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近几年来气象信息化建设简况

未知 / 王超 / 2014-04-15 10:17

《国务院关于加快气象事业发展的若干意见》(2006年1月3号文)中提出了我国气象事业今后发展的 奋斗目标,“到2010年,初步建成结构合理、布局适当、功能齐备的综合气象观测系统、气象预报预测系统、公共气象服务系统和科技支撑保障系统,使气象整 体实力达到20世纪末世界先进水平;到2020年,建成结构完善、功能先进的气象现代化体系,使气象整体实力接近同期世界先进水平,若干领域达到世界领先 水平。”遵照国务院的要求,近几年来,中国气象局非常重视气象信息化建设,把气象信息化建设作为气象事业发展的重要组成部分,先后实施了高性能计算机平台 建设、气象通信网络平台建设和气象数据共享平台建设等一系列现代化建设项目,大大提高了气象信息系统对气象事业和国家与社会的支撑服务能力。

  高性能计算机平台建设

  目前,中国气象局拥有神威Ⅰ系统、神威新世纪集群系统、IBM SP系统、IBM高性能计算机等国内一流的高性能计算资源,总计算峰值能力达23Tflops以上。

  在2003和2004两年间,先后安装了3套神威新世纪集群系统用于科研和业务实验,其中 神威32P系统2003年12月安装运行,该系统采用Xeon芯片,峰值速度为153.6Gflops;共计35个处理器,34GB内存,1.4TB分布 磁盘,Myrinet2000 网络,6TB磁盘阵列组成; 主要承担的是IPCC(世界气象组织和联合国环境规划署于1988年建立的政府间气候变化专 门委员会)任务,CAM、REGCM的科研模式运行。神威32I系统2004年4月安装运行,该系统采用Itanium芯片,峰值速度为 166.4Gflops;共计35个处理器,68GB内存,684GB分布磁盘, InfiniBand 高速网络,91TB磁盘阵列组成;主要承担 IPCC的任务和系统测试。神威48I系统2004年11月安装运行,该系统采用Itanium芯片,峰值速度为249.6Gflops;共有55个处理 器,102GB内存,集群内部的高速互联通过Infiniband网络来实现,所有节点运行Linux操作系统,10T磁盘阵列;总体峰值运算速度约为 2600亿次浮点运算/秒(260GFlops),主要承担GRAPES模式和网格试验作业的任务。 

  2004年9月,引进了我国目前排名第一的IBM高性能计算机系统(21.4万亿次浮点运 算/秒,见图一),使国家级高端计算能力又有了新的突破,为我国开展数值天气预报、短期气候预测业务和气象科学研究提供了良好的高性能计算资源保障。引进 的IBM高性能计算机系统于2005年初开始投入运行,共有393个物理节点、3304个POWER4+处理器,总体处理能力约为 22.2Tflops(n分区、p分区、d分区);其中计算节点382个(376个p655,6个p690),计算用的CPU共计3152个,计算节点的 内存总量为8224GB,所有节点内部的高速互联都通过IBM的高性能开关来实现,磁盘总容量为30TB,理论的计算峰值为21.4Tflops。其主要 运行的气象数值预报模式有:T213、mm5、halafs、CGCM、modis、derf、wrf、graps等。为天气、气候等大气科学领域的科学 研究、实时业务等提供了一个科学计算和存储的基础平台。2006年11月,中国气象局又对IBM高性能计算机系统的磁盘进行了扩充,使系统的总磁盘容量达 到130TB,用户空间容量大小为4TB。

  近几年来,搭建基于Web技术的网络计算共享服务平台,整合了一批不同体系架构的高性能计 算机群, 使聚合的总计算能力达到了8.52万亿次浮点运算/秒(武汉区域气象中心和青海省气象局已基于此计算环境运行MM5业务模式),为全社会提供计 算服务,谱写了中国气象局提供高性能计算资源共享服务的新篇章,“十五”期间,为石油、高等院校和科研院所的80多个用户提供了计算资源。

  气象通信网络建设

  这几年,在气象通信网络建设方面所做的工作,主要是进行全国气象宽带通信网络(见图二)建设和第三代国际气象通信系统建设,两个系统建设完成后,都为我国的天气预报和防灾减灾发挥了重要作用。

  中国气象局全国宽带通信网络系统是气象通信网络的重要组成部分之一。该系统2005年开始 建设。整个系统包括网络传输分系统和数据处理分系统两部分。网络传输分系统建设的内容主要有以国家气象信息中心为中央节点,31个省(自治区、直辖市)为 分支节点的一级骨干网络(干线传输速率4-6M);以省会城市/直辖市为省级节点,以地市/区为分支节点的二级网络(线路传输速率2-4M)。通过租用的 中国电信SDH线路提供各级节点间的宽带网络连接,并通过网络设备接入各地局域网络,提供数据、音频和视频信息的综合传输,并完成网络监控、管理、安全和 QOS保证等功能。数据通信处理分系统建设的主要内容是增加国家级、省级和地区级的数据处理系统平台。

