一种城市水务智慧化处理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种城市水务智慧化处理方法及系统，所述方法包括：获取预先设定区域的涉水信息；基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息、预先获取的人为活动信息和预先设定的水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水生态模型、水压模型、水动力模型、水环境模型建立地表地下一体化的数学模型；基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息，采用大数据技术对所述地表地下一体化的数学模型进行参数自动率定处理，并获取第一地表地下一体化的数学模型；采用所述第一地表地下一体化的数学模型针对所述预先设定区域的涉水信息进行处理获取相应的处理结果。涉水信息进行处理获取相应的处理结果。涉水信息进行处理获取相应的处理结果。

【技术实现步骤摘要】
一种城市水务智慧化处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及水循环环境信息化
，尤其涉及一种城市水务智慧化处理方法及系统。

技术介绍

[0002]在解决水相关问题时，涉及到的数据不仅种类繁多而且数据量庞大，如降雨、水库、湖泊、河流、管网、调度规则、下垫面等等，尤其在解决洪水预报、城市内涝、突发水污染朔源分析等应急情况时，对于海量数据的处理分析速度要求非常高，同时还要分析不同种类数据之间的内在联系和相互影响关系，传统的数据处理工具和技术已经不能满足社会对水安全水环境的管理需求，亟需应用最新的数据挖掘分析等技术对海量的涉水数据进行快速高效处理，从而提高数据分析计算的效率和精度。
[0003]在涉水领域，基于流体力学方程的数学模型应用愈发普遍和重要。水量与水质是水资源的两个基本属性，两者互为依存并统一，解决问题的关键技术在于建立一体化的数学模型。按照模型解决问题的对象可分为4类：
①
以水库优化调度为核心，针对流域洪水、水质、泥沙联合优化调度问题的数学模型；
②
以河网水量水质演化模拟为核心，针对河网生态环境系统承载力评估问题的数学模型；
③
以闸坝控制下的河流水文环境效应为重点，针对污染河流闸坝调控问题的数学模型；
④
以城市内涝风险模拟为核心，针对城市路网、地下管网、河网三位一体的水量优化调度数学模型。当前，水量水质联合调度耦合技术普遍采用“松耦合”，即水质、水量模型分离忽视了水质与水量的内在关联；城市内涝涉及城市地块、管网和河道，在进行城市内涝模拟时不能忽视这三者之间的联系，需要建立地块与管网、河道与管网、地块与河道的耦合水动力数学模型。
[0004]水利行业数学模型建模是一个复杂的过程，需要处理和分析大量的基础资料，且不同类型模型都有各自的建模特点。水文模型需要根据下垫面的地理特征划分水文单元；河网模型需要构建河网关系，刻画河槽形状；二维地表水模型需要进行网格剖分；管网模型需要进行管道拓扑关系构建。这些工作都需要在专门的建模工具辅助下才能完成。数据处理和空间拓扑建模完成后，参数调优也是一个重要的建模步骤。仅靠人工方式调优，既耗时又费力，效果也不一定理想。模型计算的结果通常需要以图形甚至视频的方式来展现，没有辅助工具的情况下，很难做出好的展现效果。
[0005]人工智能近些年来已被应用于解决水相关问题中，计算机通过人工智能算法对数学模型自动求解、自动决策，将决策或结论自动传输给上一层或下一层，实现集成化，例如在洪水预报调度系统中，机器学习技术可对当前和历史相似雨洪过程进行实时分析比对，帮助相关人员了解当前防洪形势，制定洪水调度方案；基于人工智能的图像处理技术可应用于实时水雨情的监视预警中，它利用不同的信息处理方法、智能算法与高级模式识别技术，将例如位移、渗流、水质、水量等信息要素实时反馈并发出预警信号，以帮助人们及时掌握水雨情信息。
[0006]然而，当前大数据、人工智能还缺少在水利工程上的深入应用，尤其是大数据、机
器学习和数学模型紧密耦合的技术鲜见应用，目前智慧水利、智慧水务等领域中的应用多是依靠知识、经验的数字化过程，缺乏将先进技术融合之后的深度应用。
[0007](1)传统的数据处理工具和技术对水利数据的分析处理工作量大、效率低，已经逐渐不能满足当前水管理的行业需要，尤其在应对暴雨洪水、城市内涝、突发水环境污染等应急事件时，对历史数据的快速提取与分析、对企业排污、管网、河道水质数据的相关性分析、对实时降雨和历史雨洪相似性的分析等等的响应要求非常高，直接关系到领导应对突发事件的效率和决策的科学性，更是直接关系到人民群众的生命和财产安全。
[0008](2)在与信息化结合的过程中，数学模型的选取与构建还没有统一的国家和行业标准。业务系统需要进行更新时，旧系统中的模型往往难以迁移和集成。而且其他系统需要使用相同的模型时，也难以集成已有系统中的模型。这些模型就像孤岛，只在特定的业务系统内起作用，同时也只能解决单一特定的问题，即模型“松耦合”。其它系统想要使用同一个模型，除了手动把模型内置于系统中，就是需要额外的开发工作把原来模型通过技术手段包装或改造以便于调用。部分数学模型，比如水动力模型，往往需要大量的计算资源，甚至需要集群环境来支撑模型运行。在系统利用率不是很高时，为这些模型投资建设的计算资源则会闲置，造成很大的浪费。此外，传统的模型构建过程繁杂，没有同一标准的建模工具，致使业务人员工作量大，但效率低下，在应对突发水安全水环境事件时，甚至无法及时应对。
[0009](3)人工智能等技术在水利行业中的应用仅处于初级阶段，还未实现与大数据、数学模型等技术的深度融合。水循环领域业务范围广、监测指标繁多，不同业务领域数据的规律和相关性极其复杂，靠人为或常规的技术很难完成这些工作，效率低下，甚至根本找不到问题的本质。

