Xây dựng mô hình dự báo các trường khí tượng thuỷ văn biển đông việt nam quy trình liên hoàn giữa các mô hình khí tượng hải dương

- Hệ điều hành được sử dụng là WindowXP và Linux - Mạng ADSL - Ngoài ra còn có các phần mềm về xử lý khí tượng và hải dương Quy trình hoạt động của hệ thống liên hoàn sẽ được thực hiện t

- Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ đề tài:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO CÁC TRƯỜNG

KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN VÙNG BIỂN ĐÔNG

MÃ SỐ ĐỀ TÀI: KC.09.04

Chủ nhiệm để tài: GS TS Trần Tân Tiến

Cơ quan chủ trì đề tài:Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN

Báo cáo chuyên đề:

QUY TRÌNH LIÊN HOÀN GIỮA CÁC MÔ HÌNH

KHi TUONG - HAI DUONG

Chu tri: GS.TS Tran Tan Tién

S621;

MALO

MUC LUC

1.Giới thiệu: ccccc-c© 222995 1.2271.77 1710 0 0 2e re 4

2 Mô hình liên boàn giữa các trường khí tượng và hải dương 4

3 Giới thiệu chỉ tiết quy trình hoạt động của hệ thống dự báo 6

Phụ lục .ee< seseceseseeSsSsSS Set 5n 20040600 010030404004 4064.0500004 4 6 4n 20

1.GIỚI THIỆU

Trong những năm trước, có được đầu vào cho các mô hình hải dương là rất khó khăn chủ yếu là do thiếu trường khí tượng làm đầu vào Để khắc phục những khó khăn

trên chúng tôi đã xây dựng hệ thống liên hoàn giữa khí tượng — hải dương (lấy kết quả

đầu ra trường khí tượng làm điều kiện ban đầu cho các mô hình hải dương)

Trong nội dung của báo cáo này chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hệ thống liên

hoàn này

2 MÔ HÌNH LIÊN HOÀN GIỮA CÁC TRƯỜNG KHÍ TƯỢNG VÀ HÁI DƯƠNG

Mô hình này được xây dựng với sự hỗ trợ sau:

- Hệ thống máy tính bao gồm 4 máy tính tốc độ 1,7 Ghz 2CPU, 4 máy tính tốc

độ 2,25 Ghz va 1 máy tính tốc độ 1Ghz

- Hệ điều hành được sử dụng là WindowXP và Linux

- Mạng ADSL

- Ngoài ra còn có các phần mềm về xử lý khí tượng và hải dương

Quy trình hoạt động của hệ thống liên hoàn sẽ được thực hiện theo những bước sau (Hình 1.1)

- Nhận số liệu phân tích khí tượng từ website và số liệu các trạm khí tượng khu

vực Việt Nam trên máy chủ sử dụng hệ điều hành WindowsXP

- Xử lý số liệu các trạm khí tượng khu vực Việt Nam trên máy chủ sử đụng hệ

điều hành WindowsXP

- Truyền số liệu này sang máy chủ sử dụng hệ điều hành Linux

- Dự báo các trường khí tượng — hải dương trên máy chủ sử dụng hệ điều hành Linux

- Kết quả dự báo các trường khí tượng và hải dương trên máy chủ cài hệ điều hành Linux sẽ được truyền về máy chủ sử dụng hệ điều hành WindowsXP

- Sử dụng phần mềm upload các kết quả lên trang chủ

Máy chủ chứa số liệu khí tượng

Kết quả các trường khí tượng tượng bạn dài sĩ

Số liệu dùng cho các mô Kết qủa các trường khí tượng hình hải dương hạn ngắn và hạn vừa

