CN107248038A - 一种基于云服务模式的核能信息化科研协同平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，包括云计算网络、在所述云计算网络上布置的数据资源管理层设备、协同管理层设备和科研协同层设备，其中，数据资源服务层设备，用于对科研管理数据、核能科研数据进行储存与管理；协同管理层设备，用于开展科研项目需要的人才、项目、财务、资产管理；协同科研层设备，用于开展核能科研的协同设计。本发明的科研协同平台，实现了科研项目管理中的有效的资源配置和精细化的人、财、物的协同管理，同时提供了核能科研活动中建模、设计、实验及验证分析的协同机制，提高了核能领域科研的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种核能信息化科研协同平台。
背景技术
核能系统的研究与设计涉及到复杂的中子物理、热工水力、材料等问题，需要多学科交叉和跨地域的众多科研人员通力协作，同时重大科技任务投资高、耗时长，其顺利开展需要有效的资源配置、精细的人财物管理、严格的进度控制作为保障。此外，核能领域重大科研项目是复杂的系统工程，涉及软硬件工具数以百计，为完成一项设计，科研人员往往会频繁地进行各类软硬件工具切换、数据传递等操作，严重影响工作效率。
为提高核能领域科研效率，有效配置资源，国内外相关机构在协同科研方面做了大量研究工作。国际上，美国联合了橡树岭实验室、麻省理工大学等6所国家实验室和9所高校联合发展了聚变仿真平台，为预测环形磁约束聚变装置的行为提供可能；欧盟于2003年启动了托卡马克集成模拟项目ITM(Integrated Tokamak Modeling)，汇聚欧盟境内的主要研究力量共同构建集核聚变数据库、核聚变模拟程序于一体的综合平台；日本JAEA以及JAERI、NIFS、CRIEPI等为了预测聚变燃烧等离子体行为、制定等离子体运行方案，提出了燃烧等离子体模拟BPSI和数字托卡马克实验平台NEXT计划，能实现对聚变堆燃烧等离子体广泛的空间和时间尺度不同物理现象的综合模拟能力；2002年起，ITER持续发展科研协同平台ICP(ITER Collaborative Platform)，涵盖工作流管理、内容管理、任务管理、个人助理等十余项协同功能。国内方面，中国国家电力投资集团和中国核工业集团分别开发了COSIN、NESTOR等工具包，旨在解决我国主要核设计软件自主化及协同化问题。
从国内外现状来看，虽然国内外在相关机构做了大量工作，但要么是围绕某一具体工作发展的集成仿真平台或工具包，要么是围绕管理需求发展的信息化系统。但为了保障核能领域重大科研项目有效推进、保障科研重大产出，人员有效激励、资源有效配置、平台有效集成是必不可少的重要条件。因此，我们认为建立集成的、开放的核能信息化科研协同平台，并在此基础上通过智能分析为项目执行提供决策依据，具有重要的现实意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云服务模式的核能信息化科研协同平台实现系统，以满足核能领域重大科研任务对多学科、跨地域协同科研环境及资源有效配置、人财物精细化管理的迫切需求。
为此，本发明提供了一种基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，包括云计算网络、在所述云计算网络上布置的数据资源管理层设备、协同管理层设备和科研协同层设备，其中所述数据资源管理层设备，位于数据资源服务层，用于对科研管理数据和核能科研数据进行存储与管理，包括管理数据资源池和科研数据资源池；所述协同管理层设备，位于协同管理层，用于对科研项目需要的资源进行配置与管理，包括人力资源模块、项目管理模块、财务管理模块、资产管理模块、以及业务流程审批模块，其中，所述协同管理层的所有模块通过所述管理数据资源池调用与存储；所述科研协同层设备，位于科研协同层，用于提供统一的协同工作环境，包括：统一认证的用户入口；能够根据用户权限调用的模型、存储于所述科研数据资源池中的实验数据和设计文档；在线调用的各类设计分析软件；以及多用户同步作业包括建模、设计、实验及验证分析的协同机制。
进一步地，上述云计算网络包括：基础设施层，位于云架构的最下层，用于提供云计算、云存储所使用的软件和硬件资源；应用层，位于云架构的中间层，用于提供云计算中的核心计算、管理软件、以及基础的开发组件、通用服务组件、应用服务接口和中间组件；以及服务层，位于云架构的最上层，用于向云服务用户提供交互接口。