技术实现思路

[0010](一)要解决的技术问题
[0011]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种城市水务智慧化处理方法及系统。
[0012](二)技术方案
[0013]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0014]第一方面，本专利技术实施例提供一种城市水务智慧化处理的方法，包括：
[0015]S1、获取预先设定区域的涉水信息；
[0016]所述预先设定区域的涉水信息包括：用于水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水生态模型、水压模型、水动力模型、水环境模型中任一模型进行处理所需的数据信息和预先设定区域内闸阀调动规则、降雨量、抢险应急队伍网络负责人联系信息、与所述降雨量相同区域产生的洪水内涝及损失情况信息以及用水量、排水量、河道生态基流信息；
[0017]S2、基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息、预先获取的人为活动信息和预先设定的水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水生态模型、水压模型、水动力模型、水环境模型建立地表地下一体化的数学模型；
[0018]所述地表地下一体化的数学模型为包括所述预先设定的水文模型、水力模型、管
网模型、水工调度模型、水质模型、水压模型、水生态模型、水动力模型、水环境模型的功能；
[0019]S3、基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息，采用大数据技术对所述地表地下一体化的数学模型进行参数自动率定处理，并获取第一地表地下一体化的数学模型；
[0020]所述第一地表地下一体化的数学模型为经过大数据技术对地表地下一体化的数学模型参数率定处理后且经过预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息验证准确率满足预先设定值的地表地下一体化的数学模型；
[0021]S4、采用所述第一地表地下一体化的数学模型针对所述预先设定区域的涉水信息进行处理获取相应的处理结果；
[0022]所述处理结果包括：基于所述涉水信息分别采用水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水压模型、水生态模型、水动力模型、水环境模型处理的结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市水务智慧化处理的方法，其特征在于，包括：S1、获取预先设定区域的涉水信息；所述预先设定区域的涉水信息包括：用于水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水生态模型、水压模型、水动力模型、水环境模型中任一模型进行处理所需的数据信息和预先设定区域内闸阀调动规则、降雨量、抢险应急队伍网络负责人联系信息、与所述降雨量相同区域产生的洪水内涝及损失情况信息以及用水量、排水量、河道生态基流信息；S2、基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息、预先获取的人为活动信息和预先设定的水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水生态模型、水压模型、水动力模型、水环境模型建立地表地下一体化的数学模型；所述地表地下一体化的数学模型为包括所述预先设定的水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水压模型、水生态模型、水动力模型、水环境模型的功能；S3、基于预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息，采用大数据技术对所述地表地下一体化的数学模型进行参数自动率定处理，并获取第一地表地下一体化的数学模型；所述第一地表地下一体化的数学模型为经过大数据技术对地表地下一体化的数学模型参数率定处理后且经过预先设定区域的预设历史时间段的涉水信息验证准确率满足预先设定值的地表地下一体化的数学模型；S4、采用所述第一地表地下一体化的数学模型针对所述预先设定区域的涉水信息进行处理获取相应的处理结果；所述处理结果包括：基于所述涉水信息分别采用水文模型、水力模型、管网模型、水工调度模型、水质模型、水压模型、水生态模型、水动力模型、水环境模型处理的结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：S11、采用预先设定的感知设备，采集相应的监控数据，并将所述监控数据发送至预先设定的模型云平台大数据中心；S12、所述预先设定的模型云平台大数据中心针对所述监控数据和预存信息进行提取处理获取所述涉水信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先设定区域的涉水信息包括：DEM高程、水系、水环境、水工设施、桥涵、下凹地、下垫面、管网、降雨量、客水、排水、闸阀调动规则、抢险应急队伍网络负责人、与所述降雨量相同区域产生的洪水内涝及损失情况信息以及用水量、排水量、河道生态基流信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：S5、针对所述预先设定区域的涉水信息，获取预先设定区域内所产生的洪水内涝及损失信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S5具体包括：S51、针对所述预先设定区域的涉水信息采用预先设定的算法，获取与所述预先设定区域的涉水信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂发二，洪凯，李宏宏，黄增玉，
申请(专利权)人：浙江贵仁信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：