Mô hình Mô hình

Mô hình WAM Delft3D-

ROMS STWAVE FLOW

3 GIỚI THIỆU CHI TIẾT QUY TRÌNH HOAT DONG CUA HE THONG DUBAO

- Máy có cầu hình RAM 256 MB, CPU 1GHz trở lên

- Một card mạng nối mạng Internet với đường truyền ADSL

- Một card mạng nối mạng LAN

IL Chức năng Automations trên máy cài hệ điều hành WINDOWS

- Chương trình Automations bao gồm 3 module Download, Upload, Getmail Các module này chạy xen lẫn nhau và chương trình chỉ kết thúc khi cả 3 module này

kết thúc

1 Module Download dữ liệu

- Chương trình sẽ đăng nhập vào máy chủ có địa chỉ 140.90.198.134 thông qua giao thức FTP theo chế độ anynomous với đường dẫn /pub/data/nccf/com/avn/prod

và xác định thư mục avn.yyyymmdởd (yyyy là năm hiện tại, mm 1a thang hién tai, dd

là ngày hiện tại)

- Sau khi xác định được các file cần download tồn tại thì sẽ yêu cầu FlashGet đến địa chỉ đó download các file gblav.t00z.pgrbfxx (xx là các số 00, 06, 12, 18, 24,

30, 36, 42, 48, 54, 60, 66, 72) và chuyên các file này vào thư mục avn.yyyymmdd

- Chương trình sẽ kiểm tra, nếu đủ 13 file thì sẽ upload toàn bộ các file này sang một máy cài hệ điều hành linux thông qua giao thức FTP với tên máy (server name), tén str dung (user name), mat khẩu (password) đã được xác định

2 Module GetMail

- Module GetMail là một chức năng phụ của chương trình Automations Nó

thực hiện việc lấy các file được attach vào bức thư và để vào thư mục “C:\ctdubao\so lieu đa giai ma” Các file này bao gồm:

+AX_00Gmt_ddmmyyyy.gz

+ BX_00Gmt_ddmmyyyy.gz

+TA_00Gmt_ddmmyyyy.gz

+ TB_00Gmt_ddmmyyyy.gz

Với ddmmyyyy là ngày, tháng, năm tương ứng

- Sau khi lấy được các file attach vào thư module GetMail sẽ thực hiện chức năng giải mã đữ liệu kết quả sẽ được đưa vào thư mục C:\ctdubao\sl Khi công việc giải mã hoàn thành thì nó sẽ tạo file C:\ctdubao\slkinhvint.txt có nội dung “yyyy

mm dd 00” và chạy chương trình main.exe ở thư mục C:\ctdubaownohinh Sau khi chạy chương trình main.exe sẽ sinh ra hai file:

+ dp-ryyyy-mm-dd-0000

+ dp-syyyy-mm-dd-0000

- Hai file kết quả trên sẽ được chuyển sang máy cài hệ điều hành Linux

3 Module Upload dữ liệu

- Đây là module thực hiện chức năng lấy dữ liệu (bao gồm một file predic.dat

và một file cùng với các file ảnh) từ máy cài hệ điều hành Linux với tên máy, tên sử

dụng, mật khẩu đã xác định

- Khi đữ liệu đầy đủ thì nó sẽ lấy dữ liệu về và xử lý Việc xử lý dữ liệu sẽ tạo

ra các file html dùng để hiển thị trên trang web

- Dữ liệu sau khi được xử lý sẽ được đưa thắng lên máy chủ Internet cùng với

các file ảnh để hiển thị đưới dang trang web

1H Chức năng Automations trên máy cài hệ điều hành Linux

Aufomations trên máy cài hệ điều hành Linux gồm 3 modul được viết tự động cho 3 mô hình (RAMS, ETA, WAM) và một modul tổng hợp để liên kết các kết qủa

của 3 mô hình vào một thư mục (modul này được đặt trong máy có mô hình RAM®)

3.1 Thiết lập tính toán tự động cho mô hình RAMS

Chương trình sinh ra nhằm mục đích tự động hóa một số công việc lặp đi lặp lại trong ngày Chính mục tiêu này mà việc sử dụng được đơn giản hóa tới mức thấp nhất