进一步地，在所述云计算网络的服务层中，所述交互接口包括IE浏览器、专用的用户登录界面、用户终端接口和无线接入接口。
进一步地，上述核心计算、管理软件包括中子学计算程序、热工水力学计算程序、机械力学计算程序以及化学计算程序。
进一步地，上述管理数据资源池中的科研管理数据包括通过物联网实时采集的核能科研园区实验设备和办公资源的数据。
进一步地，上述业务流程审批模块为利用二次分配的细粒度权限控制方法建立的多条件多分支自动流转的流程审批模块。
进一步地，上述协同管理层还包括：业绩评价模块，用于根据所述数据资源服务层提供的多维度数据，利用多维度数据统计分析模型对人员业绩进行评价，所述多维度数据包括项目、论文、专利、软著、进度和质量。
进一步地，上述协同管理层还包括：项目计划模块，用于根据核能研究项目中的经费投入、项目进度和产出所产生的数据，采用支持向量机的数据挖掘方法对项目资源配置、计划进度进行评估。
进一步地，在所述科研协同层中，所述各类设计分析软件包括多物理与几何耦合建模软件、粒子输运计算软件、辐射屏蔽分析软件、可视化仿真软件。
进一步地，上述科研协同层还包括以下模块：协同建模模块，用于反应堆各个部件的物理建模、以及几何建模；协同设计模块，用于反应堆设计中的中子学计算、热工水力计算、虚拟仿真计算三方面的协同；协同实验模块，用于在线开展仿真实验，实时控制实验参数及输出；在线推演模块，用于反应堆应急情况下的事故扩散的实时模拟；以及协同文档模块，用于多用户同步进行文档编辑和修订。
本发明的科研协同平台，实现了科研项目管理中的有效的资源配置和精细化的人、财、物的协同管理，同时提供了核能科研活动中建模、设计、实验及验证分析的协同机制，提高了核能领域科研的效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明一实施例的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台的示意框图；
图2是根据本发明的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台的云计算网络的架构示意图；
图3是根据本发明的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台的科研管理协同系统的示意框图；
图4是根据本发明的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台的科研过程协同系统的示意框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图3所示，核能信息化科研协同平台包括云计算网络100、在所述云计算网络上布置的数据资源管理层设备200、协同管理层设备300和科研协同层设备400，其中所述数据资源管理层设备200，位于数据资源服务层，用于对科研管理数据和核能科研数据进行存储与管理，包括管理数据资源池210和科研数据资源池220；所述协同管理层设备300，位于协同管理层，用于对科研项目需要的资源进行配置与管理，包括人力资源模块310、项目管理模块320、财务管理模块330、资产管理模块340、以及业务流程审批模块350，其中，上述模块通过所述管理数据资源池210调用并且存储数据；所述科研协同层设备400，位于科研协同层，用于提供统一的协同工作环境，包括：统一认证的用户入口；能够根据用户权限调用的模型、存储于所述科研数据资源池中的实验数据和设计文档；在线调用的各类设计分析软件；以及多用户同步作业包括建模、设计、实验及验证分析的协同机制。
在本发明中，数据资源服务层用于对科研管理数据、核能科研数据进行储存与管理；协同管理层用于对科研项目需要的人才、项目、财务、资产进行配置与管理；协同科研层用于开展核能科研的协同设计。本发明的科研协同平台，实现了科研项目管理中的有效的资源配置和精细化的人、财、物的协同管理，同时提供了核能科研活动中建模、设计、实验及验证分析的协同机制，提高了核能领域科研的效率。
下面从核能信息化科研协同平台建立的需求入手，从云计算网络的架构的搭建，协同管理层的实现、科研协同层的建立来阐述平台建设的实施方式。
