基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法及系统，所述方法包括：收集基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型；对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型；在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型，并建立数据处理分析功能模块；将区域内涝耦合模型和数据处理分析功能模块分别打包成多个Docker容器，通过Docker集群管理的方式分别建立模型集群和数据处理集群并部署到云端服务器中；基于模型集群和数据处理集群进行内涝预警分析和可视化展示。本发明专利技术的内涝预警模型可同时兼顾的时效性和准确性。警模型可同时兼顾的时效性和准确性。警模型可同时兼顾的时效性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法及系统


[0001]本专利技术属于洪涝预警
，具体涉及一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法及系统。

技术介绍

[0002]在气候变迁、全球变暖的大背景下，极端天气频发，暴雨天气对、居住区的防洪排涝能力造成了极大的挑战。由此产生了的内涝问题，使得大量的人民受灾，造成了巨量的经济损失，甚至是人员伤亡的情况。因此提高防洪排涝能力，是发展建设中重要的一环。
[0003]当前实时在线水文模拟大多基于传统的数据，且在建立模型时为保证模拟的效率，缩短单次模拟的时间，会对模型进行概化，以减少模拟计算压力，导致模型精度降低。尽管运行效率有一定提升，但同时也降低了模拟结果的准确性。除此之外，随着的发展，模型涵盖的区域范围会随之扩大，同时带来了计算量的增多，进一步增加了模拟的时长，导致在防洪预警的时效性上大打折扣。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法及系统，用于解决现有内涝预警模型的时效性和准确性不能兼顾的问题。
[0005]本专利技术第一方面，公开一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，所述方法包括：
[0006]收集基础水文数据和和防汛资料；
[0007]根据所述基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型；
[0008]对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型；
[0009]在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型；
[0010]建立数据处理分析功能模块，用于对收集的资料数据进行处理并根据区域内涝耦合模型的模拟结果进行内涝预警分析；
[0011]将区域内涝耦合模型和数据处理分析功能模块分别打包成多个Docker容器，通过Docker集群管理的方式分别建立模型集群和数据处理集群并部署到云端服务器中；
[0012]基于模型集群和数据处理集群对收集的基础水文数据和防汛资料进行内涝预警分析和可视化展示。
[0013]在上述技术方案的基础上，优选的，所述防汛资料包括但不限于降雨预报数据、实时泵站监测数据、实时排口监测数据、包括但不限于防汛应急预案、防洪排涝方案、泵站闸站操作手册、内涝风险区划图、排水防涝综合规划；所述基础水文数据包括但不限于河道数据、管网资料、地形资料、排涝泵站数据、历史管网与河道水位及流量资料；所述河道数据包括但不限于流域信息、河网数据；所述地形资料包括但不限于汇水区范围、管网收水范围、
地形DEM数据。
[0014]在上述技术方案的基础上，优选的，所述根据所述基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型具体包括：
[0015]以水文模型、水动力耦合模型作为模型基础，建立管网径流模型和河道模型，其中，管网径流模型包含泵站模型；
[0016]历史降雨数据为输入、以历史管网与河道水位及流量资料为输出对管网径流模型和河道模型进行率定验证。
[0017]在上述技术方案的基础上，优选的，所述对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型具体包括：
[0018]根据地形资料、排涝泵站数据对管网径流模型进行区域划分，得到区域管网径流模型；
[0019]通过河道数据对河道模型进行划分，得到区域河道模型；
[0020]按照径流历程整合区域管网径流模型和区域河道模型，形成多个完整的区域水文模型。
[0021]在上述技术方案的基础上，优选的，所述在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型具体包括：
[0022]在区域水文模型中，将防汛资料输入区域管网径流模型，执行管网径流模拟，收集模拟结果，包括但不限于入河排口的河道断面信息、水位与流量模拟结果，以及泵站前池水位模拟结果与泵机启停模拟状态；
[0023]将区域管网径流模型的模拟结果导入区域河道模型，作为区域河道模型的初始边界条件设置，执行河道模拟，进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型；
[0024]将河道模拟结果作为区域内涝耦合模型的模拟结果，包括但不限于整合管网流量、水位与河道流量、水位模拟结果、泵站模拟结果。
[0025]在上述技术方案的基础上，优选的，所述将区域内涝耦合模型和数据处理分析功能模块分别打包成多个Docker容器，通过Docker集群管理的方式分别建立模型集群和数据处理集群并部署到服务器中具体包括：
[0026]将区域内涝耦合模型与数据处理分析功能模块分别按照模型分割结果和功能模块划分结果以Flask架构封装为RESTful API，并为模型运行环境库创建requirement.txt文档和容器构筑文件Dockerfile；
