Platforma Microsoft ve výzkumném projektu pro vybudování systému k modelování a simulaci nepříznivých přírodních jevů
|
Situace
Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava je součástí systému veřejných vysokých škol jako nejvyššího stupně vzdělávací soustavy České republiky. V bakalářských, magisterských a doktorských studijních programech studuje více než 23 tisíc studentů na sedmi fakultách. Jednou z nich je fakulta elektrotechniky a informatiky.
V říjnu 2006 byl na fakultě odstartován projekt, který má za cíl vybudovat systém pro modelování a simulaci situací způsobených nepříznivými přírodními jevy s využitím moderních internetových technologií.
Za modelový případ pro otestování spolupráce moderních technologií, modelovacích nástrojů a vhodných prezentačních výstupů, ale také zejména pro ověření integrace mezioborových výsledků, byl vybrán přírodní jev, který se v posledním době stává velmi častým a jehož včasná predikce a simulace následků může být velmi prospěšná pro různé zájmové skupiny.
Projekt by měl pomoci zabránit případným velkým finančním ztrátám. Jedná se o modelování, simulace a predikce povodňových situací a jejich zprostředkování laickým i profesionálním uživatelům – systém dostal jméno FLOREON (FLOods REcognition on the Net).
Po zvážení všech technologických možností s přihlédnutím k jednoduchosti správy, rozšiřování, kontinuálního vývoje a podpory technologií bylo rozhodnuto o nasazení platformy Microsoft pro pokrytí všech vlastností budoucího systému - počínaje operačními systémy na serverech a konče prezentační platformou WPF (Windows Presentation Foundation).
Obchodní cíle
Systém nemá sloužit k předávání informací jedním směrem od modelů a simulací k uživatelům, ale je od počátku vyvíjen jako integrující prvek, který umožní tyto informace odborně vyhodnocovat, validovat a zprostředkovávat jednotlivým zájmovým skupinám. Další vlastností vyplývající z hlavního cíle projektu je požadavek na otevřenou modulární architekturu systému. Tak aby bylo možné využít výsledků různých modelů, vyměňovat moduly systému za jiné, doplňovat alternativní moduly a modely, nahradit nedostupné moduly jinými či v budoucnu využívat porovnání výsledků jednotlivých modelů.
Dostupnost co nejaktuálnější informace je a nadále bude klíčovým prvkem návrhu a implementace architektury systému. Informace týkající se krizových situací, ať jsou to aktuální měřená data či zpracované simulace a prognózy, je nutné dodat uživateli, který je požaduje v co nejkratším možném čase a to tak, aby na jejich základě mohl učinit co nejkvalifikovanější a nejinformovanější rozhodnutí.
|
Řešení
Jako nejvhodnější řešení se ukázalo využití portfolia technologií Microsoft, které zahrnují operační systém Windows Server, databázové systémy SQL Server, vývojové nástroje Microsoft Visual Studio i prezentační platformu WPF (Windows Presentation Foundation).
Architektura, která byla v rámci projektu navržena, je dostatečně obecná na to, aby odpovídala požadovaným vlastnostem a umožnila jakékoliv rozšíření v budoucnu a zároveň možnost využití a záměny libovolných dostupných technologií.
Architektura je stavěná jako hierarchicky modulární. Z obecného pohledu se daný systém skládá z několika málo základních modulů, které mohou být doplněny či nahrazeny jinými nebo alternativními moduly.
Co se týče hierarchizace, samotné základní moduly se mohou skládat z dalších modulů, pro které platí stejná volnost jako pro základní moduly a to v tom smyslu, že mohou být nahrazeny, alternovány nebo doplněny kdykoliv je to zapotřebí.
Dané moduly a jejich submoduly musí mezi sebou navzájem nějakým způsobem komunikovat. Aby byla zajištěna jejich nezávislost, bylo potřeba zvolit technologii, která je implementačně nezávislá. Momentálně nejlepším řešením, které bylo také zvoleno, se jeví nasazení webových služeb.
Webové služby umožňují snadné propojování modulů a submodulů skrze internet, jednoduchou zaměnitelnost modulů a komunikaci standardizovanou formou. Zejména díky těmto vlastnostem se systém stává velmi pružný, distribuovaný a implementačně naprosto nezávislý.
V současné době (duben 2008) je systém ve stádiu funkčního prototypu, který splňuje zejména požadavky dvou základních scénářů, jejichž obsahem je koordinace výpočtů a zobrazení aktuální i historické povodňové situace. Ve webovém prohlížeči si je možné promítnout 2D i 3D zobrazení situace povodí, procházet si historická, aktuální a předpovídaná povodňová data posunem o nastavitelnou hodnotu, zapínat a vypínat jednotlivé zájmové vrstvy, jako jsou vodní plochy, řeky, budovy, silnice apod.
Druhý scénář se týká zajištění veškerých výpočtů na základě vnějších podnětů, jako jsou například dodávka nových meteorologických dat, kdy je spuštěn celý proces simulace povodňové situace na jejich základě a výsledek je uložen do systému.
Aplikace Floreon je postavena na technologiích Microsoft .NET Framework 3.0 a 3.5, Microsoft SQL Serveru 2005 a Windows Serveru 2008.
Na jedné straně se jedná o internetové aplikace vytvořené v ASP.NET a AJAX, na druhé straně to jsou klientské aplikace pro platformu Windows napsané s pomocí Windows Presentation Foundation a dále pak aplikace „běžící“ na mobilních zařízeních. Intenzivně se používají webové služby a standardy, aby bylo možné jednoduše poskytovat informace všem typům klientských zařízení.
Výhoda platformy. NET spočívá v případě aplikace Floreon v tom, že. NET Framework spojuje vývoj všech typů aplikací – webových, desktopových i mobilních. Se znalostí jednoho frameworku mohou všichni členové týmu velmi rychle a efektivně vyvíjet. Dalším pojítkem je Microsoft Visual Studio 2008. V jednom vývojovém prostředí může pracovat celý tým a elegantně vytvářet všechny typy aplikací.
Zkoordinovat takto velký tým není jednoduché. Proto padla volba na Microsoft Team Foundation Server (TFS). Pro jeho úzkou integraci s Visual Studiem 2008, ale i celé řadě dalších nástrojů. Díky TFS je možné rozdělovat úlohy, sledovat jejich zpracování a celý projekt kvalitně řídit.
Přínosy
Podle názoru tvůrců projektu a na základě velmi pozitivních ohlasů externích subjektů, které se na něm podílejí nebo boudou podílet, ať již dodávkou dat, spoluprací nebo jen vidinou oboustranně prospěšného spojení projektu s jejich projekty či systémy (např. systémy krizového řízení, systémy krizového plánování apod.), lze jednoznačně říci, že projekt je a bude beze všech pochybností přínosný a inovační ve všech ohledech a aspektech, které nabízí.
Díky své otevřené architektuře, která je postavena na spolehlivých technologiích, je vyvíjený systém a potažmo celý projekt schopen zahrnout a zpracovat veškeré možné požadavky, které mohou být v budoucnu kladeny na takovýto unikátní integrační projekt.
