[发明专利]一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法

说明书

本发明公开了一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法，涉及水库调度和信息化教学技术领域，该教学平台针对水库调度课程教学提供了一个统一、便捷的在线编写水库优化调度模型的环境，免去繁琐的计算环境安装，让学生专注于水库优化调度的建模和求解学习。任课教师作为系统管理员，用户是学生。用户使用浏览器访问，不受限于操作系统，终端可以是电脑、平板、智能手机。本发明有助于提高课程教学质量和专业培养水平，更好地适应现代高等教育信息化教学模式，并与现今工程认证的大背景相融合，提高学生解决复杂工程问题的能力。

技术领域

本发明涉及水库调度和信息化教学技术领域，特别涉及一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法。

背景技术

水库调度是水文与水资源工程、水利水电工程的学生需要掌握的专业课程，具有很强的应用性和复杂性，理论课程往往只能讲授简单的算例，实际的水利水电工程优化调度问题则需要编程和建模解决。由于本课程现有线上教学平台一般仅限于视频、作业等教学资源的发布和管理，无法满足本课程实践教学的要求。

JupyterHub可以在云或服务器的硬件上运行，使用户可以访问预配置的计算环境和资源，解决计算机硬件配置参差不齐的问题，且不会给用户增加安装和维护任务的负担。用户(包括学生、研究人员和数据科学家)可以在共享资源上自己的工作区中完成工作，这些资源可以由系统管理员有效地管理。

为避免学生陷入繁琐的软件安装和计算环境配置，提高课堂效率和教学质量，本发明提供了一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法，该平台针对水库调度课程教学提供了一个统一、便捷的在线编写水库优化调度模型的环境，学生只需打开浏览器即可专注于水库优化调度的建模和求解学习。有助于提高课程教学质量和专业培养水平，更好地适应现代高等教育信息化教学模式，并与现今工程认证的大背景相融合，提高学生解决复杂工程问题的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法，该平台针对水库调度课程教学提供了一个统一、便捷的在线编写水库优化调度模型的环境，学生只需打开浏览器即可专注于水库优化调度的建模和求解学习。有助于提高课程教学质量和专业培养水平，更好地适应现代高等教育信息化教学模式，并与现今工程认证的大背景相融合，提高学生解决复杂工程问题的能力。

本发明提供了一种基于JupyterHub的水库优化调度实践教学平台的搭建方法，包括以下步骤：

步骤S1：服务器运行Ubuntu操作系统，并安装JupyterHub服务，由管理员和终端用户使用浏览器访问登入；

步骤S2：打开或新建Notebook，在服务器的文本库中记录存储水库基础数据；

步骤S3：通过数据读写与处理模块Numpy的loadtxt方法将水库基础数据读取为ndarray数组；

步骤S4：设置Python优化建模对象Pyomo；

步骤S5：设置数学规划解算器Ipopt、Bonmin和Couenne，解算器目录设置环境变量，便于调度模型直接调用，定义决策变量，按规则rule表达目标函数和约束条件，进行优化求解，获取决策变量的值；

步骤S6：设置可视化模块Matplotlib，使用绘图命令生成水库调度计算成果图，绘图展示优化调度成果，输出到终端用户登入的用户端。

进一步地，所述步骤S1在Ubuntu操作系统中还安装The Littlest JupyterHub发行版，并配置广域网IP。

进一步地，所述步骤S2将水库基础数据存储在服务器端JupyterHub公共目录，或将水库基础数据使用脚本复制到每个用户目录。