【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息化水务管理，具体涉及一种城市排水系统在线模型集成的实现方法。
技术介绍
1、目前，全世界范围内的管网水力模型以传统的离线水力模型为主，即以某一特定时段(一般为1周)的管网状态为依据建立并进行校核。但排水管网的运行实际上是持续动态的，而离线模型无法适应管网运行状态的实际变化，只能通过定期或不定期重新建模和校核的方式予以弥补，灵活性很差；另一方面，离线模型的维护更新专业化要求高、难度大，而排水企业在水力模型领域的技术力量相对薄弱，模型的维护更新难度大成为供水企业普遍的痛点和瓶颈，也是目前排水管网模型进行深度应用面临的普遍性问题。
2、随着目前物联网传感监测、数据通信传输等前沿技术的飞速发展，排水管网系统的运行状态监测大数据积累日趋丰富，然而，由于缺乏与专业结合的监测数据分析与挖掘技术，难以发挥海量监测大数据在实际运行管理中的作用，亟待探索利用海量管网监测大数据的方法技术，推动排水系统管理向精细化智能化的发展。一方面，随着城镇化的快速推进，尤其是城乡一体化发展，城镇排水管网系统规模不断增大，管网结构日趋复杂，建模难度加大；另一方面，智慧水务建设在排水行业的逐步普及将对管网模型的实时性、精确度等提出更高的要求。综上所述，传统的排水管网校核技术存在实时性差、精度低等瓶颈问题，已不能满足排水行业在内涝防治、管网运维、管线优化更新改造等方面对模型提出的精细化、智能化等技术需求。
3、现有的模型搭建分为准备阶段、构建阶段、应用阶段三个大阶段，步骤分为问题识别及目标设置、模型选择－〉模型原理、基础资料获取
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种城市排水系统在线模型集成的实现方法，旨在解决现有的模型在搭建的各个步骤中的数据传输均是通过离线方式进行传输，前面步骤的数据发生变化，后续步骤需要进行相应地进行修改，导致建模过程较为繁琐，存在的计算效率低、实时性差、人工依赖强、智能化低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种城市排水系统在线模型集成的实现方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立基于地理信息系统的排水管网动态分析系统及模型数据库；
5、步骤1.1：建立包括排水系统动态数据库与排水系统动态数据采集分析系统的排水管网动态分析系统，其中，排水系统动态数据库包括厂站设施数据库、管网设施数据库、河道设施数据库、面源排水用户数据库与监测数据库；排水系统动态数据采集分析系统包括数据采集终端和网页端数据分析平台，数据采集终端实时在线采集数据更新至排水系统动态数据库，网页端数据分析平台实时在线查看数据采集终端采集的数据，在网页端数据分析平台点击查看数据，进行数据的展示分析；
6、步骤1.2：动态更新模型数据库，通过排水系统动态数据库将数据在线传输至模型数据库，从而实现的模型数据库随着排水系统动态数据库的更新而更新；其中，模型数据库包括管网数据库、降雨数据库、地形/地面高程数据库、现状下垫面数据库、现状河网数据库和实测数据库；
7、步骤2：在线管网模型计算引擎布设，通过计算引擎进行模型运算；
8、步骤3：建立在线模型运行后台，通过在线模型运行后台将模型数据库中的数据进行校验，输出模型结果；
9、步骤4：建立模型在线系统，通过模型在线系统实现用户与城市排水系统在线模型的交互。
10、进一步地，在所述步骤1.2中，排水系统动态数据库将数据同步更新至模型数据库，排水系统动态数据库与模型数据库构建对映映射关系，同时在网页端数据分析平台设置自动数据转换脚本，实时将排水系统动态数据库数据样式转为模型数据库样式并存储至模型数据库。
11、进一步地，在所述步骤1.2中，管网数据库包括检查井、排水管/渠与管网中的水工构筑物；地形/地面高程数据库包括项目范围内地形点或栅格文件；降雨数据库包括历史实测降雨数据、短历时降雨、实测降雨/雷达预报降雨；现状下垫面数据库包括现状用地图、现状排水分区、污水量相关数据与现状高架位置；现状河网数据库包括河道位置数据、河道断面数据、河道摩阻系数、河道蓝线和河堤、湖泊容量及深度和水面面积、湖泊湖底地形图、河道河底地形图与河道上水工构筑物；实测数据库包括历史积水点数据、污水厂进水流量、污水厂出水流量、污水厂污水浓度、居民污水数据、企业污水数据、河湖水质数据与面源污染物数据。
