基于Hadoop的管道网络分布式实时计算及应用

发布时间：2017-10-31 17:38

  本文关键词：基于Hadoop的管道网络分布式实时计算及应用

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【摘要】：随着社会的进步和科技的发展,在石油化工工业的领域,管道网络通常是十分复杂的,并且管径大小也是各不相同。现场是通过管道网络把这些不同的设备连接在一起,形成了一个巨大且复杂又相互有联系的管网系统。像这种庞大而又复杂的管道网络要进行系统的动态仿真,对于设计的计算平台需要面对的是实时计算通用性,实时性和复杂性的问题。要实现实时性是十分困难的,所以本文从两方面去实现实时性,一是设置适当的初始值,这样可以让计算迭代的时候更加快速的收敛,二是程序设计时引入智能体Agent的概念,利用现在比较成熟的分布式计算框架Hadoop去分布式计算迭代,缩短计算的时间。首先,是有关初始值设置的问题。因为是采用图论的方法去进行管道网络的计算,现实情况无法达到实时计算的要求,所以采用了线性化初值设置的方法,将叠加原理用到管网初值设置的方法上,经过简单的估算可以得到与初始值相近的估算值。然后经过大量的实验验证方法是可行的,很好缩短了迭代的次数,减少了计算所需要的时间。其次,是分布式管道网络计算模型。采用图论的方法进行管道网络仿真的计算,对于石油化工现场的管网来说,可能会产生大矩阵。那么在计算迭代过程中,会涉及到大矩阵的运算。还有就是对于石油化工行业来说,这些庞大而又复杂的管网连接的是很多其它的设备。对于仿真平台来说,如果把这些设备的计算都放到一台计算机上,显然计算机的运算量是不够的。本文采用了现在比较成熟且开源的分布式计算框架Hadoop来进行管网图论的运算,还可以利用Hadoop实现连接设备计算分配的负载均衡,把大的计算量分配到集群中比较空闲的结点。再次,本文所搭建的管网仿真平台是给学生或者工人在线进行学习训练的仿真平台,BS架构的分布式管网仿真平台,服务器的是现在Nginx+tomcat搭建的分布式架构服务器架构,数据库用的是Mysql+HBase,其中mysql作为关系型数据库适合事务的处理,HBase是面向列的数据库,存储大量数据。在程序计算设计时引入Agent的概念,并且基于Agent进行建模和分类。最后,本文以某厂丙烯酸甲酯(MA)的生产原型的流程来作为例子。其模型是经过简化以后的七个精馏塔一起形成的精馏塔群,以及它们间的管网网络。在本文前面构建的分布式管网仿真平台的建模的基础上,将UML软件设计和设计模式充分利用到案例中,进行案例的分析和研究。
【关键词】：分布式计算 管网计算 图论 Hadoop 仿真
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ055.81;TP311.13
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究的目的和意义13-14
• 1.2 管道网络计算的研究现状14-17
• 1.2.1 基础方法14-15
• 1.2.2 图论法15
• 1.2.3 智能算法15-16
• 1.2.4 现有的仿真平台上管网实时计算的处理16
• 1.2.5 各种计算方法的对比16-17
• 1.3 基于Hadoop分布式计算的现状17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 第二章 管网分布式实时计算初始值的设置19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 管网线性化初值设置方法19-25
• 2.2.1 压力流量关系19-21
• 2.2.2 串联管路21-22
• 2.2.3 并联管路22
• 2.2.4 分支管路或者汇合管路22-24
• 2.2.5 多汇点管路24-25
• 2.3 初始值方法的实验验证25-31
• 2.3.1 装置的设计与实施25-27
• 2.3.2 一分二管路27-28
• 2.3.3 一分三管路28-30
• 2.3.4 双一分二管路30-31
• 2.4 小结31-33
• 第三章 管道网络分布式计算模型33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 基于图论的计算模型33-35
• 3.3 基于Hadoop的分布式计算模型35-39
• 3.4 小结39-41
• 第四章 基于Hadoop的BS架构的分布式仿真平台的初步实现41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 多Agent的计算模型41-44
• 4.3 分布式平台的架构44-48
• 4.3.1 分布式服务器的架构44-46
• 4.3.2 分布式数据库的架构46-48
• 4.4 软件建模48-51
• 4.4.1 管路的创建类图48-50
• 4.4.2 组件连接50-51
• 4.4.3 计算模型下装51
• 4.5 系统使用的开发语言与框架51-55
• 4.6 小结55-57
• 第五章 应用案例57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 双精馏塔组的管道网络57-59
• 5.3 精馏塔群的管网仿真59-63
• 5.4 小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 研究成果及发表的学术论文73-75
• 作者与导师简介75-76
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯健;倪明;赵建波;;一种基于分布式平台Hadoop的矩阵相乘算法[J];计算机系统应用;2013年12期

2 孙远帅;陈W，

本文编号：1123047