经开发过的软件经过了严格的测试，重复使用这些内容在质量上当然是有保证的。面向对象技术的出现，为这个想法开辟了道路。在这种情况下，构件组装模型被推出。
重复使用的思想早已在许多领域广泛应用了，例如在工业生产中，重复使用各种零部件来组装生产新产品。在软件生产中，由于每个软件与其它软件都不同，在面向对象技术出现之前，重复使用难度比较大。面向对象技术将数据和操作该数据的算法封装在一起，做成一个个的“类”，将一个或多个相关“类”组合成一个“软件构件”，在某领域内使用过的所有“软件构件”被放到一个“软件构件库”中，这样为重复使用打下了基础，构件组装模型就是通过重复使用“软件构件库”中的软件构件来进行软件开发。使用构件组装模型开发软件时，根据被开发软件的目标和开发方案，选取软件构件库中的软件构件，组装成一个完整的软件版本。
构件组装模型的推出，使前人的劳动成果被有效地利用了起来。按此模型进行开发活动，可以节省时现，使软件开发工作开始进入一个新时代。
1.6几个软件开发过程模型产生情况小结
从以上分析几个典型的软件开发过程模型的产生情况可以看出：软件开发过程模型的出现，是人们为了消除软件危机、使软件开发活动有序化和规范化、高效率地得到高质量的软件产品而不断研究总结的结果，每一种新的软件开发过程模型的出现，都为当时软件开发遇到的某一类问题提供了解决方案，从而丰富了软件工程的内容，推动了软件工程理论向前发展。
2.促使软件开发过程模型发展的主要因素
现在已经有了这么多的软件开发过程模型，软件开发过程模型还会发展吗？答案是肯定的。通过上面的分析过程和深入的思考，可以得出促使软件开发过程模型发展的两个主要因素：
第一，客观世界的情况在变化，不断出现新的问题，需要用计算机处理。面对新情况和新问题，原有的软件开发过程模型无法胜任，因此需要推出新的软件开发过程模型来处理新情况和新问题。回顾软件开发过程模型的变化和发展的历史，许多软件开发过程模型是为了处理新情况和新问题而推出的。例如快速原型化模型是针对用户需求不完整和用户需求不断变化的情况而推出的。例如螺旋模型是针对风险控制问题而推出的。例如文献[5]所介绍的建立在面向Agent技术上的Gaia模型，是针对现有的软件开发过程模型在开发复杂分布软件系统时常常遇到困难而推出的。例如文献[6]所介绍的一种基于Agent的自适应软件过程模型，是针对软件过程所处的环境发生变化问题而推出的。
第二，人们希望软件开发的效率更高、质量更好、速度更快，因此人们不会满足现状，势必要研究并推出新的软件开发过程模型。例如构件组装模型的推出，就是人们不满足现状、遵循“重复使用”的思想所推出的软件开发过程模型。再如文献[7]所介绍轻载（敏捷)软件开发方法中的XP模型(极限编程)，也是人们不满足现状，针对传统模型存在的问题，按照新的理念所推出的软件开发过程模型。以上两个主要因素显然会长期存在，因此软件开发过程模型必然还要发展。
3.软件开发过程模型如何发展
既然还会有新的软件开发过程模型被推出，就是说软件开发过程模型还要发展，因此人们要思考软件开发过程模型如何发展这个问题。根据对软件开发过间.降低成本，软件质量也有紙构件组装模型的出程模型有关情况的分析研究，软件开发过程模型可以
按以下三个方向去发展：
第一，可以通过对现有模型进行改进、扩充、综合去发展。
结合新问题的内容，针对现有模型存在的适用面窄、考虑问题欠周到等情况，可以通过改进和扩充某个软件开发过程模型的内容而得到一个新模型，或者通过综合运用几种软件开发过程模型的内容而得到一个新模型。如文献[8]介绍的一种新的软件开发过程模型，是在瀑布模型基础上进行改进和扩充的结果。再如增量模型，是综合运用瀑布模型和快速原型化模型的结果。再如文献[9]介绍的一种新的软件开发过程模型，是综合运用瀑布模型和构件组装模型的结果。再如文献[10]介绍的一种新的软件开发过程模型，是综合运用构件组装模型和并行过程模型的结果。