  中央节点采用了由两台IBM P5-550小型机构成的双机冗余系统,存储设备选用 IBM DS4400,利用两台H08光纤通道交换机分别连接到服务器,系统软件选用 Novell SUSE Linux Enterprise Server 9+ Skybility HA Service。IBM P5-550小型 机配置为2个POWER5处理器,主频1.65GHz,内存4GB,内部磁盘存储为4块73.4GB (15Krpm U3 SCSI Disk)硬 盘,4个1000M光纤以太网接口,2个2Gb HBA卡,内置DDS-4磁带机,容量为36GB(非压缩),外置LTO2磁带机一台,容量为 200GB(非压缩)。监控平台采用IBM X206服务器,配置为Intel P4 2.8GHz CPU,512MB内存,36GB硬盘。SAN交换 机采用IBM H08光纤交换机,每台交换机8个2Gb SPF接口。磁盘阵列采用IBM TotalStorage DS4400光纤盘阵,配置42块 73GB 15000转光纤硬盘,物理存储容量达到3TB。中央节点的广域网网络设备采用了华为3Com公司的2台S6503三层交换机和2台 Quidway NE40路由器;Quidway NE40路由器包转发率48Mpps,支持双路由和交换引擎;为防止出现单机整机故障,2台路由器上均 配置了冗余的STM-1/155Mbps 通道化 POS接口,可互相接管对方承载的省节点路由器线路的接入。

  省级节点要求配置高性能IA架构服务器作为数据接收/处理、监控管理平台,双机互为热备; 监控服务器通过局域网与数据处理主机连接;主机访问磁盘数据的数据通路可以动态自动切换。工程实施时,数据处理服务器(两台)采用了IBM X365(后 期366)服务器,每台IBM X365配置为2个Xeon MP 2.7GHz CPU,2GB内存,内部磁盘为2块73.4GB 硬盘 (15Krpm U3 SCSI Disk),2个10/100/1000M以太网接口,2个2Gb HBA卡,外置DDS-4磁带机,容量为 20GB(非压缩)。监控平台采用了IBM X206,配置为Intel P4 2.8GHz, 512MB内存, 36.4GB硬盘。系统软件选用 Novell SUSE Linux Enterprise Server 9+ Skybility HA Service。磁盘阵列采用 IBM TotalStorage DS4300盘阵,配置8块73GB硬盘,物理存储容量达到587GB。省级节点广域网网络设备采用了1台华为 3Com公司的Quidway NE 08E路由器,包转发率≥2.4Mpps,为防止出现引擎故障,全部采用双引擎,以及冗余的电源和风扇;配置了40 个E1接口,供上连中央节点和下连地市级节点使用。

  截止到2006年6月底,到省一级的骨干网络建设全部完成,其中有24个省到北京的传输线 路为6M,吉林、青海、宁夏3个省(自治区)和上海、天津、重庆3个直辖市的传输线路为4M。同时为了配合北京奥运项目,开通了北京至青岛、大连的2M电 路。8月底开通了北京至宁波、厦门的2M电路。

  全国宽带网络开通后,基于全国宽带网络,30个省级的办公自动化系统均由卫星网切换到宽带 网上运行,传输速率和可靠性明显提高,保证了全国气象办公自动化系统的信息畅通与高效运行。构建了以国家气象信息中心为主控制中心,中央气象台、卫星气象 中心、华风影视中心、培训中心、大气成分中心及全国31个省级气象局可同时参与的交互式天气预报会商系统,保证了每天中央气象台早间电视天气预报会商、每 旬中期会商和不定期天气会商,以及电视电话会议与远程教育培训等顺利进行。宽带网络开通后,基本气象业务、包括雷达实时资料传输全部切换到宽带网络上运 行,在气象日常业务中发挥了较好作用。

  第三代国际气象通信系统是中国气象局于2002年底正式批准建设的项目。系统建设的主要内 容包括:通信协议升级、计算机和网络设备的更新换代、应用软件的移植与完善、实时气象资料在全球电信系统(GTS)上的共享以及在Internet上的国 际交换节点等。该系统是中国气象局面向未来,适应GTS发展计划的新一代通信系统。该系统于2003年底开始建设,2005年投入业务化运行。9条国际气 象电路信息传输及时、稳定、可靠,标志着作为WMO亚洲区域气象通信枢纽—中国气象局的整体能力和综合技术水平进一步提高。

  国家级气象资料存储检索系统建设

  国家级气象资料存储检索系统是气象业务与科学研究的重要基础支撑平台之一。该系统2004 年开始建设,2005年汛期实时数据库投入业务试运行。整个系统由六台HP SuperDome高性能服务器、2台FC交换机 (HP Core Switch 2/64)、64TB的磁盘阵列(EVA5000/3000)、1PB的自动磁带库(STK9310)以及数据库系统、 分层管理和迁移管理等配套软件组成。业务应用部分由实时数据库、综合数据库、共享数据库等三个数据库构成,分别完成对国家级实时业务系统、部门内各专业用 户以及社会各界用户等各方面的气象资料管理和服务;同时提供为用于数值预报业务和研究的高性能计算机群的存储空间管理服务。 

  2001年12月,在科技部的支持下,中国气象局率先启动了气象科学数据共享试点,颁布了 《气象资料共享管理办法》,开始面向广大社会公众开展气象科学数据共享工作。国家级气象资料存储检索系统主要用于国家级各类气象资料的存储、管理与服务, 为气象基础数据共享提供强大的设备支撑,为公共气象服务平台和科技创新平台提供基础资料存储和信息产品服务,它的建成为气象科学数据共享工作的顺利开展打 下了良好基础。截止到2005年底,“气象科学数据共享服务网”已为科研、政府决策、国家重大工程建设、国防等领域用户提供离线数据,服务总量达 870GB,其中仅为973、863、科技攻关、国家自然科学基金等重大国家科技项目提供来访服务就超过300余人次。共享服务网站自2004年8月改版 开通以来的累计访问量已超过26万人次,注册会员数超过600个,会员遍及全国各高校、科研院所、政府机关、部队等400多个部门和单位。可以说,中国气 象局的国家级气象资料存储检索系统在为我国的国民经济建设服务方面正在发挥越来越大的作用。

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