一种仿真云平台及实施方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及云计算实际应用领域,尤其涉及一种特种设备协作式共同仿真云平台及实施方法。
【背景技术】
[0002]现有云计算技术已经成为信息化发展的方向,它可以运用虚拟化技术将系统的运算任务提交到云服务资源池中,运用软件自动管理各种系统应用所需要的存储空间及信息服务,从而降低信息化所需的成本。云计算现已发展成为一种被大众广泛接受的计算模式,也是社会普遍关注和研宄的热点。而以云基础设施为基础所搭建的以提供应用服务的云平台更是成为了关注的焦点。目前国内外已经建成了大量的各具特色的云平台,其中,较为典型的有=Google的云计算平台以及云计算的网络应用程序、IBM公司的“蓝云(BlueCloud) ”平台产品以及Amazon公司的弹性计算云(elastic compute cloud,简称EC2)。近几年,我国也建成了一些初具规模的云计算平台。
[0003]目前,由于云计算还处于发展阶段,很多技术如安全性、可靠性及监管的可操作性等方面并不成熟,很多企业、高校或研宄机构都偏向于构建以现有硬件资源为基础的私有云平台,本文要介绍的特种设备仿真云平台也是在这样的大背景之下构建而成的。这个平台以广州特种机电设备检测研宄院现有的工作站及服务器设备为基础,结合有限元仿真分析工作的特点,集合现有的建模、分析软件,建立云计算分析平台,使仿真工作人员可以在平台上进行协作仿真,也可以实现异地即时处理仿真分析工作。
[0004]特种设备行业已经开始广泛运用有限元分析技术来分析特种设备检验、评估过程中所发现的结构强度、刚度及稳定性方面的问题。有限元分析手段可以完成许多现场测试无法解决的问题,还可以省去很多费用高昂的实验,可以为应力测试提供合理的布点方案,提高检验、评估工作效率。但是有限元分析的应用受到很多条件的限制,一方面有限元分析工作需要有高性能计算机及专业分析软件的支持,而高性能工作站及专业分析软件的购置费用较高,另一方面很多企业只是暂时性的需要进行某一特定问题的分析。因此,建立一个能有效提高工作站及有限元软件使用率、能异地调用工作站及分析软件的特种设备仿真、分析的云平台是很有必要的。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种仿真云平台及实施方法。以提高特种设备仿真工作效率,使包括特种设备从设计方及使用方共同参与到仿真分析中来。
[0006]本发明的目的通过以下的技术方案来实现:
[0007]一种仿真云平台,包括:用户数据存储服务器、分析服务器和HPC工作站集群;所述
[0008]分析服务器,用于接收仿真分析人员提交的工作任务并审核,将工作任务和工作任务生成的分析数据存储在用户数据存储服务器中;
[0009]及
[0010]调用协同仿真模块进行建模任务分解,将分解后的子任务分配给相关建模人员,模型建立完成后再进行模型整合;
[0011]将分析任务提交至分析服务器,通过所述分析服务器将计算任务交由HPC集群进行分析计算。
[0012]一种仿真云平台的实施方法,包括:
[0013]接收仿真人员提交的工作任务并审核;
[0014]将工作任务生成的分析数据存储至用户数据存储服务器;
[0015]对所述工作任务进行分解,分解为若干子任务;
[0016]对所述子任务进行整合,并计算;
[0017]输出整合计算结果。
[0018]与现有技术相比,本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点:
[0019]仿真云平台整合仿真计算资源,提高数值仿真工作效率,有效提升特种设备安全评估中的数值仿真能力,真正地实现了软硬件资源的共享,平台允许多用户同时使用,可以实现设备使用者与设计、评估者之间更方便地交流和协作。可以集中硬件设备完成超大规模的计算,提高了分析效率及资源使用率,从而节省了软、硬件资源购置费用,有效减少了特种设备仿真分析上的投资及维护成本,节约电能消耗,实现仿真分析办公异地化。为特种设备安全管理部门带来了实实在在的利益,也有效保护了特种设备使用单位的资产安全。
【附图说明】
[0020]图1是仿真75:实施方法流程不意图;
