区域级智慧海洋大数据中心架构规划及建设实践

智慧海洋大数据中心是智慧海洋工程建设的核心载体和体系中枢,其区域中心的规划和建设对于加快各省海洋强省建设、支撑地方数字政府建设、推动国家智慧海洋工程建设具有重要的支撑意义。本文基于推进重点领域突破的实际需求,提出一种区域级智慧海洋大数据中心的架构设计,阐述了其总体框架、技术架构和数据架构,并给出了实现的研究案例。基于架构设计的浙江省智慧海洋大数据中心提供了数据资源、能力支撑、综合展示、开放创新、应用服务等层面的关键技术,构建了浙江省海洋大数据安全开放的应用环境和自发主动、高效规范的共享模式,形成了国家首个省级海洋大数据中心示范效应和全国可复制可推广的建设经验。智慧海洋大数据中心作为新型信息化平台,将促进海洋大数据资源的共享应用和潜能释放,聚焦数据共享、应用生态、迭代升级和创新驱动,为海洋数据资源全生命周期管理共享和运营服务提供完整解决方案。

小流量工况下混流泵涡识别及其演变规律

为了研究小流量工况下混流泵内部流动状态及涡结构的演化规律,采用大涡模拟的计算方法并结合先进的Omega涡识别方法,对某混流泵小流量工况下的涡结构进行识别,获得了叶轮内部典型涡结构的特征和演化规律,并与叶片表面的涡量生成和流动分离情况进行对比分析.研究结果表明:Omega方法克服了第二代涡识别方法需要人为调节阈值的缺陷,可以较好地识别小流量工况下混流泵内部的精细涡结构;在小流量工况下,混流泵内的叶片斜向涡带、叶尖涡和叶尖分离涡、通道涡以及尾缘脱离涡是叶轮流道内生成的典型涡结构,它们有各自独立的生成和发展过程,又相互作用,使叶轮内流场更加紊乱.本研究揭示了小流量工况下混流泵内部特有的涡结构特征与演变规律,可为包括混流泵在内的叶轮机械流场分析和性能优化提供一定的理论指导和技术支撑.

需求导向的地方海洋数据资源体系规划及应用探索——以浙江省涉海数据资源体系规划为例

海洋数据资源体系规划是构建海洋数据共享应用生态、挖掘海洋数据价值的基础,也是推进“智慧海洋”工程建设的核心。本文结合浙江省实践,基于涉海数据资源现状和应用需求,提出了需求导向的地方海洋数据资源体系规划方案,构建了“分布式管理、集中式服务”框架下的浙江省海洋大数据资源池系统,进一步通过典型应用场景分析了地方海洋数据资源体系规划的应用效果,为海洋数据资源共享应用、海洋数据要素作用发挥提供了解决方案和实例参考。

基于Hadoop的海洋数据存储平台设计与实现

海洋数据具有多来源、多尺度、多频度等复杂特性,传统事务型数据库无法满足海量非结构化数据在存储管理、关联查询、复杂分析等方面的需求。针对这一问题,本文采用HDFS+MapReduce+HBase的分布式数据存储架构,利用数据编码压缩存储技术,实现了数据分布式存储管理和处理,并提出了一种多级索引存储管理技术以实现数据快速关联查询;开发了基于WebService的数据查询接口、海洋环境数据信息共享接口、决策支持数据服务接口、智能分析数据服务接口等应用接口。实验表明,对比传统技术架构,该平台在非结构化海洋数据的数据存储管理、数据处理和业务应用等方面具有一定优势。

基于多尺度相干分析的船测重力数据压噪技术

为解决从国外数据共享网站下载的船测重力资料中可能存在的系统性误差问题,利用多尺度小波变换与相干性分析技术,基于水深与重力异常的径向对称相关性,建立针对国际重力船测数据的噪音压制方案,并利用从NOAA下载的船测重力与多波束测深数据,以及卫星测高重力模型(DTU21)开展实验,对船测重力数据中存在的系统性误差进行识别与针对性去噪处理,最终获得了较好的噪音压制效果。实验证明多尺度相干分析技术可以作为船测重力质量控制的有效手段。

海洋底质类型图矢量化智能制作技术研究

海洋底质类型图是海洋学研究重要的基础图件之一。针对现有海洋底质类型图制作方法存在的问题,本文利用随机森林算法,对作图数据网格点处的底质类型进行预测,并基于ArcGIS矢量操作功能改进了底质类型面要素生成与平滑方法,解决了常规成图方法存在的锯齿状边界、后期修改不方便等问题,开发了海洋底质类型图矢量化智能制作技术。利用渤海区域沉积物粒度数据开展应用试验,结果表明,在缺乏沉积物组分信息的情况下,该方法可以获得较好的制图结果,具有一定的实用价值,是对传统底质类型图制作方法的补充与改进。