如图2所示，云计算网路100的架构主要分为服务层110、应用层120和基础设施层130。
该基础设施层130处于云架构的最下层，该层把支撑云计算使用多种软件资源和硬件资源有机聚集在一起，同时也包括云储存，将核能数据资源池中海量的实验数据储存起来。
该应用层120位于云架构的核心层，主要提供云计算中的核心计算、管理软件，主要包括多物理与几何耦合建模、粒子输运计算、辐射屏蔽分析、可视化仿真等，同时还包括基础的开发组件、通用服务组件以及中间组件等。
该服务层110位于云框架的最上层，为云服务用户提供交互接口，使用户可以方便地使用以及获取云服务，用户可以通过IE浏览器、专用的用户登录界面、用户终端接口以及无线接入接口等提供服务。
如图3所示，在云架构和核能大数据的基础上，本平台整合了业务流程审批模块460、项目管理模块420、财务管理模块430、合同管理模块440、人力资源模块410、资产管理模块450等各应用模块。所有应用模块的数据存储到管理数据资源池，并且各应用模块均通过管理数据资源池调用数据，实现业务的互联互通。
如图4所示，基于高性能计算、云计算、几何/网格及算法库搭建的多物理过程耦合模拟框架，通过整合中子学计算程序、热工水力学计算程序、机械力学计算程序以及化学计算程序，结合核能大数据中的基础核能数据，建立核能研究与设计的基础计算核心，其中中子学计算程序主要包括辐射输运、同位素燃耗、材料活化、辐照剂量等；热工水力程序主要包括商用CFD、先进CFD、子通道以及MHD程序；机械力学主要包括结构力学以及燃料性能等计算程序；化学程序主要包括腐蚀及积岩相关程序。再次，建立多物理统一建模以及计算可视化与虚拟仿真程序作为计算前端与后端的支撑。
在一实施例中，数据资源服务层利用物联网等手段，实时采集科研园区实验设备、办公数据等资源，并整合核能领域科研过程产生的科研数据，形成包含管理数据资源池和科研数据资源池的核能大数据平台。在核能大数据平台的基础上，整合核能领域重大科研项目管理需要的人才、项目、财务、资产等管理软件，并打通流程与数据通道，提供基于云服务模式的协同管理。同时，针对核能领域协同科研需求，整合核能研究需要的多物理与几何耦合建模、粒子输运计算、辐射屏蔽分析、可视化仿真等软件，用户可根据因工作职责设置的权限，通过云平台调用项目资源及相关软件，实现一站式多人在线科研协同。
优选地，数据资源服务层利用物联网、高速局域网，结合分布式存储技术手段，对核能领域重大项目科研与管理数据实时采集并分布式储存，并对其进行规则化加工处理，为协同平台提供数据基础。
在一实施例中，协同管理层采用云服务模式，以核能数据库为基础，实现核能领域科研活动中涉及的各类资产全生命周期协同管理，主要以核能领域重大科研项目为主线，对其中的人才、项目、财务、资产管理数据进行智能分析；该协同管理层包括：流程审批模块、业绩评价模块、项目计划模块，具体如下：
a)流程审批模块：采用二次分配的细粒度权限控制方法，建立多条件多分支自动流转的流程审批，实现项目全生命周期业务流程审批；
b)业绩评价模块：利用数据服务层提供的管理数据和科研数据，从项目、论文、专利、软著、进度、质量方面，综合上级、同级、下级及独立人员等多维度评价数据，建立多维度数据统计分析模型，实现全方位的人员业绩评价；
c)项目计划模块：基于核能研究项目中的经费投入、项目进度、产出等所产生的数据，采用支持向量机的数据挖掘方法对项目资源配置、计划进度等进行评估，为优化资源配置、促进重大产出提供决策支持。
在一实施例中，科研协同层采用云服务架构，通过二次开发整合核能领域科研主流设计分析软件，搭建统一的协同工作环境。用户通过统一认证用户入口，在系统分配的权限下调用模型、实验数据、设计文档等，并在线调用各类设计分析软件，实现在线的科研过程协同。具体如下：
d)基于云服务框架，整合核能设计所需的物理建模、几何建模、粒子输运、力学分析、虚拟仿真五大类通用、专用设计分析软件，通过二次开发将各类软件接入云平台。用户可通过统一认证入口，在平台中调用设计分析资料、开展设计分析工作；
e)利用网络协同技术，建立协同机制，实时多用户同步协作设计，并提供冲突解决机制，提供协同建模、协同设计、协同实验、在线推演、协同文档模块，以实现协同建模、协同设计、协同实验、在线推演、协同文档功能。
