基于建筑信息模型的地铁车站深基坑工程孪生仿真云平台的研发与应用

目的:针对地铁车站深基坑工程施工过程的监测问题与难点,研究基于BIM(建筑信息模型)技术的深基坑工程孪生仿真云平台。方法:介绍了深基坑孪生仿真云平台系统的架构及主要功能,研究了平台系统与数值计算软件的接口。以上海某深基坑工程为例,阐述了该项目基于深基坑工程孪生仿真云平台的核心内容(深基坑孪生轻量化模型的建立、监测点模型族库的建立、监测预警方案等),并以地下连续墙结构为例,对孪生模型与数值模型的转化、算例应用进行了说明。结果及结论:该平台系统能形象、直观地自动生成多种类型的数据报表和分析曲线,能较好地满足深基坑监测数据快速处理及信息反馈的需要。该平台可实现基坑模型与监测点数字孪生、测点信息实时输入、存储、处理及预警管控、数字孪生模型与数值分析模型转化分析等功能,提出合理的施工方案,提高施工效率。

“天河一号”工业设计仿真云平台中间件研究

在"天河一号"超级计算机上搭建了工业设计仿真云平台,研发了该平台的核心部件——工业设计仿真云平台中间件,该中间件软件集成了多款大型CAE软件、SLURM作业调度软件、License管理软件、计算资源管理功能软件。提出了工业设计仿真云平台的总体架构,以及工业设计仿真云平台中间件的设计思想、体系架构,解决了作业状态转换、作业提交等关键技术问题。使用工业设计仿真云平台对火星着陆气囊的碰撞分析进行了仿真实验,结果表明利用工业设计仿真云平台中间件软件可以简便地使用"天河一号"超级计算机的计算资源。

面向复杂系统的高效能仿真云体系架构及应用技术研究

本文针对复杂系统仿真规模的不断扩大,建模与仿真的精度要求不断提高等因素对仿真系统以及仿真支撑环境提出的更高要求,首先指出了复杂系统高效能仿真云的发展需求,其次提出了以高性能仿真计算机为仿真硬件载体的高效能仿真云架构,然后对基于云计算的仿真系统多租户,面向复杂系统的高性能RTI,以及高效能仿真云环境下的仿真容错等技术开展研究,得到了相应的研究和解决方法。通过本文的方法能够解决在大规模、复杂系统工程建模仿真过程中面临的协同互操作,可重用性等问题,同时保证仿真运行的高效性及可靠性。

面向汽车工业的HPC仿真云平台设计与实现

随着汽车市场规模的日益扩大,各种设计、仿真软件所需的计算量也成倍增长。为给用户提供按需使用高性能服务并解决用户应用部署的依赖性问题,提升行业整体计算能力,结合汽车行业特点,设计并实现了一种面向汽车工业、基于分布式架构的高性能仿真云平台。该平台在充分利用硬件资源的基础上,通过集成各项业务所需的仿真软件,为用户提供云化的高性能租用服务,解决了高性能计算资源建设周期长、成本高以及资源闲置等问题。

基于容器技术的电力设备仿真云平台设计与开发

针对电力设备设计仿真流程中成本高、计算资源利用效率低等问题,利用Docker容器化技术和Kubernetes容器编排技术,构建基于容器的电力设备仿真云平台。结合仿真云平台的需求,从功能实现、镜像构建、云平台架构等方面设计云平台各模块,并对云平台运行中的关键处理流程进行分析。在此基础上,通过动态构建技术从特性匹配、调度算法等方面对云平台的运行进行优化。应用实例结果表明,基于容器的电力设备仿真云平台能充分发挥云平台的优势,正确地根据用户提供的参数应用模板进行仿真。

水利工程智能一体化仿真云应用平台建设与应用

针对水利工程仿真计算软硬件成本门槛高、实时监测数据量大、产业化应用度低、计算周期长问题,结合各类水利工程对工程仿真计算、数字孪生平台对需求实际,以及水利工程仿真计算、数字孪生平台逐渐云化的现状,以天河工程仿真云平台为基础,结合实测采集数据与实验数据,集成应用云计算、大数据与人工智能等信息技术,进一步面向水利行业的典型应用场景进行定制化开发,构建水利工程智能一体化仿真云应用平台,面向水利行业提供便捷化、智能化的水利工程仿真应用服务。

基于中间件的抗辐射加固仿真云平台技术研究

航空航天的飞速发展对抗辐射加固仿真提出了更高的标准和要求.提出了一种基于可组合可重用中间件的云仿真平台.该平台中,仿真软件采用虚拟机+docker的方式进行部署,以降低虚拟机的功耗并避免资源浪费.在该平台架构上,首先提出了基于微服务的可组合可重用仿真中间件通用模型.然后在通用模型基础上设计并实现了典型抗辐射加固仿真场景下的关键中间件,包括模型显示中间件和脚本转换中间件.最后通过Petri网动态组合仿真中间件来完成仿真任务.结果表明以云平台为基础,可重用可组合中间件为核心的仿真平台架构能够有效提高仿真平台的可重用性、可扩展性和灵活性.