Trình tự động cho mô hình RAMS được viết toàn bộ trên shell chaytudongRAMS.sh

Trong shell này có nhiều shell nhỏ, mỗi shell nhỏ đảm nhiệm một chức năng khác

3.1.1 Số liệu đầu vào

Số liệu đầu vào là số liệu của NCEP, được cung cấp tự động hàng ngày vào thư

mục input theo đường dẫn /home/mpi/input trong máy cài hệ điều hành Linux có chứa

mô hình RAMS Ngoài số liệu của NCEP mô hình còn được cập nhật thêm số liệu SST

Số liệu SST được tự động cập nhật hàng tuần, và được cài vào mô hình thông qua phần

mềm hợp tác với Hy Lạp

3.1.2 Xử lý số liệu

Việc xử lý số liệu được thông qua các bước sau

*, Dinh dang Jai c4u trúc file số liệu cho đúng với format đọc số liệu của mô

hình

Khi số liệu được đổ vào thư mục input thì trình chạy tự động thiết lập cho mô hình sẽ nhận biết có đúng phải là số liệu phù hợp không Khi phù hợp rồi thì sẽ kiểm

tra xem chuỗi số liệu ở trong thư mục input đã đủ chưa? Nếu chuỗi số liệu đã đủ, tự

động các file số liệu được chuyển sang thư mục convertsLAVN Tại thư mục này chúng

tôi đã lập một chương trình để giải mã số liệu Số liệu giải mã được ghi đưới dạng text với tên file dp-p Tất cả những quá trình này được thực thi bởi shell

* Nhận biết ngày, tháng, năm của chuỗi số liệu nhập vào

Trong quá trình giải mã số liệu, có một modul được thiết lập để xác định ngày, tháng, năm và giờ của file số liệu Ngày, tháng, năm và giờ được ghi vào file input.dat,

file input.dat sẽ được chuyển vào thư mục data cùng với số liệu được giải mã theo

*, Phân tích xử lý số liệu thông qua mô hình RAMS

Sau khi đã thiết lập được bộ số liệu và ngày, tháng, năm cho các file tính toán,

mô hình sẽ tự động phân tích và xử lý số liệu bằng các lệnh của mô hình

3.1.3 Xuất kết quả

*, Xuất kết quả lên website

Modu] thuc hiện nhiệm vụ này dat trong thu mục xuatanhweb theo đường dẫn /home/mpi/xuatanhweb Modul này được ghép bởi nhiều lệnh khác nhau, thứ nhất lấy

kết quả của các biến cần đưa lên trang web bằng file ảnh, thứ hai lấy kết quả của các

biến tại các trạm dự báo đưa ra bằng file text Các kết quả sẽ được đưa vào thư mục

output

*, Số liệu cho mô hình WAM

Modul này được đặt trong thư mục đatason theo đường dẫn /home/mpi/datason Bước đầu modul này lấy kết quả các trường dự báo trong mô hình RAMS dưới dạng file *.đmp Tiếp theo chạy một chương trình được lập trình trên ngôn ngữ fortran để tính toán ra trường gió u, v mực 10m và ghi dưới dạng file text

*, Số liệu cho mô hình tính toán nước dâng

Được lấy tương tự như mô hình WAM chỉ thêm có trường địa thế vị

Sau khi tính toán và xuất ra các kết quả cần thiết, trình tự động lại quay về kiểm

tra số liệu trong thư mục input Nếu chưa có số liệu trong thư mục này, trình tự động sẽ thực hiện lệnh chờ khi nào có số liệu thì thực hiện tiếp các lệnh tiếp theo Và cứ như

vậy quá trình tuần hoàn sẽ xảy ra

3.2 Thiết lập tính toán tự động cho mô hinh ETA

Trình tự động viết cho mô hình ETA cũng tương ty nhu mo hinh RAMS chi khác là số liệu đầu vào không phải được chuyển trực tiếp từ máy cài hệ điều hành Windows Mà số liệu đầu vào được copy từ thư mục input trong đường dẫn

/home/mpi/input ở máy cài hệ điều hành Linux có chứa mô hình RAMS Và kết qua

đầu ra được chuyển trực tiếp vào thư mục output theo đường dẫn /home/mpi/output trên máy đặt mô hình RAMS tính toán Các bước tiếp theo được viết tương tự như mô hình