[0021]图2是仿真云平台结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
[0023]本实施例提供了一种仿真云平台,该仿真云平台包括:用户数据存储服务器、分析服务器和HPC工作站集群;所述
[0024]分析服务器,用于接收仿真分析人员提交的工作任务并审核,将工作任务和工作任务生成的分析数据存储在用户数据存储服务器中;及
[0025]调用协同仿真模块进行建模任务分解,将分解后的子任务分配给相关建模人员,模型建立完成后再进行模型整合;
[0026]将分析任务提交至分析服务器,通过所述分析服务器将计算任务交由HPC集群进行分析计算。
[0027]如图1所示,上述仿真云平台实施方法包括:
[0028]接收仿真人员提交的工作任务并审核;
[0029]将工作任务生成的分析数据存储至用户数据存储服务器;
[0030]对所述工作任务进行分解,分解为若干子任务;
[0031]对所述子任务进行整合,并计算;同时将所述计算过程实时传输到用户端,并实时接收用户访问及数据变更请求。
[0032]输出整合计算结果。
[0033]上述工作任务的分解是根据用户的访问请求,通过协同仿真模块并利用该用户的用户应用数据在仿真服务器上将仿真任务进行分解。
[0034]上述仿真云平台为协作式共同仿真云平台,该平台还包括社交化的集成协作工具,该集成的协作工具允许在多个层面实现创新。协作式共同仿真使多位仿真分析工程师可以同时从事一个产品的分析。
[0035]上述协作式共同仿真云平台还可以不限数量地允许仿真工作人员在仿真工作的早期就与设计人员、管理人员、特种设备使用单位、监管人员或其他任何相关人员进行交流。每位用户都能在云中始终保持与单一通用数据库的连接,并且可以访问最新版本的数据。根据其安全和访问权限,所有用户都能随时随地通过任何设备访问数据以完成基本任务,例如管理或审阅模型、参与社区讨论等。
[0036]本实施例以仿真分析与风险监测研宄室3台服务器和6台高端图形工作站,其仿真云平台建立的基本思路是:整合高端图形工作站,部署仿真云平台虚拟应用模块,集成工程仿真计算软件的前后处理模块以及设计类软件,实现应用软件的远程调用和管理,并与集群计算平台整合成为一个统一的计算资源管理平台(如图2所示)。<
br>[0037]其实现步骤如下:
[0038](I)依赖现有图形工作站设备,通过网络改造、系统优化等技术手段构建一个HPC (High Performance Computing,高性能计算)集群及虚拟化环境;
[0039]整合高端图形工作站,部署仿真云平台虚拟应用模块,集成工程仿真计算软件的前后处理模块以及设计类软件,实现应用软件的远程调用和管理,并与集群计算平台整合成为一个统一的计算资源管理平台。
[0040](2)整合部署相关仿真应用软件,将仿真工具整合成“企业云”中的在线资源;
[0041]集成部署ANSYS、ALGOR> Nastran、nCode等相关求解器,高性能计算硬件资源、整合高端图形工作站、高速互联网络资源,以WEB服务或瘦客户端的形式提供给仿真分析人员,从而实现将传统的仿真软件工具发展成为“企业云”中的在线计算资源,形成统一的高性能计算管理平台,统筹调度工程计算软件中的求解器模块,以大幅提升高性能计算资源的易用性,促进高端图形工作站的高效共享,从而有效提高仿真计算工作效率。
[0042](3)封装仿真调用接口,为仿真人员提供实时在线的仿真计算服务;
[0043]仿真云平台可以集成数值仿真软件并进行调用接口封装工作,将其从固定化软件工具转变成为实时在线的仿真计算服务资源(Web Service),方便用户即需即用。平台可以有效整合硬件集群、仿真软件等计算资源,同时提供简洁、方便的操作界面与管理接口,为计算用户提供直观便捷的计算服务,从而使工作站先进计算能力得到充分的发挥。通过仿真云计算平台实现集群计算和三维应用的管理、调度和使用。
[0044](4)在平台内处理实际使用、现场试验及数值模拟结果,实现特种设备生命周期管理;
[0045]仿真云平台能实现与产品生命周期管理(PLM)系统进行信息双向交互功能,建立特种设备安全运行履历,结合特种设备的使用履历,建立完整的特种设备健康运行记录,为后期分析研宄工作提供参考,仿真云平台可以处理大量的分析数据,将每一次试验及仿真分析的结果提交到平台上,为特种设备建立安全运行档案。真正做到将CAE计算融入特种设备安全管理流程中,形成资源、数据、流程的高度整合与统一,指导特种设备检验及使用。