其中，协同建模模块，应用于不同区域用户的反应堆各个部件的物理建模以及几何建模；协同设计模块，应用于反应堆设计中的中子学计算、热工水力计算、虚拟仿真计算三方面的协同；协同实验模块，应用于多用户在线开展仿真实验，实时掌握和控制实验参数及输出；在线推演模块，应用于反应堆核应急情况下的事故扩散的实时模拟；协同文档模块，应用于多用户同步进行文档编辑、修订工作，提高工作效率。
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。
Claims (10)
1.一种基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，包括云计算网络、在所述云计算网络上布置的数据资源管理层设备、协同管理层设备和科研协同层设备，其中
所述数据资源管理层设备，位于数据资源服务层，用于对科研管理数据和核能科研数据进行存储与管理，包括管理数据资源池和科研数据资源池；
所述协同管理层设备，位于协同管理层，用于对科研项目需要的资源进行配置与管理，包括人力资源模块、项目管理模块、财务管理模块、资产管理模块、以及业务流程审批模块，其中，所述协同管理层的所有模块通过所述管理数据资源池调用与存储；
所述科研协同层设备，位于科研协同层，用于提供统一的协同工作环境，包括：统一认证的用户入口；能够根据用户权限调用的模型、存储于所述科研数据资源池中的实验数据和设计文档；在线调用的各类设计分析软件；以及多用户同步作业包括建模、设计、实验及验证分析的协同机制。
2.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述云计算网络包括：
基础设施层，位于云架构的最下层，用于提供云计算、云存储所使用的软件和硬件资源；
应用层，位于云架构的中间层，用于提供云计算中的核心计算/管理软件、以及基础的开发组件、通用服务组件、应用服务接口和中间组件；以及
服务层，位于云架构的最上层，用于向云服务用户提供交互接口。
3.根据权利要求2所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，在所述云计算网络的服务层中，所述交互接口包括IE浏览器、专用的用户登录界面、用户终端接口和无线接入接口。
4.根据权利要求2所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述核心计算/管理软件包括中子学计算程序、热工水力学计算程序、机械力学计算程序以及化学计算程序。
5.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述管理数据资源池中的科研管理数据包括通过物联网实时采集的核能科研园区实验设备和办公资源的数据。
6.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述业务流程审批模块为利用二次分配的细粒度权限控制方法建立的多条件多分支自动流转的流程审批模块。
7.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述协同管理层还包括：业绩评价模块，用于根据所述数据资源服务层提供的多维度数据，利用多维度数据统计分析模型对人员业绩进行评价，所述多维度数据包括项目、论文、专利、软著、进度和质量。
8.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述协同管理层还包括：项目计划模块，用于根据核能研究项目中的经费投入、项目进度和产出所产生的数据，采用支持向量机的数据挖掘方法对项目资源配置、计划进度进行评估。
9.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，在所述科研协同层中，所述各类设计分析软件包括多物理与几何耦合建模软件、粒子输运计算软件、辐射屏蔽分析软件、可视化仿真软件。
10.根据权利要求1所述的基于云服务模式的核能信息化科研协同平台，其特征在于，所述科研协同层还包括以下模块：
协同建模模块，用于反应堆各个部件的物理建模、以及几何建模；
协同设计模块，用于反应堆设计中的中子学计算、热工水力计算、虚拟仿真计算三方面的协同；
协同实验模块，用于在线开展仿真实验，实时控制实验参数及输出；
在线推演模块，用于反应堆应急情况下的事故扩散的实时模拟；以及
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