雨洪预测调度方法、装置、电子设备和机器可读存储介质与流程

本发明涉及雨洪调度技术领域，尤其是涉及一种雨洪预测调度方法、装置、电子设备和机器可读存储介质。

背景技术：

目前，对于雨洪调度，通常是对雨量大小进行实时的观测，并通过外出巡检路面积水状况，根据雨量大小及路面积水情况进行决策调度。诸如，可以通过管理人员与巡检人员视频通话的方式，临时确定开泵时间。然而，针对诸如大雨、暴雨等雨量较大的情况，可能会由于观测的不准确或者决策的延迟性导致洪水的发生，存在一定的安全风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种雨洪预测调度方法、装置、电子设备和机器可读存储介质，可以预先对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度，避免洪水等涝灾的发生，提升了安全性。

第一方面，本发明提供一种雨洪预测调度方法，方法包括：获取待预测区域降雨前的预测降雨数据；基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量；待排放降雨量包括流入管网和/或河湖的降雨量；基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。

在可选的实施方式中，获取待预测区域降雨前的预测降雨数据的步骤，包括：获取待预测区域的周边预设点位的实测降雨数据；实测降雨数据至少包括雨量、风速和风向；获取通过预先建立的降雨预测模型确定的待预测区域的预测降雨数据；预测降雨数据包括预测降雨时长和预测降雨量。

在可选的实施方式中，基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量的步骤，包括：基于预先建立的暴雨洪水管理模型确定待预测区域的径流系数；基于预测降雨数据、径流系数和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。

在可选的实施方式中，基于预测降雨数据、径流系数和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量的步骤，包括：基于预测降雨数据和径流系数确定流入管网的净雨深；基于净雨深和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。

在可选的实施方式中，基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度的步骤，包括：判断待排放降雨量是否大于管网的第一可蓄水量；如果是，则启动管网对应的泵站，并确定管网对应的泵站的泵站排雨量；判断泵站排雨量是否大于河湖的第二可蓄水量；如果是，则预先开启河湖对应的闸门，以使河湖的可蓄水量大于或等于泵站排水量。

在可选的实施方式中，方法还包括：如果待排放降雨量大于管网的第一可蓄水量，则确定待预测区域的降雨类型为启动泵型降雨；确定开泵时间，并在开泵时间或开泵时间之前启动管网对应的泵站。

在可选的实施方式中，方法还包括：基于预先建立的暴雨洪水管理模型，获取河湖库容曲线；河湖库容曲线用于表征河湖可蓄水量与河湖液位的关系；基于监测到的河湖的当前液位和河湖库容曲线，确定河湖的第二可蓄水量。

第二方面，本发明提供一种雨洪预测调度装置，装置包括：数据获取模块，用于获取待预测区域降雨前的预测降雨数据；确定模块，用于基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量；待排放降雨量包括流入管网和/或河湖的降雨量；调度模块，用于基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现前述实施方式任一项的雨洪预测调度方法。

第四方面，本发明提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项的雨洪预测调度方法。

本发明提供的雨洪预测调度方法、装置、电子设备和机器可读存储介质，该雨洪预测调度方法首先获取待预测区域降雨前的预测降雨数据，然后基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量，其中，待排放降雨量包括流入管网和/或河湖的降雨量，最后基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。上述方式通过获取待预测区域降雨前的预测降雨数据，可以在诸如大雨、暴雨等情况的实际发生前进行降雨的预测，并通过预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量进行对比，针对性的对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。由于在发生降雨前进行了相应的调度，从而可以在实际发生降雨，尤其是大雨或暴雨时，可以预先对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度，避免洪水等涝灾的发生，提升了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种雨洪预测调度方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种具体的预先建立的暴雨洪水管理模型的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种雨洪预测调度装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为便于理解，首先对本发明实施例提供的一种雨洪预测调度方法进行详细说明，参见图1所示的一种雨洪预测调度方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤s102至步骤s106：