特种设备仿真云计算平台构建研究

为实现特种设备仿真分析软件的远程调用和管理,提高工作站和服务器的使用效率,建立一个特种设备仿真云平台很有必要。介绍一个特种设备仿真云平台的搭建方案:首先构建一个HPC集群及虚拟化环境,然后部署仿真应用软件,再封装仿真调用接口。分析了该云平台对特种设备检验、评估工作的意义。实际使用情况表明:特种设备仿真云平台能够为特种设备检验带来极大便利,可以更好地指导特种设备的使用及维护,保证特种设备使用安全。

基于云仿真平台的医院HIS系统数据安全多方计算协议

考虑到传统协议在医院HIS系统中存在丢包率高、运行时间长和计算复杂度高的问题,提出了基于云仿真平台的医院HIS系统数据安全多方计算协议。利用云仿真平台,从风险等级和风险概率等方面,评估了医院HIS系统数据的安全风险;根据医院HIS系统数据安全信息的属性取值,优化了医院HIS系统数据的分类属性;结合医院HIS系统数据安全信息的提取模型,设计医院HIS系统数据安全多方计算协议。实验结果表明,该方法可以降低丢包率、缩短运行时间并降低计算复杂度,保证了医院HIS系统中数据的安全性。

新工科时代智能制造虚拟仿真平台建设探索

根据新工科人才培养目标和产业发展需求,分析智能制造虚拟仿真训练学习对本科生交叉学科能力培养的作用;探索高校工程训练中心如何依托本校优势学科构建材料成型智能制造虚拟仿真实验平台,应用虚拟仿真、人工智能和信息技术等最新技术手段,规划虚实一体化模式的虚拟仿真实训项目和任务导向明确的虚拟仿真训练,提升学生工程能力,创设学科交叉融合的学生虚拟智能控制创新任务,提升学生应用交叉学科运用能力和创新能力;运用云技术构建虚拟仿真平台教学管理体系,提高工程训练中心管理水平和教学效率,满足未来社会对人才需求的变化与挑战。

天然气气体流量计流场模型与云图分析

本文针对天然气的流量测量问题,提出了一种超声测量的气体流量计设计方法,主要分析了天然气单回路超声测量的流场原理模型,并由此扩展到天然气多回路超声测量的流场原理模型。在流场模型中,重点考虑了超声波和天然气的流动方向的一致性,并计算出天然气的流动速度,进而完成天然气体积流量测量。在仿真试验的过程中,本文通过云图分析证实了超声气体流量计对200 mm以上天然气传输管道的测量效果更准确,仿真云图也更均匀。

一种基于改进樽海鞘算法的云仿真任务调度的研究

云平台通常允许多个任务在云环境中同时执行,而任务调度是实现更好云计算性能的重要部分,其调度的效率直接影响到云平台计算资源利用率以及用户服务质量.针对云计算任务调度的核心寻求解的最优化问题,本文提出了一种混合算法,称为樽海鞘改进算法.此算法融合了反向学习原理扩大搜索空间,能够自适应的改变领导者的位置,并使得追随者根据几位领导者的位置更新自己,避免解陷入局部最优.本文采用CEC常用的23组测试函数进行测试,将结果与多个经典算法进行比较,证明了樽海鞘改进算法的优越性.同时在云仿真平台上进行模拟在云平台上进行任务调度的过程,通过与其他的几种算法的比较,证明了樽海鞘优化算法在任务调度方面应用的可行性,且有效缩短了云任务的完成时间,降低了完成成本.

云仿真驱动的列车动力学协同可视化分析

为应对传统列车动力学仿真分析过程中场景构建自动化程度不足、多角色多用户协同不便、分析时效性差、客户端硬件需求高等挑战,提出了一种云仿真驱动的列车动力学协同可视化分析框架。设计了面向列车动力学的仿真分析场景搭建框架、远程可视化交互框架、面向实时分析的求解器集成模型,分别实现了多维度可视化分析场景搭建服务化、多角色多组协同的远程可视化分析、模块高效联通与节点弹性扩展。基于所提框架构建了软件系统,并在项目中得到了验证,验证结果表明:该框架与系统在保证精度的同时具有优秀的可视化性能与并发求解能力。框架的成功应用也表明云仿真在列车动力学可视化分析中有较大应用潜力。

