РАЗДЕЛ 2
СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ШАХТНЫХ
ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ
Определение проблемно ориентированной параллельной моделирующей среды
В связи со сложностью СДОРП и высокой трудоёмкостью этапов их моделирования (п.
1.2) предлагается разработать проблемно ориентированную параллельную
моделирующую среду (ПОПМС).
По своему функциональному назначению моделирующая среда является связующим
звеном между пользователем (разработчиком моделей) и операционной системой
определенной аппаратной платформы (рис. 2.1).
Рис. 2.7. Роль моделирующей среды
На основании приведённого в первой главе описания эталонной модели моделирующей
среды и веб-базированного подхода в моделировании вводится следующее
определение ПОПМС:
> проблемно ориентированной параллельной моделирующей средой для динамических
сетевых объектов с распределёнными параметрами называется системная организация
общего функционирования аппаратных ресурсов, системного и моделирующего
программного обеспечения, поддерживающих все этапы построения и использования
параллельных моделей на основе новых информационных технологий.
Проблемная ориентация моделирующей среды заключается в дружественном для
пользователя описании объекта моделирования, в специфическом представлении
результатов моделирования, в выборе эффективных способов визуализации
результатов моделирования и в общем построении пользовательского интерфейса.
Структура ПОПМС приведена на рис. 2.2.
К аппаратным средствам ПОПМС относятся вычислительные системы MIMD-архитектур,
а также персональные ЭВМ, объединенные в параллельно функционирующую группу,
называемую кластером, по MIMD-принципу. Доступ к аппаратным ресурсам
осуществляется с рабочих мест, которые являются мощными персональными ЭВМ, с
помощью сетевых технологий. Периферийные устройства предназначены для
визуализации и документирования на различных этапах моделирования. Веб-сервер
позволяет реализовать веб-базированный подход в моделировании в проблемно
ориентированной моделирующей среде.
Системное программное обеспечение ПОПМС состоит из параллельных операционных
систем MIMD-ориентации, параллельных систем программирования, распределенных
операционных систем сетевой поддержки и системных средств обеспечения работы
периферийного оборудования.
Моделирующее программное обеспечение (МПО) имеет следующие основные составные
части: МПО для моделирования СДОРП, МПО обеспечения визуализации и база данных
моделей и их параметров.
В среде нужно также выделить подсистему диалога с пользователем, имеющую
системно- и модельно-ориентированные части.
Рис. 2.8. Структура ПОПМС
Требования к среде со стороны СДОРП и пользователей предметных областей
Анализ использования моделей динамических систем, а также опыта их разработки,
учета возможностей современных вычислительных систем и их программного
обеспечения, языков моделирования показывают, что все требования, выдвигаемые к
проблемно ориентированной среде как средству моделирования сложных динамических
систем, можно разделить на требования со стороны специалистов предметных
областей и требования со стороны самих объектов моделирования – сетевых
динамических объектов с распределенными параметрами.
К основным требованиям, выдвигаемым со стороны экспертов предметной области,
разработчиков моделей и симуляторов, пользователей и объектов моделирования
относятся:
Дружественность и предупредительность к пользователю – специалисту предметной
области, разрабатывающей и исследующей модели ШВС. Это требование означает
определённый стиль разработки средств моделирования: они должны быть такими,
чтобы пользователь мог сосредоточиться на проблемах моделирования в своей
области знаний, а не на необходимости овладевать аппаратно-программными
ресурсами, сложность которых адекватна сложности формального описания объектов
моделирования.
Высокоинтеллектуальная диалоговая поддержка пользователя (разработчика) на всех
этапах моделирования ШВС:
спецификация ШВС как объектов моделирования языковыми средствами, понятными
экспертам предметной области; минимизация объемов рутинной ручной работы на
этапе первичной спецификации и кодирования топологий вентиляционных сетей
конкретных шахт;
топологический анализ спецификаций и автоматическое генерирование формальных
отображений структуры и параметров ШВС – фрагментов графов, матриц связей,
векторов переменных и матриц параметров и т.п.;
автоматическое генерирование уравнений ШВС по данным топологического анализа и
придание им формы, пригодной для численного решения;
решение уравнений численными методами, которые выбираются разработчиком модели;
проведение модельных экспериментов по программе исследования ШВС;
визуализация и документирование результатов моделирования;
архивация моделей ШВС с целью их повторного использования и адаптации к
горно-техническим условиям других шахт.
Моделирование вентиляционных сетей реальной сложности действующих шахт с учетом
проектов развития их топологий и решение задачи реального времени, включая
полунатурное моделирование.
Объектно-ориентированная реализация моделирующего программного обеспечения.
Возможность интеграции с САПР угольной отрасли, модельная поддержка проектных
работ для действующих шахт и возможных шахт-новостроек.
Современная системная организация на основе новых информационных технологий.
Моделирование ШВС как динамических систем с распределенными параметрами с
включением на общей методической основе объектов с сосредоточенными
параметрами.
Возможность расширения состава моделей и их интеграции.
Наличие средств обучения пользователей, применения моделей в режиме тренажеров.
Преемственнос
- Киев+380960830922