步骤s102，获取待预测区域降雨前的预测降雨数据。

考虑到天气预报是针对的是区一级的气象信息，其信息针对小区域范围内的气象具有不准确性。而区内的不同小区域可能存在不同的天气状况，由于是针对大雨、暴雨的情况。因此，本实施例的待预测区域可以为区级以内的小范围区域，诸如可以为10平方公里左右的区域，具体面积也可以根据实际情况进行选择。预测降雨数据也即针对待预测区域的降雨预测数据，诸如包括降雨的开始时间、持续时间、雨量大小等。降雨数据的预测通过预先训练的模型确定，在下述具体实施方式中进行详细介绍。

步骤s104，基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量。

在具体实施时，上述预先建立的暴雨洪水管理模型，可以选用swmm(stormwatermanagementmodel，暴雨洪水管理模型)，通过对该模型进行训练，得到预先建立的暴雨洪水管理模型。该模型可以用于降雨相关信息的查询及预测。可以理解的是，当雨量较大时，地面的雨水需要通过管网进行排放，而排雨管网的可蓄水量有限，当排雨管网的可蓄水量小于实际排放时，为了保证不会由于排雨不及时造成洪水等涝灾，还可以进一步排入河湖。因此，上述待排放降雨量包括流入管网和/或河湖的降雨量。

步骤s106，基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。

在实际应用中，管网可能存在一定的存水，因此管网的第一可蓄水量为管网的总蓄水量减去当前的存水量，如果待排放降雨量大于管网的第一可蓄水量，则需要将待排放降雨量进一步排入河湖。因此，可以进一步确定河湖的第二可蓄水量，如果第二可蓄水量无法容纳由管网对应的泵站排出的最小排水量，则需要提前开启河湖对应的闸门，以便雨水可以顺利排出，不会造成路面大量积水，导致洪水等涝灾等发生。

本发明实施例提供的雨洪预测调度方法，通过获取待预测区域降雨前的预测降雨数据，可以在诸如大雨、暴雨等情况的实际发生前进行降雨的预测，并通过预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量进行对比，针对性的对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。由于在发生降雨前进行了相应的调度，从而可以在实际发生降雨，尤其是大雨或暴雨时，可以预先对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度，避免洪水等涝灾的发生，提升了安全性。

由于目前根据天气预报获取的降雨信息，范围较广，且预报精度较低，无法实现较小区域降雨的准确预测。因此，本实施例首先获取待预测区域降雨前的预测降雨数据，待预测区域参见上述步骤s102的介绍，此处对获取的预测降雨数据进行详细说明。在一种实施方式中，可以获取待预测区域的周边预设点位的实测降雨数据，进而获取通过预先建立的降雨预测模型确定的待预测区域的预测降雨数据。其中，待预测区域的周边预设点位诸如可以包括待预测区域周边八个方向(东、东南、南、西南、西、西北、北、东北)，实测降雨数据至少包括雨量、风速和风向，诸如可以为上述预设点位5-10km处设置的雨量、风力、风速传感设备实时采集的雨量、风力和风速数据。预先建立的降雨预测模型可以为通过算法训练的图像采集设备(诸如摄像头)，在具体实施时，可以是摄像头通过图片识别进行自训练学习，通过各个方向所设置的监测点位上传的拍摄图片与研究区域降雨状况对比，形成各个方向点位的数据(包括影像数据和数字信号)与研究区域降雨状况一一对应，经过一到两年的摄像头自学习，以完善摄像头资料学习库。因此，当需要对当前的待预测区域的降雨数据进行预测时，摄像头可以根据当前采集的图像及周边点位采集的雨量、风力、风速数据，进行降雨数据的预测。获取的预测降雨数据可以包括预测降雨时长和预测降雨量，进一步，还可以包括降雨开始时间。通过该方式对待预测区域(也可以是研究区域)进行降雨预测，相较于需要对雷达反射图、云图等需要较强专业性的图，可以更加直观，且易读性较高。