RAMS

3.3 Thiết lập tính toán tự động cho mô hình WAM

3.3.1 Số liệu đầu vào

Đầu vào của mô hình WAM phụ thuộc vào kết quả đầu ra của mô hình RAMS hoặc mô hình ETA Khi có kết quả từ mô hình RAMS trong thư mục datason theo đường dẫn /home/mpi/datason thì số liệu này sẽ tự động được chuyển sang thư mục outuv trên máy đặt mô hình WAM theo đường din /home/mpi/{WAMRAMS/outuv

Còn khi có kết quả từ mô hình ETA trong thư mục slwamETA theo đường dẫn /home/mpi/sIwamETA thì kết quả này cũng được chuyển sang máy có đặt mô hình

WAM theo đường dẫn /home/mpi/WAMETA Ở bước này chỉ khác có số liệu đầu vào

và thư mục tương ứng khi người sử dụng muốn đầu vào chạy cho mô hình WAM được lấy từ RAMS hay ETA Còn các bước tiếp theo thì tương tự nhau Ở đây chúng tôi trình bày các bước viết trong trình tự động cho mô hình WAMRAMS

3.3.2 Xử lý số liệu đầu vào

Khi có số liệu đầu vào ở trong thư mục outuv và file chỉ thị ngày lập tức trình tự

động sẽ kiểm tra số liệu xem là ngày của file số liệu có trùng với ngày trong file đã chỉ thị hay không Nếu không trùng trình tự động sẽ không chạy tiếp mà sẽ có lệnh chờ số liệu cho đến khi phù hợp Nếu phù hợp trình tự động sẽ kích hoạt file chạy noisuy.f để format lai file số liệu đầu vào cho phù hợp với mô hình WAM Kết quả của trình này ta thu được các file uv00.dat, uv03.dat, uv06.dat tùy theo thời đoạn tính toán mà người

sử đụng cần Các file số liệu này được chuyển vào thư mục data theo đường dẫn

/#home/mpi/WAMRAMS/data đến đây việc nhập số liệu đầu vào đã hoàn tất

Khi có số liệu trong thư mục data trong trình tự động có một modul nhỏ được thiết lập để thay đổi ngày trong các file tính toán của mô hình có liên quan đến ngày, tháng, năm Sau khi đã thay đổi xong tự động các lệnh trong mô hình sẽ thực hiện để tính toán, phân tích số liệu

10

3.3.3 Xuất kết qua

Kết quả của mô hình WAM cho ra đưới dạng ảnh và file text (có tên predic.dat)

File ảnh của mô hình WAM được xử lý trong thư mục vegrads theo đường dẫn /home/mpi/WAMRAMS/vegrads

File predicdat được lấy ra trong thư mục kqwam theo đường dẫn /home/mpi/WAMRAMS/kqwam

Các file kết quả của mô hình WAM sẽ được chuyển trực tiếp vào thư mục output theo đường dẫn /home/mpi/output trong máy để mô hình RAMS tính toán

IV Hướng dẫn sử dụng

Để hỗ trợ thêm cho chương trình chạy tự động trên máy tính cài hệ điều hành WINDOWS cần thiết phải có thêm những phần mềm hỗ trợ đó là: FlashGet, Outlook Express,Cuteftp Sau đây chúng tôi sẽ trình bày cách thiết lập các thông số và cách sử

dụng phần mềm nay

1 Thiết lập các thông số cần thiết cho flashget

- FlashGet là một phần mềm miễn phí trên mạng ở địa chỉ htip://www.amazesoft.com Đây là một chương trình có thể download tới 8 file cing

một lúc (version 1.6) và có thể chia mỗi file thành 10 tiến trình (ngầm định 1a 5) Quan

trọng nhất là nó có chức năng nối lại các ngắt quãng trong quá trình download đữ liệu