第二，软件开发过程模型可以遵循新的思维方式去发展。
现有的软件开发过程模型，每一个都体现出各自不同的思维方式，例如瀑布模型是所有采用线性思维方式模型的典型代表，快速原型化模型是所有采用反复循环迭代思维方式模型的典型代表。遵循新的思维方式去发展，就是说，新建立的软件开发过程模型应该是新的思维方式的体现，即按照新的想法去组织软件开发活动。例如XP模型(极限编程）就是按照新的思维方式去发展起来的。从Agent具有自主性、反应性、社会性等角度看，各种面向Agent的软件开发过程模型都是按照新的思维方式发展起来的。
第三，软件开发过程模型可以借助新技术和新工具去发展。
任何软件开发过程模型都是建立在一定的技术和工具基础之上，技术和工具的进步对软件开发过程模型的影响是巨大的，当新技术和新工具出现后，传统的开发方式势必要被改变，所以说新技术和新工具会推动软件开发过程模型更新发展。如构件组装模型、基于体系结构的软件开发过程模型，就是在面向对象技术基础上发展起来的。再如RUP[12]模型，就是在UML这个开发工具基础上发展起来的。
4 结束语
软件开发过程模型的出现不是偶然的,它是软件开发活动到达一定程度后的必然结果。软件开发活动的多样性,决定了软件开发过程模型在形式上的多样性。每一个软件开发过程模型都有不同于其它模型的特点,这个特点体现了需要被解决的某一类问题所具有的特殊性。人的思维在发展，开发技术和工具在发展，推动着软件开发过程模型更新发展。在目前的基础上，研究软件开发过程模型的发展问题，对于提高软件开发的质量和效率具有重要的意义。
篇5：流域模拟模型的发展思考论文
流域模拟模型的发展思考论文
本文作者：刘海燕、刘晓民、魏加华、田坤、陈文磊 单位：清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室、内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院、北京中水新华国际咨询工程有限公司
国内外组件化流域集成技术的发展及存在问题
流域模型的组件根据模型的求解方式分为3类,分别是前处理组件、计算引擎组件、后处理组件。其中,前处理组件为模型的计算准备提供功能支持,后处理组件为模型的计算结果分析提供功能支持,计算引擎组件是集成模型系统的核心。目前,国内外很多流域集成模型或者模型集成系统均采用了组件化方法,下面对国内外的典型流域集成模型/系统加以评述。
1国外组件化流域集成技术的发展
国际上较为知名的流域集成模型包括:丹麦水文研究所开发的MIKESHE和MIKEBASIN等系列软件、美国农业部开发的SWAT模型以及在此基础上发展出的多种集成模型、美国环保署开发的平台式系统BASINS、美国地质调查局在MODFLOW基础上发展的地表水与地下水耦合模型GSFLOW、美国水文工程中心的HEC-HMS模型、美国BrighamYoung大学环境模型研究实验室开发的专业水文模拟处理软件WMS模型系统、英国Wallingford公司所研发的InfoWorksRS以及近年来发展起来的ParFlow等。下面主要介绍其中6种模型。
MIKEBASIN模型。MIKEBASIN是一个基于ArcGIS®的流域水资源规划管理工具,在流域(区域)尺度基础上,解决水量的优化配置、用水户连接、水库调度规则及水质模拟等问题的综合性水资源数学模型软件,分NAM(降雨径流)和MIKEBA2SIN(水资源配置)两个模块[11212]。MIKEBASIN采用COM/.NET编程功能,提供二次开发及扩展空间,具有综合性与可移植性的特点,通用性强,适于大、小流域和行政区域各种复杂条件水资源问题研究。该软件基于GIS平台,建模快速,数据前处理灵活,后处理以多种形式直观表达,易于分析、统计等。