基于云仿真的铁道车辆动力学仿真系统开发

针对桌面端铁道车辆动力学仿真软件在计算资源利用效率、多任务并行等方面存在的不足,基于云仿真理论和模型,提出以网络为基础的铁道车辆动力学云仿真系统框架并开发相应的原型系统。上述系统将算法求解器抽象为服务接口,通过Web技术提供跨平台能力,将WebGL渲染与云渲染技术应用到模型查看和结果可视化。以某型号动车组列车动力学仿真过程验证该系统,结果表明,上述系统能够提供传统桌面端仿真软件的大部分功能,在实时的结果渲染、可扩展性、多人协作效率和硬件计算资源利用效率等方面具有明显优势,系统框架对其它行业仿真软件向云仿真迁移具有一定的借鉴意义。

基于“云+边缘”的建模仿真架构

面对当前复杂体系仿真中大量边缘设备的加入而带来的高实时性、交互性的需求,本文将云与边缘协同计算的技术引入体系仿真中,使用KubeEdge云边协同计算开源框架搭建由中心云、边缘云和设备终端组成的新型高效仿真架构。中心云对边缘云进行管理和监控,协调各节点完成体系的协同仿真。边缘云提供高实时的仿真服务。设备终端为用户提供任务请求和查看结果的门户。基于“云+边缘”的仿真架构可以显著减少数据传输,提高仿真服务响应的实时性,对提高仿真效率、节约计算资源具有重要意义。

虚拟仿真教学法在《医学影像诊断学》实践课教学中的应用

目的探讨虚拟仿真教学法在《医学影像诊断学》实践课教学中的优势。方法选择2022年9月—2023年1月锦州医科大学医学影像学专业2019级55名学生为对照组,使用传统教学方法进行教学;2020级90名学生为试验组,应用虚拟仿真教学法进行实践课教学。学期结束后,比较2组形成性评价得分及期末成绩,并对试验组学生发放问卷,调查虚拟仿真教学法的满意度。结果试验组学生的形成性评价得分为(93.49±6.36)分,期末成绩为(82.62±9.56)分,高于对照组的(90.26±5.28)分、(75.38±7.56)分,差异有统计学意义(P<0.001)。绝大多数学生认同虚拟仿真实验教学可提高临床操作技能、提高学习兴趣、提高自主学习能力、提高沟通能力、培养自信心、提升科研能力、培养人文关怀。结论虚拟仿真教学法提高了学生的实践课成绩及期末考试成绩,有效地激发了学生的学习兴趣。

一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——“云仿真平台”

基于仿真网格[1]的研究成果,进一步提出了一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——"云仿真"平台,讨论了它的研究背景、技术内涵、特色以及体系结构,并介绍了已完成的关键技术研究和典型应用示范系统。初步研究与实践表明:提出的"云仿真"平台能够进一步改善仿真网格对多用户在多粒度资源按需共享、协同、容错迁移等方面的能力,进而建立了一种新的建模仿真模式——"云仿真"。最后给出了云仿真平台下一步的工作展望。

面向云制造的云仿真支撑框架及应用过程模型

针对云制造环境中的复杂应用对大规模仿真系统快速部署和构建、按需获取持续稳定仿真服务等的迫切需求,提出云仿真中的协同仿真支撑系统框架,特别是涵盖了建模、系统开发与构建、仿真运行、结果分析与评估等过程的16项核心服务,并攻克了云仿真资源管理关键技术;将上述支撑框架集成到FEDEP并对其加以局部调整,提出协同仿真应用过程模型以促进仿真应用过程自动化、仿真资源共享和敏捷使用、按需获取持续稳定仿真服务以及两种类型的高效协同。通过典型的应用案例,初步验证了云仿真环境中协同仿真支撑框架及应用过程模型的可行性和有效性。

基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建技术

为使得云仿真平台能够支持仿真用户快速、高效、灵活地获得个性化仿真服务,基于虚拟化技术研究了云仿真运行环境动态构建技术,设计了基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建模型,研究了面向多用户的、以仿真模型需求为依据的云仿真运行环境动态构建的三层映射算法。最后通过一个应用示例说明了基于虚拟化技术的云仿真运行环境动态构建技术的可行性和有效性。

基于虚拟化技术的云仿真资源迁移技术研究

针对云仿真平台对云仿真资源容错能力的需求,实现了一种基于虚拟化技术的云仿真资源迁移技术,使得仿真用户可以通过云仿真平台获得符合其个性化需求的、连贯的、高质量的仿真服务。分别研究了云仿真资源的迁移模型和过程,以及迁移过程的时空一致性,实现了不需要对仿真成员进行的改造或增加其他的辅助部件,就可使得仿真任务执行出错时,在迁移机制作用下仍然能够继续准确运行。最后结合具体应用给出了该迁移技术的应用效果和性能测试,说明了该迁移技术的可行性和有效性。