12、进一步地，检查井包括：检查井系统类型、xy坐标、检查井面积、地面高程与井底高程；排水管/渠包括：管线类型、上下游节点编号、管道形状、管道直径或渠道宽度/高度、粗糙系数；管网中的水工构筑物包括：堰、水泵、截流井、调蓄池与拍门，其中，堰包括：上下游节点、堰类型、堰顶高程、堰顶宽度、流量系数，水泵包括：水泵类型、水泵系统类型、集水池尺寸、上下游节点、水泵流量—扬程曲线、起泵水位、关泵水位、加速延迟时间、减速延迟时间，水泵站：调度规则，调蓄池包括：xy坐标、地面高程、池底高程、水位/面积关系曲线，截流井包括：xy坐标、井底高程、截流井溢流水位、井面高程，虹吸管包括：管顶高程、管径、拱顶高程、出口高程、虹吸起始水位、堰排放系数、虹吸管排放系数，拍门包括：上下游节点、底高程、直径；历史实测降雨数据为典型年全年降雨数据或几个月的历史降雨数据；短历时降雨为当地暴雨强度公式；实测降雨/雷达预报降雨为雨量计的实测降雨/雷达预报降雨数据；现状用地图为各个类型建筑的地图；现状排水分区图为划分的汇水区地图；污水量相关数据包括：集水区面积、各集水区人口密度/人数、人口排水当量、排水时变化系数/日变化系数；河道位置数据为河道位置的中心线数据；河道断面数据包括：断面位置和断面数据，其中，断面数据为坐标+高程形式或偏移距+高程形式；河道摩阻系数为河道曼宁系数；河道蓝线和河堤为河道范围及河岸线；河道上水工构筑物包括：桥、堰与闸门，其中，桥包括：上/下游连接断面数据、上/下游桥体断面数据、桥面数据，堰包括：上下游节点、堰类型、堰顶高程、堰顶宽度与流量系数，闸门包括：闸底高程、宽度与开口高度。
13、在步骤2中，在线管网模型计算引擎布设具体为：配置云服务器计算机的操作系统环境，计算引擎运行环境和基础配置文件，将计算引擎程序安装至云服务器计算机，计算引擎部署完成后，模型运算由安装在云服务器计算机的计算引擎进行计算服务。
14、在步骤2中，计算引擎的计算方式为：输入模型input数据，计算引擎获取input数据后，进行运算，运算完成后输出结果output数据，其中，计算引擎内包含模型计算的各种算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，排水系统动态数据库将数据同步更新至模型数据库，排水系统动态数据库与模型数据库构建对映映射关系，同时在网页端数据分析平台设置自动数据转换脚本，实时将排水系统动态数据库数据样式转为模型数据库样式并存储至模型数据库。
3.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，管网数据库包括检查井、排水管/渠与管网中的水工构筑物；地形/地面高程数据库包括项目范围内地形点或栅格文件；降雨数据库包括历史实测降雨数据、短历时降雨、实测降雨/雷达预报降雨；现状下垫面数据库包括现状用地图、现状排水分区、污水量相关数据与现状高架位置；现状河网数据库包括河道位置数据、河道断面数据、河道摩阻系数、河道蓝线和河堤、湖泊容量及深度和水面面积、湖泊湖底地形图、河道河底地形图与河道上水工构筑物；实测数据库包括历史积水点数据、污水厂进水流量、污水厂出水流量、污水厂污水浓度、居民污水数据、企业污水
4.根据权利要求3所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，检查井包括：检查井系统类型、XY坐标、检查井面积、地面高程与井底高程；排水管/渠包括：管线类型、上下游节点编号、管道形状、管道直径或渠道宽度/高度、粗糙系数；管网中的水工构筑物包括：堰、水泵、截流井、调蓄池与拍门，其中，堰包括：上下游节点、堰类型、堰顶高程、堰顶宽度、流量系数，水泵包括：水泵类型、水泵系统类型、集水池尺寸、上下游节点、水泵流量—扬程曲线、起泵水位、关泵水位、加速延迟时间、减速延迟时间，水泵站：调度规则，调蓄池包括：XY坐标、地面高程、池底高程、水位/面积关系曲线，截流井包括：XY坐标、井底高程、截流井溢流水位、井面高程，虹吸管包括：管顶高程、管径、拱顶高程、出口高程、虹吸起始水位、堰排放系数、虹吸管排放系数，拍门包括：上下游节点、底高程、直径；历史实测降雨数据为典型年全年降雨数据或几个月的历史降雨数据；短历时降雨为当地暴雨强度公式；实测降雨/雷达预报降雨为雨量计的实测降雨/雷达预报降雨数据；现状用地图为各个类型建筑的地图；现状排水分区图为划分的汇水区地图；污水量相关数据包括：集水区面积、各集水区人口密度/人数、人口排水当量、排水时变化系数/日变化系数；河道位置数据为河道位置的中心线数据；河道断面数据包括：断面位置和断面数据，其中，断面数据为坐标+高程形式或偏移距+高程形式；河道摩阻系数为河道曼宁系数；河道蓝线和河堤为河道范围及河岸线；河道上水工构筑物包括：桥、堰与闸门，其中，桥包括：上/下游连接断面数据、上/下游桥体断面数据、桥面数据，堰包括：上下游节点、堰类型、堰顶高程、堰顶宽度与流量系数，闸门包括：闸底高程、宽度与开口高度。
5.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在步骤2中，在线管网模型计算引擎布设具体为：配置云服务器计算机的操作系统环境，计算引擎运行环境和基础配置文件，将计算引擎程序安装至云服务器计算机，计算引擎部署完成后，模型运算由云服务器计算机的计算引擎进行计算服务。