MIKESHE模型。作为一个综合性的水文模拟系统和进行大范围陆地水循环研究的有力工具,MIKESHE侧重地下水资源和地下水环境问题分析、规划和管理。该模型软件包含了模拟坡面漫流、非饱和流、溶质输移、农业设施、总蒸发等数值模块。MIKESHE将水文循环的各物理过程分别独立模型模拟,通过多模型之间的数据交换来模拟各水文循环过程。模型软件采用组件式结构,将每一个子过程分别设计成一个软件模块,每一模块仅执行一个子过程的计算。子模块可单独使用,也可以根据需要进行耦合或者叠加。同时,MIKESHE模型软件具有标准的OpenMI(OpenModelInterface,开放式模型接口)接口,为该模型软件与其他模型集成提供了标准接口[13]。MIKESHE模型软件具有高度灵活性、通用性以及简单操作性。但是,该软件过于庞大和复杂,不易掌握和运用,尤其是整个安装过程较为复杂,良好使用对计算机性能的要求较高[14215]。
SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)模型。SWAT模型是一个具有物理机制的分布式流域水文模型。该模型在Windows操作系统上利用VisualBasic并结合GRASS和ArcView进行开发,整合了ARS(AgriculturalResearchService)和SWRRB模型(SimulatorforWaterRe2sourcesinRuralBasins)的特征,采用了先进的模块化设计思路[16217]。该模型模拟的各环节都有对应的子功能模块,模型运行采用命令行代码结构来控制相关模块的调用,命令行的控制由一个包含命令和代码的特定格式配置文件完成。SWAT模型自问世以来得到了广泛的认可,但是在集成调用的过程中存在如下问题[18219]。(1)SWAT模型采用与GIS软件紧密集成的方式,模拟过程中的前处理(空间离散化、空间参数化)、运行及调试均以扩展模块方式在GIS环境下实现,因此如果需要将其作为定量评价工具集成到特定的流域管理系统中,那么就意味着同时需要集成整个GIS软件系统,所以集成效率低且浪费资源。(2)由于SWAT模型的空间运行单元采用多层次组织,模型运行需要的基础数据结构复杂,类型多样,所以要想单独开发模型运行的前处理模块,实现的难度较大。
InfoWorksRS模型。InfoWorksRS(河流系统软件)主要用于河网及明渠等的水动力学模型计算。它前处理集成了两种GIS组件,即MapInfo公司的MapX和Esri公司的Mapobject,为用户提供了直观的图形用户界面。InfoWorksRS采用分布式体系结构,既支持单用户应用,也可支持工作组多用户应用[20221]。该软件在应用中对数据的数量和质量要求较高,相对于国内现在较为滞后和不太规范的水文基础数据库而言,软件在应用和推广方面会受到一定的影响。
WMS(WatershedModelingSystem)模型。WMS(专业水文模拟处理软件系统),以通用的数据接口集成了HEC、NFF、TR220、TR255、RationalMethod和HSPF大量的传统集总式水文模型和基于物理基础的分布式水文模型Gssha,能够提供流域内水文所有过程的模拟。WMS并内嵌了完整的GIS工具,可以实现流域描绘和各种GIS功能分析[22]。目前该软件已被引入国内,并在部分研究中得到了应用。
HEC2HMS模型。HEC2HMS(水文模型系统是美国水文工程中心降雨径流模型),模型主要由C,C++和Fortran语言混编而成[23225]。该HEC-HMS模型具有模块化的结构,研究者可以依据所研究流域的情况,采用不同的产流和汇流方案进行分布式、半分布式或集总式模拟。组件化技术在国外研究的流域集成模型中已经得到了广泛的应用,促进了国外的流域集成模型的发展。我国也引进了其中一些模型并在流域管理方面应用。但是,如上所述,这些集成模型也存在一些问题,并不是完全适应我国的.流域管理,在应用时,也需要对其进行改进以适应应用的环境。
