[01257220]云模式下智慧水务多工作流共享调度机制研究及应用

近年来，随着我国城市规模扩张和人口剧增，城市水务管网检测控制系统的作用愈加重要，中央和地方政府都在不断加大市政基础设施建设的投入。

但目前我国的包括给排水在内的水务系统的感知监测、大数据处理及其运行控制技术在安全可靠、高效、经济地优化运行等方面还存在不足，也致使城市内涝、污水溢流窨井爆炸、施工人员中毒或路面塌陷时有发生。

如其中的路面塌陷事件中有很多是因排水管道破漏之后未能及时监测和进行相关的数据处理与控制，地下水进入排水管网，带走大量土壤泥沙而导致的，使得城市居民财产和生命健康会遭受到严重威胁。

2019年8月綦鲁明等在经济日报发表的“合力推进城市地下管网建设”文章中指出：城市水务及其地下管网是隐蔽性工程，其运行控制监管难度较大，需要运用新一代技术，加强运行控制及运维监管。

随着新一轮科技革命快速发展以及应用，智慧运维将为管网健康运行带来重要助力。未来应通过云计算和大数据处理，指导地下管网运维，进一步加强城市水安全及其风险防控，最终实现通过人工智能实施管理。

而课题组经过多年研究发现，云模式下水务多工作流共享云计算资源的调度和运行是实现智慧水务的重要和关键技术之一。

如城市的某个区域有9000个供水管网监测点的数据分析处理任务就是一个简单的水务工作流本课题组首先研究和解决了有执行期限约束的多个水务工作流共享混合云计算环境调度中所面临的若干关键问题，并取得了以下创新性成果：

提出了基于相对严格程度的调度算法MDRS和基于“弹性时隙”扩张机制的ESB （Expansion Slot Backfill）的改进算法，解决了多工作流（DAG）共享云计算资源调度的“过报和”检测和吞吐量最大化问题; 针对云资源上多DAG调度的费用优化及费用优化的公平性等问题，研究了费用优化中出现“马太效应”的较大不公平性的可能性，并提出了衡量费用优化公平性的有关方法和基于单位相对严格程度变化量费用降低率最大化的费用优化算法CDVRS。

针对有期限约束的多工作流峰值时段调度运行所需公有云资源数量的估算问题，并在分析了多DAG数量、结构属性特点与资源需求强度之间的关系基础上提出了基于资源需求强度预测变异的进化算法EFRD。

其次，课题组在基于上述研究成果基础上利用云计算、大数据等新一代前沿信息技术，研发了云模式下智慧水务综合管理平台系统。

目前该系统已在常州和苏南多家城市水务处理机构、城市水务官网等进行了实际部署、应用和产业化推广。

根据用户单位的反馈及其推广效果来看，平台结合了平原型河网型城市供水、水利工程、生态提升、节水回用等实现了一体化综合水资源管理，能够提高系统平台的执行效率及其资源利用率和实现城市水务现有信息资源的有效整合和信息的区域化共享管理。

该平台相关产品的经济效益可观，其中销售收入已达1.3亿元。

有效带动了整个城市水务行业信息处理方面的进步，起到了一定的示范作用，并对我国其他地区的城市水务信息化管理提供了可借鉴的参考标准。