Việc thiết lập một số thông số cho FlashGet rất quan trọng vì nó ảnh hưởng tới thời gian tải đữ liệu (khoáng 326 MB) vẻ

a) Cài đặt FlashGet: Chạy file fgfl60.exe (có trong đĩa hoặc tải về từ trang

http://www.amazesoft.com) và trả lời các câu hỏi đặt ra trong quá trình cài đặt

b) Thiết lập thông số split: Đây là thông số để báo cho FlashGet biết nó sẽ chia 1 file

thành mấy đoạn để tải về (ngầm định là 5) Chọn Tool/Defaul€t download properties

11

Ctra sé default download properties sé hién ra Chon tab General va gd số 10 vào ô

split file Sau đó nhắn OK

c) Thiết lập thông số Max simultaneous jobs: Đây là thông số cho phép FlashGet cé

thể tối da download bao nhiêu file cùng một lúc (ngầm định là 3) Chọn Tool/Option,

cửa số option hién ra chon tab Connection

G6 8 vao 6 Max simultaneous jobs va nhan OK

2 Thiết lập các thông số cần thiết cho CuteETP 6.0 Professional

CuteFTP 6.0 Professional là phần mềm thương mại dùng để download và upload đữ liệu tại địa chỉ http://www.cuteftp.com

a) Cai dit CuteFTP 6.0 Professional: Chạy file cuteftppro.exe (có trong đĩa hoặc tải

về từ trang htip:/www.cuteffp.com ) và trả lời các câu hỏi đặt ra trong quá trình cài

đặt

12

b) Crack chương trình CuteFTP 6.0 Professional: Sau khi cai dat thi copy file cuteftp6finalpatch.exe ở thư mục crack (có trên đĩa CD kèm với chương trình) vào

thư mục cài đặt CuteFTP 6.0 Professional, néu cai theo chế độ ngầm định của chương

trình thì sẽ có đường dẫn C:\Program Files\GlobalSCAPE\CuteFTP Professional Chạy file cuteftp6finalpatch.exe vừa copy @ trén va nhan nut Apply patch dé crack CuteFTP 6.0 Professional sau đó nhân Exit để đóng chương trình này lai CuteFTP 6.0 Professional đã được crack và sẵn sàng để chạy

c) Cau hinh dé CuteFTP 6.0 Professional:

Để cấu hình CuteFTP 6.0 Professional truéc tién chon Tools/Global Options hoặc

ALT + F7 để mở cửa số Global Options:

Don't dose the Transfer Engine Ý tasks are pervăng

- Xoá các thông tin về file đã được upload xong để giảm thiểu bộ nhớ Trên cây tuỳ

chọn bên trái chọn Transfer/Events, ở khung After Transfer Events bên phải đánh

dấu chon remove successful transfer ifem for the queue aufomatically như hình

dưới đây:

13

ho

- Bỏ chế độ thông báo khi ghi đè để khi upload lên mạng nếu file đó có rồi thi chương

trình sẽ ghi đè mà không cần hỏi Trên cây tuỳ chọn bên trái chọn Transfer/Smart Overwrite, ở khung Matching file or Folder Name Handing bên phải đánh dấu

chon Overwrite trong danh sách đỗ xuống For matching files như hình dưới đây

3 Thiết lập các thông số cần thiết cho Outlook Express (OE)

- OE luôn được Microsoft tích hợp sẵn vào Hệ điều hành Windows Từ

Windows 2000 trở lên phiên bản của OE đã là 5

~ Các bước thiết lập dé OE nhận hòm thư cé hé tro POP3 (Post Office Protocol 3)

14

+ Khoi d6ng OE

+ Vao menu Tools/accounts

+ Cửa số Internet Accounts xuất hiện, chọn tab Mail

+ Click chuột vào nút Add, một popup menu xuất hiện chọn menu Mail

Thành

+ Ctra s6 Internet Connection Ziward xuat hién voi tigu dé Your Name Gõ vào tên

bạn muốn hiển thị khi gửi thư ở trường From, ví dụ CongThanh Nhân Next

+ Cửa số tiếp theo xuất hiện với tiêu đề Internet E-mail Address Gõ vào địa chỉ E-

mail mà ta muốn OE nhan thu, vi du thanhc@vnu.edu.vn Nhắn Next

15

Internet €oanaecHbGn Wezard

Ee:

+ Cửa số tiếp theo xuất hiện với tiêu đề Internet Server Name Chọn “My incoming

mail server isa” 1a POP3 Trong hép “Incoming mail (POP3, IMAP or HTTP) server” gõ địa chỉ POP3 (địa chỉ lấy thư về), ví dụ mail.vnu.edu.vn Trong hộp