2国内组件化流域集成技术的发展
在我国,一些集成模型/集成系统也应用了组件技术进行模型集成。雷晓辉等[26]开发了基于开源GIS软件MapWindow的模型软件系统MWEasyDHM。该系统集成前处理、模型计算、参数识别、统计分析、结果展示等功能,是一个低成本的分布式水文模型软件系统,整个平台的开发语言包括:C++,C#,VB.Net和Fortran等。该模拟模型采用模块化编程思想,集成多种产汇流计算方式,具有较强的可扩展性。陈秀万等[27]采用面向对象的方法,基于UML、ATLCOM、ArcEngine、OpenGL等技术实现了一个基于动态响应单元的组件化分布式水文模型系统)DRUMS(ADynamicalResponseUnitsbasedDistributedHydrologicalModelSys2tem)。DRUMS为多尺度下水文模型库系统的实现提供了一个开放的、可扩展的实现框架。该系统具有开放的接口,灵活的扩展性,在此基础上可以构建不同的专业领域应用。禹雪中等[28]根据淮河流域洪水特征和水系构成,分析了水文学与水力学模型在洪水过程、洪水要素和空间范围方面的集成方式,采用了数据-模型-应用3层结构的总体集成框架,通过模型应用过程的模块化处理和数据有效交换,建立了集模拟、率定和预报功能于一体的综合计算平台。
黄河数学模拟系统V1.0采用基于.NET的3层架构进行组织,同时考虑通过企业服务总线(ESB)等产品实现与J2EE等架构的有效集成,同时利用COM组件和设置公共接口,有效地耦合各类数学模型,实现数学模型与GIS的集成,基本解决了各类模型前后处理和可视化的问题。但是,目前的系统属于单机软件,对使用人员的专业技术水平要求较高[29]。夏润亮[30]等在黄河数学模拟系统V1.0基础上,基于ArcGISServer开发了分布式数学模型公共后处理平台,以Web服务方式耦合发布各类图层数据,可便捷地在线展示数学模型计算成果。同时利用VTK组件实现了数学模型计算结果的动态渲染,把复杂的数字表现形式转化成为便于领导决策的可视化动态表现形式,将传统面向科研人员的单机数学模型后处理系统,转向为领导决策服务的网络发布平台。周振红等[31]将Fortran计算程序做成动态链接库,采用组件化编程的方式解决数据传输与控制的问题,建立了基于组件的水力数值模拟可视化系统。水利部珠江水利科学研究院[32]研制了水资源实时监控管理系统基础平台(WaterWM),该平台对水文产汇流模型、水量水质模拟模型等采用COM组件技术进行了模块封装,可快速完成各种一维水量水质模拟分析计算。魏锋等[33]采用C/S结构开发黄河小花间分布式模型洪水预报系统,并使用COM组件技术进行模块化设计以及用户界面和业务逻辑分离的开发策略,有效解决了不同语言混合编程的问题。文献[34237]应用组件和WebService技术及面向服务的体系结构(SOA)对模块进行封装并发布服务,形成洪水预报模型组件库,其组件化过程见图1。
首先,根据洪水预报模型的计算过程进行组件化拆分;然后,运用组件技术、WebService技术、面向服务的体系结构等组件封装技术将划分好的模块封装洪水预报模型组件;第三,对封装后的组件存入组件库,用户定制组件库中的组件并将其在可视化界面中搭建洪水预报模型;最后对系统进行构建。
