CN105159660A - 一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洪水预报远程控制自动计算实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：设计模型接口，包括模型计算流程对外的接口、各模型之间接口；步骤二：对模型进行集成开发；步骤三：设计模型的控制信息，并对控制信息进行存储；步骤四：对远程控制流程进行设计与开发。本发明的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法解决了在浏览器/服务器模式下的模型计算控制与模型状态读写统一操作的问题，解决了在远程跟踪模型计算过程的问题，实现了可动态显示模型计算过程；对所有控制操作命令均可存在，解决了模型计算操作日志存储问题，实现了计算操作可追溯性，便于计算成果跟踪。

Description

一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法

技术领域

本发明涉及洪水预报计算远程控制实现方法，具体涉及一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法。本发明属于洪水预报领域。

背景技术

洪水预报在水库、河道、流域等不同尺度范围均有广泛应用，按照预报计算实现的方式可分为人工干预预报和自动定时预报，由人工干预触发计算的为人工干预预报，为用户提供自选时段及参数选择功能是人工干预洪水预报的基本要求；由***预先设置触发时机，***定时触发计算的为自动定时预报。自动定时预报可满足连续计算要求，具有流域下垫面状况信息连续性、避免前期初始化计算、计算时效性高等优点。因此，自动定时预报在许多洪水预报***中也有体现。但是，目前实现的自动定时预报多数是单机版模式或伪WebService模式，随着网络技术发展，单机版模式已无法满足即时应用及多用户并行操作需求；伪WebService模式下，模型计算与***表达处于分离状态，存在***移植不便、状态变量信息延迟、控制易冲突等风险。由此可见，现有技术在洪水预报方面存在模型和***分离、***部署困难、无法实现多用户远程使用、远程控制不便等技术问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种洪水预报计算控制方法，以解决现有技术在洪水预报方面存在的模型和***分离、***部署困难、无法实现多用户远程使用、不便远程控制等技术问题。

为了实现上述目标，一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：设计模型接口，所述模型接口为各模型之间接口及模型计算流程对外的接口；

步骤二：对模型进行集成开发；

步骤三：设计模型的控制信息，并对控制信息进行存储；

步骤四：对远程控制流程进行设计。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述模型接口包括：模型参数接口、模型初始化方法接口、净雨量计算方法接口、分水源产流计算方法接口、汇流计算方法接口。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述对模型的集成开发指对模型计算引擎进行装配，形成水库洪水预报模型实例。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤2a：添加模型计算引擎组件，并以所述模型计算引擎组件作为类定义模型实例变量；

步骤2b：定义模型计算参数赋值方法；

步骤2c：调用模型实例的初始化方法；

步骤2d：按照计算步长及计算周期要求，依次调用净雨量计算方法、分水源产流计算方法、汇流计算方法；

步骤2e：开发模型计算结果处理方法，完成计算结果存储、跟踪显示任务。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述模型计算参数赋值方法的输入参数为二维数组，二维数组代表各计算单元的模型参数，模型计算参数赋值方法用于对模型参数属性赋值，形成模型实例。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤三中，控制信息采用数据库表进行存储。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤四包括：

步骤4a：对预报参数进行管理；

步骤4b：设置自动定时预报；

步骤4c：进行自动预报。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4a包括：

步骤4a1：读取模型当前状态，若模型处理运行状态，执行步骤4a2；若模型处于关闭状态，则执行步骤4a3；

步骤4a2：停止模型计算，并写入模型状态信息；

步骤4a3：设置方案参数，分方案对各参数管理，达到可满足对各计算单元每一参数设置与修改的要求；

步骤4a4：选择自动预报方案。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4b包括：

步骤4b1：设置自动预报成果名称；

步骤4b2：设置自动预报初始条件。

前述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4c包括：

步骤4c1：启动自动预报；

步骤4c2：读取实测数据，根据模型计算需要，从数据库中读取数据，并置入相应的变量；

步骤4c3：读取模型参数，按照自动预报所选择的计算参数方案读取各计算单元对应的参数，并置入相应的变量；

步骤4c4：调用模型计算，该步骤对模型集成完成的模型实例调用，将实测数据、模型参数变量作为模型输入，启动模型计算；

步骤4c5：存储计算结果，每一计算周期存储对应的计算结果；

步骤4c6：写入模型状态信息，若是第一个周期，写入模型当前运行状态信息，否则跳过本步骤；

步骤4c7：启动下一预报周期，在两预报周期计算之间，若没有停止自动预报，则按照自动预报设定的时间，自动启动下一预报周期，转入步骤4c2；若是停止自动预报，则本次自动预报结束，并写入模型状态信息。