[0027]执行Docker容器创建指令，将区域内涝耦合模型按照模型分割结果创建多个Docker容器，将数据处理分析功能模块按照功能模块划分结果创建多个Docker容器，并上传至Dockerhub中；
[0028]创建Swarm集群管理节点，为管理节点设置分配服务器IP；
[0029]为Docker容器创建对应的Swarm集群工作节点；
[0030]将Dockerhub的Docker容器部署到对应的工作节点，分别建立模型集群和数据处理集群，设置相关参数，并绑定服务器端口，同时建立容器副本。
[0031]在上述技术方案的基础上，优选的，所述基于模型集群和数据处理集群对收集的基础水文数据和防汛资料进行内涝预警分析和可视化展示具体包括：
[0032]通过数据处理集群对模拟结果分析预测未来的防汛工作，得到未来的防汛工作数
据，包括但不限于管网充满度、溢流节点、内涝区域、泵站操作建议、预测未来内涝风险等级；
[0033]建立数据库管理模拟结果资料、防汛资料和未来的防汛工作数据；
[0034]通过前端平台展示模拟结果资料、防汛资料和未来的防汛工作数据。
[0035]本专利技术第二方面，公开一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警系统，所述系统包括：
[0036]数据接入处理模块：用于收集基础水文数据和和防汛资料；
[0037]模型分割模块：用于根据所述基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型；对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型；
[0038]模型耦合模块：用于在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型；
[0039]数据处理分析功能模块：用于对收集的资料数据进行处理并根据区域内涝耦合模型的模拟结果进行内涝预警分析；
[0040]集群管理模块：用于将区域内涝耦合模型和数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，其特征在于，所述方法包括：收集基础水文数据和防汛资料；根据所述基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型；对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型；在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型；建立数据处理分析功能模块，用于对收集的资料数据进行处理并根据区域内涝耦合模型的模拟结果进行内涝预警分析；将区域内涝耦合模型和数据处理分析功能模块分别打包成多个Docker容器，通过Docker集群管理的方式分别建立模型集群和数据处理集群并部署到云端服务器中；基于模型集群和数据处理集群对收集的基础水文数据和防汛资料进行内涝预警分析和可视化展示。2.根据权利要求1所述的基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，其特征在于，所述防汛资料包括但不限于降雨预报数据、实时泵站监测数据、实时排口监测数据、防汛应急预案、防洪排涝方案、泵站闸站操作手册、内涝风险区划图、排水防涝综合规划；所述基础水文数据包括但不限于河道数据、管网资料、地形资料、排涝泵站数据、历史管网与河道水位及流量资料；所述河道数据包括但不限于流域信息、河网数据；所述地形资料包括但不限于汇水区范围、管网收水范围、地形DEM数据。3.根据权利要求2所述的基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，其特征在于，所述根据所述基础水文数据和防汛资料建立管网径流模型和河道模型具体包括：以水文模型、水动力耦合模型作为模型基础，建立管网径流模型和河道模型，其中，管网径流模型包含泵站模型；历史降雨数据为输入、以历史管网与河道水位及流量资料为输出对管网径流模型和河道模型进行率定验证。4.根据权利要求3所述的基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，其特征在于，所述对管网径流模型和河道模型进行模型分割，得到区域模型，按照径流历程将区域模型整合成多个完整的区域水文模型具体包括：根据地形资料、排涝泵站数据对管网径流模型进行区域划分，得到区域管网径流模型；通过河道数据对河道模型进行划分，得到区域河道模型；按照径流历程整合区域管网径流模型和区域河道模型，形成多个完整的区域水文模型。5.根据权利要求4所述的基于Docker集群管理的多模型耦合内涝预警方法，其特征在于，所述在区域水文模型中，将管网径流模型的模拟结果作为河道模型的边界条件进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型具体包括：在区域水文模型中，将防汛资料输入区域管网径流模型，执行管网径流模拟，收集模拟结果，包括但不限于入河排口的河道断面信息、水位与流量模拟结果，以及泵站前池水位模拟结果与泵机启停模拟状态；将区域管网径流模型的模拟结果导入区域河道模型，作为区域河道模型的初始边界条
件设置，执行河道模拟，进行模型耦合，得到区域内涝耦合模型；将河道模拟结果作为区域内涝耦合模型的模拟结果，包括但不限于整合管网流量、水位与河道流量、水位模拟结果、泵站模拟结果。6.根据权利要求1所述的基于Docker集群管理的多模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弦浩，武治国，张家铨，张春萍，陈韬，刘翀，
申请(专利权)人：武汉新烽光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：