[0046]可实现的功能:
[0047]仿真云平台的最终目的是建立一个方便可靠的平台来进行特种设备有限元分析工作,由于工程仿真软件的模块可以分为两大类:求解器模块、前后处理模块,求解器模块主要采用迭代算法进行求解计算,前后处理模块主要是进行人机交互。这些模块都需要进行许可证的调用才能正常使用,因此云平台的建设要处理好许可证的调度与监控,使仿真分析软件能正常地在平台上运行。
[0048]仿真云平台实现的功能如下:
[0049](I)集群计算
[0050]建设一定规模的HPC集群,部署云平台集群计算模块,集成相关求解器,形成统一的高性能计算管理平台,统筹调度工程计算软件中的求解器模块,有效提升软硬件利用率,合理分配仿真分析工作。
[0051](2)虚拟应用建设
[0052]整合高端图形工作站,部署仿真云平台虚拟应用模块,集成工程仿真计算软件的前后处理模块以及设计类软件,实现应用软件的远程调用和管理,并与集群计算平台整合成为一个统一的计算资源管理平台。实现仿真分析人员异地办公,方便地向特种设备使用单位展示分析成果。
[0053](3)大数据处理
[0054]整理现场安全监测、试验及仿真分析的结果形成特种设备安全运行履历,从而达到指导特种设备使用及维护,保证特种设备使用安全的目的,真正将云计算与“物联网”相融合的技术应用到特种设备中。
[0055]虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种仿真云平台,其特征在于,所述仿真云平台包括用户数据存储服务器、分析服务器和HPC工作站集群;所述 分析服务器,用于接收仿真分析人员提交的工作任务并审核,将工作任务和工作任务生成的分析数据存储在用户数据存储服务器中; 及 调用协同仿真模块进行建模任务分解,将分解后的子任务分配给相关建模人员,模型建立完成后再进行模型整合; 将分析任务提交至分析服务器,通过所述分析服务器将计算任务交由HPC集群进行分析计算。2.如权利要求1所述的仿真云平台,其特征在于,同时将所述整合计算的过程实时传输到用户端,并实时接收用户访问及数据变更请求。3.如权利要求1所述的仿真云平台,其特征在于,所述工作任务的分解是根据用户的访问请求,通过协同仿真模块并利用该用户的用户应用数据在仿真服务器上将仿真任务进行分解。4.一种仿真云平台的实施方法,其特征在于,所述方法包括: 接收仿真人员提交的工作任务并审核; 将工作任务生成的分析数据存储至用户数据存储服务器; 对所述工作任务进行分解,分解为若干子任务; 对所述子任务进行整合,并计算; 输出整合计算结果。5.如权利要求4所述的仿真云平台的实施方法,其特征在于,同时将所述计算过程实时传输到用户端,并实时接收用户访问及数据变更请求。6.如权利要求4所述的仿真云平台的实施方法,其特征在于,所述工作任务的分解是根据用户的访问请求,通过协同仿真模块并利用该用户的用户应用数据在仿真服务器上将仿真任务进行分解。
【专利摘要】本发明公开了一种仿真云平台及实施方法,包括用户数据存储服务器、分析服务器和HPC工作站集群;所述分析服务器,用于接收仿真分析人员提交的工作任务并审核,将工作任务和工作任务生成的分析数据存储在用户数据存储服务器中;及调用协同仿真模块进行建模任务分解,将分解后的子任务分配给相关建模人员,模型建立完成后再进行模型整合;将分析任务提交至分析服务器,通过所述分析服务器将计算任务交由HPC集群进行分析计算。本发明允许仿真工作人员在仿真工作的任何阶段与设计人员、管理人员、特种设备使用单位或其他任何相关人员进行交流。分析人员能够基于本云平台进行特种设备协作式共同仿真,显著提高了仿真工作效率,并保证了用户信息的安全性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN104899404
【申请号】CN201510393815
【发明人】谢超, 彭启凤, 刘向民, 王新华, 黄国健, 刘金, 陈敏
【申请人】广州特种机电设备检测研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月6日