从上述文献中可以看出,模型组件化后需将这些组件集成在一起,为将这些模型更好地集成,2005年欧洲的Open2MI系统提出了开放式模型接口(OpenModelInterface)和模型组件(ModelComponent)的概念。在这个标准框架下的各种软件之间有共同的接口协议。因此在这个标准的平台上,各种模型可以以组件形式相互耦合组成一个模型系统,可以多方位考察整个流域的模拟问题[38]。目前,全球数十家水环境系统模型软件供应商都把自己软件计算引擎不同程度地接入了OpenMI标准接口,成为OpenMI兼容软件[39242]。但是,OpenMI标准需要彻底改变数学模型的计算和逻辑过程,对原模型改动很大,而且需要模型开发者熟悉C#编程语言,使用起来很不方便。另外,OpenMI的各模型组件间通过请求数据形成一种/链式0计算过程,在某一时刻只有一个模型组件在计算,不符合计算机发展要求模型计算并行化的趋势。郭延祥[43244]等针对OpenMI存在的问题,设计了一套将普通模型变为模型组件方法,该方法不受模型的网格划分方法、模拟对象、模型开发语言和操作系统的限制;仅在原模型的时间循环中插入过程函数即可,对原模型改动很小;便于实现分布式计算和并行计算。该模型方法为通过组合简单模型来模拟复杂问题提供了一条有效途径。
3国内流域模拟模型集成研究存在的主要问题
(1)通用性与灵活性较差,普适性有待提高。由于缺乏从软件工程的角度进行系统架构设计致使模型集成系统的可扩展性与开发效率都较低,同时,我国早期的涉水模型大部分是针对一个功能模块对应一个或者有限个用户,也使得在全国范围内对同一问题进行着低水平的重复开发,模型有很多,但是普适性有待提高。
(2)不同来源的兼容数学模型兼容性较差,组件化程度不够,模型接口不开放,模型平台标准化不足。
(3)大多数模型采用Fortran语言编写,采取面向过程的结构化编程,将一个大的计算任务分解成一系列子任务,每个子任务又由很多的子程序和函数组成,这种模型的模型程序缺点较多,如代码管理不方便、复用性差、系统图形化用户界面(GUI)程度低等。
(4)模型主要面向科学研究,并非针对具体的流域管理进行设计,很难直接应用于流域管理业务中。
(5)开发出的模拟模型的表达与求解复杂性以及模型参数的设置和率定的困难性,对于非专业人员是难以逾越的障碍,这在一定程度上制约了数学模型的发展与应用不适合非专业人员使用。
(6)流域模拟模型集成系统日益注重与GIS进行集成,各类遥感观测为模型系统提供了高分辨率输入,但是现有模型大多数没有使用遥感数据以及进一步同化遥感数据,降低了模型数据分析与决策的能力。这些均使得我国流域模拟模型集成系统的研制比较落后。因此,针对上述问题,研究使用方便,具有通用性、可扩展性、实用性强的流域模拟模型集成系统是很有必要的。
流域模拟模型集成技术研究展望
流域模拟模型集成系统是一项高难度的复杂系统工程,研究内容涉及面广,总体上还不成熟。以云计算、Web210为标志的第三次信息技术浪潮的到来为研究具有实用性和通用性的水利数学模型平台带了良好的契机[45246]。根据目前流域模拟模型集成技术研究现状和存在的主要问题,需要深入研究的重点包括以下几个方面。
(1)将各种数学模型开发成易于集成的标准组件既是发展的趋势,也是当今数学模型应用开发的一个重要任务。研究各类模型的信息交互、传输方式、集成结构、参数管理、协同调用、输出结果等内容,将模型组件化并建立流域模型组件库,集成化软件组件的公共开放环境。通过标准数据接口整合各类异构模型组件,以开放式建模接口标准和通用组件架构模式,搭建开放、开源的模拟平台,使预报结果更加丰富。
(2)随着云计算、Web2.0的发展,研究不同要素、不同过程模型在云中集成所涉及的技术难点和模型结构、数据接口等具体问题,构建基于云计算模式的流域模拟模型平台成为水利数学模型平台开发的最新趋势。
(3)流域模拟模型平台化是流域模型与信息技术相结合的产物。设计程序结构灵活,利于扩充和兼容性模型应用平台化已成为趋势。目前,国外的流域模拟模型平台居于领先地位。为解决我国模型平台低水平重复开发问题,应该认真研究国外优秀平台,注重顶层设计,分析系统结构、核心算法、数据流程、数据存储结构、前后处理方法,并抽象出模型系统的共性点形成技术开发规范,在技术传承积累的基础上渐次推进我国流域模拟模型的发展[47]。
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