数字海洋应用服务系统构建及关键技术研究

我国首次探索了"数字海洋"从科学概念到工程实体的建设实践,经过系统建设和运行过程取得了显著成果,同时存在的问题逐渐显现出来.本研究总结了数字海洋原型系统存在的问题,在此基础上,开展了数字海洋应用服务系统系统架构设计,功能研发以及关键技术研究.通过实践证明,系统在数据共享、信息集成和可视化表达等方面具有良好的应用前景.

基于多架构混搭模式的极地海洋数据库建模技术研究

通过对极地海洋数据的特征及应用需求分析,基于"一种架构支持多类应用"的传统数据库模式已无法满足需求,本文提出采用"多种架构支持多类应用"模式的数据库设计理念,通过研究极地海洋数据分类分层管理体系,开展极地海洋原始数据层、基础数据层、综合数据层、成果数据层的存储管理机制、数据库体系架构设计、数据库模型设计等关键技术研究,开发数据库查询检索功能,满足用户对极地海洋数据的多样化查询检索、空间可视化展示、关联分析等需求,实现极地海洋数据的有效存储、高效应用和开放共享。

基于不同排水片区的低影响开发措施优化方案选取

以福建省龙岩市中心城区为例,运用SWMM模型中的LID模块,模拟分析了10%的雨水花园、20%的绿色屋顶、15%的渗透铺装以及一项组合措施(包括3%的雨水花园、7%的绿色屋顶和5%的渗透铺装)对研究区上、中、下游典型排水片区(依次记为A、B、C)的径流总量、洪峰流量及污染物负荷的削减控制效果,包括削减效率及对降水历时的敏感性。通过分配指标权重对各LID措施效果进行综合评价,最终确定各排水片区的LID最佳布设方案。研究结果表明:A片区优选绿色屋顶方案,B片区优选组合措施方案,C片区优选雨水花园方案。

海洋地质地球物理数据分类与组织

信息技术的快速变革,有效驱动海洋信息化的发展与创新。实现海洋信息资源的高效存储和管理,需要对海洋数据管理体系进行统筹规划。文章根据海洋地质地球物理数据特点,进行了数据层次分类研究,分析了数据标准化过程,确立了基于文件和数据库的海洋地质地球物理数据存储策略,提出结构化事务型数据库、结构化分析型数据库(NewSQL)和非结构化计算型数据库(NoSQL)相结合的数据组织架构。该数据分类组织方案为实现海洋地质地球物理数据规范化管理、集约利用和共享服务奠定了良好基础,也为其他海洋数据分类与组织研究提供了参考。

环保装备标准化助力减污降碳

碳达峰碳中和作为我国未来四十年的重要发展方向,由于实现“双碳”目标和污染防治两者的源头治理高度一致,协同性很强,为此实现减污降碳协同增效是减少污染防治和同步减少温室气体的重要手段。目前我国相关标准在结构、数量、水平上都还不能满足碳达峰、碳中和工作需要,本文重点介绍减污降碳协同增效环保装备标准化发展方向。

混流泵叶片安放角对内涡结构及叶轮-导叶适应性的影响

转叶式混流泵的叶片安放角可以调节,当工况发生改变、叶片安放角调节后,叶轮-导叶的适应性将随之变化,进而影响到混流泵的水力性能.以一叶片安放角可取-4°,0°和4°的转叶式混流泵为研究对象,从涡结构的角度出发,探究叶片安放角改变对叶轮-导叶适应性的影响规律.研究结果表明:随着叶片安放角的增大,叶轮内部涡结构的大小在逐渐增大,且环绕在轮缘处的涡带直径逐渐增大,而导叶内通道涡数量在逐渐减少,叶轮和导叶外缘后盖板壁上的涡结构大小和强度在逐渐增大;混流泵强度较高的涡主要集中在叶片表面以及壁面附近;通过对叶片安放角的调节,转叶式混流泵能在不同的流量区间内保持高效运行,但随着叶片安放角的增大,由于涡结构逐渐增多,转叶式混流泵效率逐渐降低;导叶内通道涡的数量随着叶片安放角的降低而增加,从而导致转叶式混流泵的扬程变小;转叶式混流泵叶轮-导叶适应性在叶片安放角调节后产生变化,叶片安放角为-4°时,叶轮与导叶匹配度最好,而越偏离-4°,从叶轮进入导叶的涡结构越多,叶轮-导叶适应性越差.

