CN107659447A - 一种基于船舶的设备管理方法及系统 - Google Patents

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朱红
任丹琴
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Abstract

本发明提供一种基于船舶的设备管理方法及系统，上述方法包括以下步骤：发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。上述技术方案，通过发电装置、制冷装置、计算装置之间配合工作，在实现高效数据处理的同时，也极大地减低了计算装置在工作时的散热功耗，从而降低了成本；另外，上述装置均在船舶上部署，因此可以到达任何海域进行调查。

Description

一种基于船舶的设备管理方法及系统
技术领域
本发明涉及设备管理领域，尤其涉及一种基于船舶的设备管理方法及系统。
背景技术
超级计算机以其强大的数学计算能力和事物处理能力成为现代社会科学研究、工业生产、和国防安全的最要工具：科学研究上，计算模拟已经成为除实验和理论推导之外的最重要研究手段；在工业生产上，超级计算机可以大大加速新产品的设计和仿真；在国防安全上超级计算机是一个国家重要战略武器的基本研究手段。因此，一般的，超级计算机的建造能力可以认为是一个国家综合国力的完美体现。
针对这种情况，各个国家都在不遗余力的大力建设和发展超级计算机，但现今超级计算机往往是建在固定地点，需要庞大机房、制冷设备、电力设备等，无法移动，这对于那些依赖巨量计算的某些野外作业，显示不够灵活。虽然通过远程网络连接在一定程度上可以缓解这种不便，但对于数据量巨大或网络带宽非常有限的情况，如海洋勘探、海洋调查模拟等，数据处理仍然缓慢、效率低下。
针对上述技术问题，人们开发了集装箱计算平台等面向大规模野外计算使用的可移动平台设备，相比于固定地点的超算中心，这类移动式超算平台的使用灵活性和实效性有了大幅提升。通常只需在使用目的地接入水源和电源即可快速完成设备搭建和使用，在一定程度上可以满足部分野外工作对超算能力的需求。
但是上述技术方案存在以下技术问题：
1、这类平台通常是安装在卡车上的，这严重制约了超算的计算能力(计算设备数量有限)；
2、对于海洋资源勘探、海洋环境调查、海洋空间利用、海洋污染防治、海洋生物研究、以及海洋经济开发等领域，卡车集装箱无法到达，且这些工作需要长时间的远洋实地考查和研究，同时也需要海量的计算模拟，如果每次科学考查船出海都将考查的数据带回再用超算平台计算，则研究的效率和时效性会大打折扣。
因此，迫切需要提供一种基于船舶的设备管理方案来解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于船舶的设备管理方法及系统，以解决上述问题。
本发明实施例提供一种基于船舶的设备管理方法，包括以下步骤：发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；
所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。
本发明实施例还提供一种基于船舶的设备管理系统，包括发电装置、制冷装置、计算装置，其中，所述发电装置、所述制冷装置、所述计算装置两两相互连接。
本发明实施例提供的技术方案：发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。
上述技术方案，通过发电装置、制冷装置、计算装置之间配合工作，在实现高效数据处理的同时，也极大地减低了计算装置在工作时的散热功耗，从而降低了成本；另外，上述装置均在船舶上部署，因此可以到达任何海域进行调查。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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所示为本发明实施例1的船舶设备管理平台的设计剖面图；
图2所示为本发明实施例2的基于船舶的设备管理方法流程图；
图3所示为本发明实施例3的基于船舶的设备管理系统结构图；
图4所示为本发明实施例4的基于船舶的设备管理方法流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。
本发明主要针对远洋科学活动的需要以及船舶的特点，将发电装置、制冷装置、计算装置、通信装置等集成于船舶上。
发电装置，主要为计算装置和制冷装置提供电力，通常由船舶的燃气轮机直接带动发电机组发电；同时考虑到备用电源的需要，还可同时安装有备用的柴油发电机组用于应急。
计算装置是船舶超算平台的核心，它包括计算节点、固定设备、减震设备、存储设备、互联设备、管理节点，可以根据实际的计算能力需要部署在较底层的舱段内。该船舱要求具有良好的保温、保湿效果，通常情况下，满配的标准42U机柜的重量不超过1吨，实现近100TFlops左右的计算能力。另外，在船舶上安装千万亿次(1PFlops)级的超算平台没有重量的特别限制，计算装置对船舱空间也无需太多要求。