上述基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量时，可以包括以下步骤1和步骤2：

步骤1，基于预先建立的暴雨洪水管理模型确定待预测区域的径流系数。通过预先建立的暴雨洪水管理模型，输入研究区域的地块性质、预测的降雨过程线，可以输出泵站集水区域的径流系数，从而得出所降雨水流入雨水管网的雨水量。暴雨洪水管理模型诸如可以包括管网分布、雨量指示、河湖分布等信息，参见图2所示，图中线条构成的网格为管网分布，图中右上角的小标识为雨量指示，图中左下角的有三角形构成的连续走向线条为河湖分布。

上述地块性质诸如可以包括农用地、工业用地、未利用地等，预测的降雨过程线用于表征降雨量随时间变化的状态，径流系数为任意时段内径流深度r与同时段内降水深度p之比。

步骤2，基于预测降雨数据、径流系数和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。在具体实施时，可以包括以下步骤2.1和步骤2.2：

步骤2.1，基于预测降雨数据和径流系数确定流入管网的净雨深。为便于理解，通过具体示例进行说明。当获取的预测降雨数据中确定此次降雨时间为6h，降雨量为100mm，可以确定该次降雨为暴雨或大暴雨，此时需要对相应的泵站或河湖闸门进行预先调度。如果获取的待预测区域为工业用地，则通过暴雨洪水管理模型可以计算得出该区域径流系数为0.85，则可以确定净雨深为0.85*100mm＝85mm。

步骤2.2，基于净雨深和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。在一种实施方式中，上述获取的工业用地的区域面积为10平方公里，当降雨较急时，受雨水管网内部阻力影响，雨水可能无法及时流入雨水管网，此时会在路面形成积水，因此需要通过管网等进行排水，该区域需要进行排放的待排放降雨量为85mm*10平方公里＝850000m³。

进一步，基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度时，可以判断待排放降雨量是否大于管网的第一可蓄水量，如果大于，则启动管网对应的泵站，并确定管网对应的泵站的泵站排雨量，进而判断泵站排雨量是否大于河湖的第二可蓄水量，如果大于，则预先开启河湖对应的闸门，以使河湖的可蓄水量大于或等于泵站排水量。

在具体实施时，可以根据降雨量大小以及管网当前可蓄水量进行降雨类型分类，可分为不启动泵型降雨和启动泵型降雨。如果待排放降雨量大于管网的第一可蓄水量，则确定待预测区域的降雨类型为启动泵型降雨，确定开泵时间，并在开泵时间或开泵时间之前启动管网对应的泵站。反之，则为不启动泵型降雨。不启动泵类型降雨也即此次降雨流入管网总量小于管网当前可蓄水量，无需启动泵站。

进一步，当降雨类型为不启动泵型降雨时，还可以根据河湖在线水质监测仪采集的水质数据选择延缓开泵或者不开泵，如若检测到水质较差，不能承载泵站排水水质和水量时，可以选择将管网中水体排至污水处理厂进行处理；如若水质数据较好，可承载部分管网水体排入时，可分时分批排入。当降雨类型为启动泵型降雨时，为避免城市内涝，应预先确定开泵时间，并最晚在确定的开泵时间进行开泵。

如若确定上述降雨类型为启动泵型降雨时，还可以进一步确定河湖的第二可蓄水量，以便对河湖对应的河湖闸门进行调度。在具体实施时，可以首先基于预先建立的暴雨洪水管理模型，获取河湖库容曲线，进而基于监测到的河湖的当前液位和河湖库容曲线，确定河湖的第二可蓄水量。其中，河湖库容曲线用于表征河湖可蓄水量与河湖液位的关系，可以输入河湖地形数据至预先建立的暴雨洪水管理模型，得到河湖总蓄水量和河湖库容曲线。然后通过液位传感器实时监测河湖的当前液位，以及模型确定的河湖库容曲线，可得到当前液位下管网已有水量和当前河湖可蓄水总量。进而可以根据泵站总排水量结合当前河湖可蓄水量，实现河湖闸坝的启闭，当泵站总排水量大于河湖可蓄水量时，可提前进行开闸防水，使河湖可蓄水量大于等于泵站排水量；当泵站总排水量小于等于河湖可蓄水量时，可以不开启闸门。