海洋数据定制化共享服务系统设计与实现

为满足数字海洋节点用户对海洋数据的定制化共享服务需求,在数字海洋应用服务系统的基础上,通过改造系统界面布局和升级优化数据库增加了节点数据访问入口,并研发了基于C/S架构的后台配置与发布工具,实现了数字海洋主节点和分节点访问模式的灵活切换,同时也为所有数字海洋节点之间的数据共享提供了便捷高效的服务保障。

面向海洋领域的环境数据管理模型的设计与研究

在信息技术飞速发展的当代,如何对高精度、多维度、多源异构的海洋环境数据进行有序管理和高效应用是一项重点和难点。通过采用特定领域建模(DSM)技术,设计面向海洋领域的环境数据管理模型,论述其数据对象抽象和元模型构建过程,并开发了应用系统实例,验证了模型的有效性,在实现海洋环境数据与具体业务逻辑的松散耦合的基础上,解决了基于数据库的传统设计模式在管理多源、异构、多模态的海洋环境数据时遇到的效率低下、灵活性差和扩展性不足等问题,提高了海洋环境数据的管理效率和服务能力。

区块链技术在海洋领域的应用与展望

通过文献收集调研了区块链技术在国内外的发展现状,简述了区块链技术在渔业交易、航运物流和智慧海洋建设等海洋领域的应用成果,重点分析了我国海洋领域在区块链技术应用中普遍存在的缺乏顶层设计、应用场景有待明确、底层核心技术亟需突破的问题,并提出了建立健全区块链制度标准体系、提高政策支撑力度、提升区块链核心技术自主研发能力的具体建议。海洋行业综合性强、涉及领域众多、参与主体复杂,而区块链去中心化、防篡改、可追溯等特点非常适用于海洋领域,尤其是海洋数据管理与共享服务、海域确权发证和海洋经济统计等具体应用场景,可以预见的是,未来区块链技术与海洋行业的深度融合将为海洋管理领域带来新的变革。

中国-欧盟海洋数据互操作系统研究

建设中国-欧盟海洋数据互操作系统是建设中国-欧盟海洋数据网络伙伴关系的核心任务和提升中欧海洋数据价值的关键所在。本文深入分析了中欧可共享的海洋数据资源类型,研究确立了中欧海洋数据互操作流程,设计了基于数据代理服务技术和多源多尺度排重技术的系统架构,实现了中欧多源异构海洋数据的共享和互操作,促进了我国海洋数据和信息产品在处理、管理和服务过程中与国际通用标准的对轨,为走深做实中欧海洋"蓝色伙伴关系”做出了积极尝试。

全球海洋和海洋气候资料中心门户网站设计与实现

根据政府间海洋学委员会对全球海洋和海洋气候资料中心(CMOC)中国中心的具体要求,采用分层架构、B/S与C/S相结合等方式设计并研发CMOC/China门户网站和后台数据库管理工具,实现CMOC中国中心面向国内和国际用户发布和共享海洋水文气象数据和产品成果的目的。

海洋环境观测信息分类编码研究

从海洋环境观测信息分类编码对海洋环境观测信息化建设的重要性,以及海洋环境观测信息多渠道、多层次、多时效、多格式的特点出发,结合海洋环境观测数据管理工作现状,研究了海洋环境观测信息的分类与编码的原则和方法,通过对海洋环境观测数据业务链以及应用需求的分析,确定了海洋环境观测信息基本框架和分类对应的类型编码,以期为海洋数据管理的创新与发展提供参考。

海洋环境安全数据分类体系研究

分析海洋环境安全数据的来源和资料类型等属性,开展海洋环境安全数据分类管理体系研究,参考海洋环境分类方法,结合海洋动力灾害、海洋生态灾害、海上突发事件等海洋环境安全事件特征,制定对应的海洋环境安全数据分类方法;按照数据来源、学科要素、业务领域、功能用途等特征,开展海洋环境安全数据的体系设计和分类细化,为海洋环境安全数据的存储、管理和应用提供参考。

海洋环境数据在线服务系统设计与实现

文章针对海洋数据信息孤岛、服务对象单一等问题,设计了海洋环境数据在线服务系统。采用并行数据库技术实现数据的快速组织整理、查询检索,解决数据高耦合、高冗余等问题,提高对数据的快速检索能力。利用虚拟化技术完成存储、服务器、网络设备资源整合与集群建设,解决物理设备分布散乱、利用率低的问题,提高资源利用率,节约成本。利用域控管理机制,实现系统信息安全与数据在线服务。