制冷装置，用于给全部的计算装置和/发电装置提供冷流量，充分利用了海水在达到一定深度时(50米左右)水温是恒定的特点，使用热交换机将热流量导入该海水层并将冷流量导回制冷系统内部。再通过一层热交换系统实现与计算装置和/或发电系统的热交换。该设备具有绿色环保的特点，极大的降低了超算系统对电力的消耗。
通常情况下，一套千万亿次左右浮点计算能力的超级计算机的功耗在300千瓦左右，这其中约一半的电力是由空调系统所消耗，在本发明中，制冷装置是通过与低温海水的热交换来实现的，因此制冷装置的电力仅仅为维持工质循环泵所需的电力，大大降低了制冷装置的电力消耗。因此，本发明的船舶超算电力仅需150千瓦左右即可实现千万亿次浮点运算，而该电力容量的需求对常规船舶的动力系统来说负载并不过大。
通信装置，主要用于和卫星系统的互联，方便与外部的信息交互。
具体而言，包括以下处理流程：
1)发电装置向制冷装置和计算装置供电；
2)制冷装置的工质泵工作，实现海洋冷流量与计算装置热流量的热交换，向计算装置传输冷流量；
3)计算装置开启，达到所有计算节点、管理节点、IO节点、通信互联设备完成正常初始化；
4)计算装置接收作业任务处理指令并输出处理结果；
5)计算装置接收新的作业任务。
上述方案极大地方便了远洋科学作业时使用超算能力，为促进和推动国家海洋强国战略提供了有力的设备支撑，是专业船舶设备制造的重大突破性进展。
图1所示为本发明实施例1的船舶设备管理平台的设计剖面图，包括计算装置、制冷装置、发电装置；其中，所述计算装置、所述制冷装置、所述发电装置位于不同的舱段内，可以利用船舶船体来改造，降低成本，另外也可以极大地方便设备检修维护。
制冷装置中的热交换系统也是本发明实施例的核心，它能够将计算装置产生的热流量通过热交换机制导入深海的冷水区，从而充分利用自然的散热条件，节省制冷的能量消耗。
图2所示为本发明实施例2的基于船舶的设备管理方法流程图，包括以下步骤：
步骤201：发电装置正常工作；
船舶动力设备向发电机提供动力，发电机稳定输入电压，向制冷装置、计算装置供电。
步骤202：制冷装置正常工作，向计算装置和/或发电装置提供稳定的冷流量；
步骤203：计算装置内的所有设备开机，完成正常初始化，开始等待接收作业任务；
步骤204：接收作业任务；
步骤205：判断是否计算完成，若是，则执行步骤206；
步骤206：清理任务状态，执行步骤204，继续接收用户任务。
图3所示为本发明实施例3的基于船舶的设备管理系统结构图，包括发电装置、制冷装置、计算装置，其中，所述发电装置、所述制冷装置、所述计算装置两两相互连接。
进一步地，所述发电装置，用于为所述制冷装置、所述计算装置供电；还用于将热流量传输至所述制冷装置；还用于接收从所述制冷装置传输的冷流量。
进一步地，所述发电装置包括：发电机组、船舶燃气轮机；其中，所述船舶燃气轮机带动所述发电机组进行发电。
优选地，所述发电装置，还包括柴油发电机组。
进一步地，所述制冷装置，用于接收所述发电装置和/或所述计算装置传输的热流量；还用于通过热交换机与预设深度的海水层进行热交换，获得冷流量；还用于将所述冷流量传输至所述发电装置和/或所述计算装置。
进一步地，所述热交换机位于所述制冷装置中。
进一步地，所述计算装置，用于接收作业任务并处理；还用于将热流量传输至所述制冷装置；还用于接收从所述制冷装置传输的冷流量。
进一步地，所述计算装置包括计算节点、固定设备、减震设备、存储设备、互联设备、管理节点。
进一步地，所述管理节点与通信设备相连，用于管理与所述通信设备之间的通信。
本发明实施例所采用的装置具有绿色环保、高度机动、自维持等特点，可以对那些需要极大计算量的远洋作业提供强大的计算能力，提升生产效率。此外，本发明实施例还可以在一定程度上满足国家安全和战略的需要，提升一个国家的安防等级和综合国力。
图4所示为本发明实施例4的基于船舶的设备管理方法流程图，包括以下步骤：
步骤401：发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；
进一步地，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量之前，还包括：
所述制冷装置接收所述发电装置和/或所述计算装置传输的热流量，并通过热交换机与预设深度的海水层进行热交换，获得冷流量。
进一步地，所述热交换机位于所述制冷装置中。
进一步地，所述发电装置包括：发电机组、船舶燃气轮机；其中，所述船舶燃气轮机带动所述发电机组进行发电。
优选地，所述发电装置，还包括柴油发电机组。
进一步地，所述计算装置包括计算节点、固定设备、减震设备、存储设备、互联设备、管理节点。
进一步地，所述管理节点与通信设备相连，用于管理与所述通信设备之间的通信。
步骤402:所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。
本发明实施例提供的技术方案：发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。
上述技术方案，通过发电装置、制冷装置、计算装置之间配合工作，在实现高效数据处理的同时，也极大地减低了计算装置在工作时的散热功耗，从而降低了成本；另外，上述装置均在船舶上部署，因此可以到达任何海域进行调查。
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 (16)