诸如，上述示例中，如若管网总蓄水量300000立方米，当前可蓄水量100000立方米，而待排放降雨量为850000m³>当前可蓄水量100000m³，则为启动泵型降雨。若降雨过程线中前5min降雨产生径流100000m³，则最晚开泵时间为降雨事件发生后5min。若泵站所排入的河湖总蓄水量3000000m³，当前水位2.2m，根据河湖库容曲线，可确定当前河湖可蓄水量为700000m³，由于700000<(850000-100000)，则河湖可蓄水量小于泵站最小排水量，则需要提前开启河湖闸门将液位降到使得河湖可蓄水量等于泵站最小排水量的液位。

此外，如果确定为启动泵型降雨时，且降雨较急时，则可能会产生路面积水，因此本实施例在降雨较急时，可以根据路面积水实时情况，对多个泵站进行调度，以便增加开泵数量，进行有效的排水。

对于上述雨洪预测调度方法，本发明还提供了一种雨洪预测调度装置，参见图3所示，该装置主要包括以下部分：

数据获取模块302，用于获取待预测区域降雨前的预测降雨数据；

确定模块304，用于基于预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量；待排放降雨量包括流入管网和/或河湖的降雨量；

调度模块306，用于基于待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量，对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。

本发明实施例提供的雨洪预测调度装置，通过获取待预测区域降雨前的预测降雨数据，可以在诸如大雨、暴雨等情况的实际发生前进行降雨的预测，并通过预测降雨数据和预先建立的暴雨洪水管理模型确定待排放降雨量、管网的第一可蓄水量和河湖的第二可蓄水量进行对比，针对性的对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度。由于在发生降雨前进行了相应的调度，从而可以在实际发生降雨，尤其是大雨或暴雨时，可以预先对管网对应的泵站和/或河湖对应的闸门进行调度，避免洪水等涝灾的发生，提升了安全性。

在一种实施方式中，上述数据获取模块302，还用于获取待预测区域的周边预设点位的实测降雨数据；实测降雨数据至少包括雨量、风速和风向；获取通过预先建立的降雨预测模型确定的待预测区域的预测降雨数据；预测降雨数据包括预测降雨时长和预测降雨量。

在一种实施方式中，上述确定模块304，还用于基于预先建立的暴雨洪水管理模型确定待预测区域的径流系数；基于预测降雨数据、径流系数和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。

在一种实施方式中，上述确定模块304，还用于基于预测降雨数据和径流系数确定流入管网的净雨深；基于净雨深和待预测区域的区域面积确定待排放降雨量。

在一种实施方式中，上述调度模块306，还用于判断待排放降雨量是否大于管网的第一可蓄水量；如果是，则启动管网对应的泵站，并确定管网对应的泵站的泵站排雨量；判断泵站排雨量是否大于河湖的第二可蓄水量；如果是，则预先开启河湖对应的闸门，以使河湖的可蓄水量大于或等于泵站排水量。

在一种实施方式中，上述装置还包括开泵时间确定模块，用于如果待排放降雨量大于管网的第一可蓄水量，则确定待预测区域的降雨类型为启动泵型降雨；确定开泵时间，并在开泵时间或开泵时间之前启动管网对应的泵站。

在一种实施方式中，上述装置还包括可蓄水量确定模块，用于基于预先建立的暴雨洪水管理模型，获取河湖库容曲线；河湖库容曲线用于表征河湖可蓄水量与河湖液位的关系；基于监测到的河湖的当前液位和河湖库容曲线，确定河湖的第二可蓄水量。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法。

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备100包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线42可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。

处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的雨洪预测调度方法、装置、电子设备和机器可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。