6.根据权利要求5所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，计算引擎的计算方式为：输入模型input数据，计算引擎获取input数据后，进行运算，运算完成后输出结果output数据，其中，计算引擎内包含模型计算的各种算法，只需满足input数据输入要求即可进行计算。
7.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在步骤3中，在线模型运行后台的运行方式具体为：
8.根据权利要求7所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，模型运算之前的数据校验方式为，对输入的input数据进行合规性检查和拓扑关系检查，主要检查内容为检查校验数据的类型和参数以及拓扑关系是否有误。
9.根据权利要求7所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，模型是否报错的校验主要依赖于对模型训练过程中损失函数loss的变化情况进行分析，涉及对模型训练和验证过程中loss的变化进行观察，以此来判断模型是否收敛、是否过拟合、是否欠拟合、或者是否发散，具体可通过以下情况判定：
10.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在步骤4中，模型在线系统包括模型输入界面，模型参数修改界面和模型结果展示界面；模型输入界面为模型范围、模型模拟数据和边界条件数据的输入；模型参数修改界面，用于模型数据的校...
【技术特征摘要】
1.一种城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，排水系统动态数据库将数据同步更新至模型数据库，排水系统动态数据库与模型数据库构建对映映射关系，同时在网页端数据分析平台设置自动数据转换脚本，实时将排水系统动态数据库数据样式转为模型数据库样式并存储至模型数据库。
3.根据权利要求1所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，在所述步骤1.2中，管网数据库包括检查井、排水管/渠与管网中的水工构筑物；地形/地面高程数据库包括项目范围内地形点或栅格文件；降雨数据库包括历史实测降雨数据、短历时降雨、实测降雨/雷达预报降雨；现状下垫面数据库包括现状用地图、现状排水分区、污水量相关数据与现状高架位置；现状河网数据库包括河道位置数据、河道断面数据、河道摩阻系数、河道蓝线和河堤、湖泊容量及深度和水面面积、湖泊湖底地形图、河道河底地形图与河道上水工构筑物；实测数据库包括历史积水点数据、污水厂进水流量、污水厂出水流量、污水厂污水浓度、居民污水数据、企业污水数据、河湖水质数据与面源污染物数据。
4.根据权利要求3所述的城市排水系统在线模型集成的实现方法，其特征在于，检查井包括：检查井系统类型、xy坐标、检查井面积、地面高程与井底高程；排水管/渠包括：管线类型、上下游节点编号、管道形状、管道直径或渠道宽度/高度、粗糙系数；管网中的水工构筑物包括：堰、水泵、截流井、调蓄池与拍门，其中，堰包括：上下游节点、堰类型、堰顶高程、堰顶宽度、流量系数，水泵包括：水泵类型、水泵系统类型、集水池尺寸、上下游节点、水泵流量—扬程曲线、起泵水位、关泵水位、加速延迟时间、减速延迟时间，水泵站：调度规则，调蓄池包括：xy坐标、地面高程、池底高程、水位/面积关系曲线，截流井包括：xy坐标、井底高程、截流井溢流水位、井面高程，虹吸管包括：管顶高程、管径、拱顶高程、出口高程、虹吸起始水位、堰排放系数、虹吸管排放系数，拍门包括：上下游节点、底高程、直径；历史实测降雨数据为典型年全年降雨数据或几个月的历史降雨数据；短历时降雨为当地暴雨强度公式；实测降雨/雷达预报降雨为雨量计的实测降雨/雷达预报降雨数据；现状用地图为各个类型建筑的地图；现状排水分区图为划分的汇水区地图；污水量相关数据包括：集水区面积、各集水区人口密度/人数、人口排水当量、排水时变化系数/日变化系数；河道位置数据为河道位置的中心线数据；河道断面数据包括：断面位置和断面数据，其中，断...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿鸣，姚远，毛悦婷，平扬，梁骞，杨正泰，徐浩，梁鲁生，
申请(专利权)人：中电建生态环境集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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