“Outgoing mail (SMTP) server” gõ địa chỉ SMTP (địa chỉ gửi thu di), vi du mail.vnu.edu.vn Nhẫn Next

Chủ ý: Địa chỉ POP3 và địa chỉ SMTP do máy chủ mai] server qui định, với cdc hom

thự có hỗ trợ giao thức POP3 đều nói rõ hai địa chỉ này khi truy nhập vào phân hướng dẫn của hòm thư,

L0 n001-11 1à 011À1271 222)

+ Cửa số Internet Mail Logon xuất hiện, cửa số này yêu cầu nhập User Name và

Password để truy cập vào hòm thư Chọn mục Remember password để mỗi lần truy

16

nhập hom thu OE sẽ không hỏi lại tên và mật khẩu Nhấn Next, cửa số

Congratulations xuất hiện thông báo ta đã khai báo xong một Account để gửi và

nhận thư Nhắn Finish để kết thúc quá trình khai báo một Account Nhấn Close để đóng của số Internet Accounts

+ Xoá Account có sẵn bằng cách chọn Tools/Accounts, chọn tab Mail trong cửa số Internet Accounts Chon Account cần xoá rồi nhân nút Remove

Chý ý: Module GetMail sẽ nhận thư thông qua Ouilook Express và sẽ xoá toàn bộ

những bức thư không liên quan cho nên khi tạo Accoumnt chỉ để duy nhất một Aecount

có chứa nội dụng cẩn lấy về và xoá toàn bộ những Account khác nhằm tránh mắt thông tim

3 Sử dụng chương trình

- Chương trỉnh Automations được thiết kế nhằm mục đích tự động lấy dữ liệu

về và đây dữ liệu lên máy chủ web nên các thông số của nó đều được tính toán kiểm

tra để tối ưu hoá tốc độ làm việc

+ Nút Download: Thực hiện việc download ngay lập tức Chương trình được thiết kế

để hẹn thời gian thì sẽ bắt đầu download nhưng nút nhắn này sẽ ngay lập tức thực hiện chức năng download

17

+ Nút View Log: Mở một cửa số thông báo quá trình đang thực hiện của chương trình

bao gồm: thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc download một file, khi nào thì các file

download xong Dùng nút Close để đóng cửa số này lại

+ Nút Config: Dùng để thiết lập các thông số cho module Khi nhắn vào nút này cửa

số config hiện ra cho phép người sử dụng thay đối các thông tin như: tên, mật khẩu

truy cập, đường dẫn tới thư mục để download

© Login information chtta cdc thông tin đùng để truy cập máy chủ lấy dữ liệu

Server name 1a dia chi IP cia may chu, UserID là tên truy cập, Password là

mật khẩu truy cập, Download from là đường dẫn tới thư mục cần lấy đữ liệu

18

e© File location chứa các thông tin về máy cài hệ điểu hành Linux mà chương trình sẽ chuyến dữ liệu tải về sang Các thông tin này cũng tương tự ở trên

e _Other là các thông số khác bao gém: Block size độ lớn của gói đữ liệu tải về, Time out thời gian trễ, Time download là thời gian bắt đầu download

°

Chủ ý 1: Việc sử dụng màn hình conjfig để thiết lập các thông số là không cần thiết vì

việc thay đổi này có thể dẫn đến hệ quả là làm treo hệ thông

Chú ý 2: Tat cd các thông số này đều nằm trong file deonfig.ini Méi dòng của file này

sẽ tương ứng với một thông số Việc thay đổi nội dung cia file này cũng sẽ dẫn đến việc chương trình hiểu sai các thông tin trong quá trình chạy tự động

+ Nút Exit dùng để đóng module AutoDownload lại

khởi động sẽ căn cứ vào thời gian của hệ thông để xác định các thư mục (được đặt tên

theo ngày tháng) và tên file để lấy thông tin

19

PHU LUC

Một số sản phẩm của hệ thống dự báo liên hoàn

20