1.一种基于船舶的设备管理系统，其特征在于，包括发电装置、制冷装置、计算装置，其中，所述发电装置、所述制冷装置、所述计算装置两两相互连接。
2.根据权利要求1所述的设备管理系统，其特征在于，所述发电装置，用于为所述制冷装置、所述计算装置供电；还用于将热流量传输至所述制冷装置；还用于接收从所述制冷装置传输的冷流量。
3.根据权利要求2所述的设备管理系统，其特征在于，所述发电装置包括：发电机组、船舶燃气轮机；其中，所述船舶燃气轮机带动所述发电机组进行发电。
4.根据权利要求3所述的设备管理系统，其特征在于，所述发电装置，还包括柴油发电机组。
5.根据权利要求1所述的设备管理系统，其特征在于，所述制冷装置，用于接收所述发电装置和/或所述计算装置传输的热流量；还用于通过热交换机与预设深度的海水层进行热交换，获得冷流量；还用于将所述冷流量传输至所述发电装置和/或所述计算装置。
6.根据权利要求5所述的设备管理系统，其特征在于，所述热交换机位于所述制冷装置中。
7.根据权利要求1所述的设备管理系统，其特征在于，所述计算装置，用于接收作业任务并处理；还用于将热流量传输至所述制冷装置；还用于接收从所述制冷装置传输的冷流量。
8.根据权利要求7所述的设备管理系统，其特征在于，所述计算装置包括计算节点、固定设备、减震设备、存储设备、互联设备、管理节点。
9.根据权利要求8所述的设备管理系统，其特征在于，所述管理节点与通信设备相连，用于管理与所述通信设备之间的通信。
10.一种基于船舶的设备管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
发电装置向制冷装置、计算装置供电后，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量；
所述计算装置启动后，接收作业任务处理指令并输出处理结果。
11.根据权利要求10所述的设备管理方法，其特征在于，所述制冷装置向所述发电装置和/或所述计算装置传输冷流量之前，还包括：
所述制冷装置接收所述发电装置和/或所述计算装置传输的热流量，并通过热交换机与预设深度的海水层进行热交换，获得冷流量。
12.根据权利要求11所述的设备管理方法，其特征在于，所述热交换机位于所述制冷装置中。
13.根据权利要求10所述的设备管理方法，其特征在于，所述发电装置包括：发电机组、船舶燃气轮机；其中，所述船舶燃气轮机带动所述发电机组进行发电。
14.根据权利要求13所述的设备管理方法，其特征在于，所述发电装置，还包括柴油发电机组。
15.根据权利要求10所述的设备管理方法，其特征在于，所述计算装置包括计算节点、固定设备、减震设备、存储设备、互联设备、管理节点。
16.根据权利要求15所述的设备管理方法，其特征在于，所述管理节点与通信设备相连，用于管理与所述通信设备之间的通信。
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