本发明的有益之处在于：本发明的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，解决了在浏览器/服务器模式下的模型计算控制与模型状态读写统一操作的问题，解决了在远程跟踪模型计算过程的问题，实现了可动态显示模型计算过程，对所有控制操作命令均可存储，解决了模型计算操作日志存储问题，实现了计算操作可追溯性，便于计算成果跟踪。

附图说明

图1是本发明一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法的总体流程图；

图2是本发明一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法自动预报计算流程设计图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1所示，本发明基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法结构如图1，自下而上依次包括模型接口设计、模型集成开发、控制信息存储设计与实现、远程控制流程设计与开发。其中，模型接口设计需要完成可满足互联网应用***（InternetApplicationSystem）集成的组件，是远程控制实现的基础，模型开发人员依据所设计的接口完成模型计算引擎开发；模型集成开发是在水库洪水预报应用***开发环境下完成，实现模型与***表达模块无缝对接，是远程控制流畅性的保障；控制信息存储设计与实现需要完成控制信息数据结构设计，是远程控制数据接口；远程控制流程设计与开发完成自动预报计算整体流程设计及开发工作，是远程控制实现的方法轴线。下面对这四个组成部分进行详细说明。

（1）模型接口设计

针对水库洪水预报模型以入库断面水位流量过程关注为主的特点，拟定模型计算流程对外接口，该模型接口包括模型参数接口、模型初始化方法接口、净雨量计算方法接口、分水源产流计算方法接口、汇流计算方法接口，其中模型参数有蒸散发、产流、分水源、汇流等，每一参数均作为模型组件的可读写属性。

模型初始化方法、净雨量计算方法、分水源产流计算方法、汇流计算方法均为组件的公共方法，可供***集成开发调用，各方法接口由***集成人员及模型开发人员共同完成定义。模型初始化方法为无参数函数，需要完成下垫面蓄水容量处理、汇流系数处理、参数检查等初始化工作。净雨量计算方法接口输入参数包括降雨量、蒸发，输出为净雨量；分水源产流计算方法接口输入参数为净雨量，输出为分水源各层的产流量；汇流计算方法接口输入参数包括河段数、基流量、各河段侧向入流量，输出为出口断面（入水库断面）流量。

（2）模型集成开发

模型集成开发是对模型开发人员提供的模型计算引擎进行装配，形成水库洪水预报模型实例。完成模型集成开发均在***集成开发环境中完成，主要步骤如下：

）添加模型计算引擎组件，通过“添加引用”完成，并以该组件作为类定义模型实例变量；

）定义模型计算参数赋值方法，该方法的输入参数为二维数组，分别代表各计算单元的模型参数，该方法任务是完成对模型参数属性赋值；

）调用模型实例的初始化方法；

）按照计算步长及计算周期要求，依次调用净雨量计算方法、分水源产流计算方法、汇流计算方法；

）开发模型计算结果处理方法，完成计算结果存储、跟踪显示等任务。

（3）控制信息存储设计与实现

模型状态信息及触发开关变量是控制信息的基本组成内容，RIA***可极其便利完成对数据库操作，且数据库关系表结构清晰、以记录行形式存储，可满足跟踪模型计算操作需求。因此，控制信息采用数据库表进行存储管理，建立模型运行状态信息表，其主要字段有模型运行开关（启动、停止）时间、开关状态（即对模型的操作指令）、操作人员、指令来源。

控制信息的读写操作均在启动、停止成功后实现，由***开发人员完成模型运行状态信息表读写操作代码开发。

（4）远程控制流程设计与开发

实现远程控制自动预报基本流程由预报参数管理、自动定时预报设置、自动预报加载计算环节组成，各环节处理与开发内容分别如下：

）预报参数管理

预报参数管理模块包括方案参数设置、预报方案选择等内容，该部分模块与人工干预预报相同，方案参数是指各计算单元的蒸散发、产流、分水源、汇流等参数集，每个计算单元可有多套方案参数，水库流域范围内各计算单元方案参数共同构成预报方案参数；***提供多套预报方案供自动预报计算选择。

如图2所示，在预报参数管理阶段，进行方案参数设置前需要确定模型当前状态，代码开发依据的基本流程为：

读取模型当前状态，若模型处理运行状态，执行第部；若模型处于关闭状态，则执行第步；

停止模型计算，并写入模型状态信息，包括操作时间、操作人等信息；

设置方案参数，分方案对各参数管理，达到对各计算单元每一参数设置与修改的要求；

选择自动预报方案，该步骤给定自动预报计算时所采用的参数方案。

）自动定时预报设置

自动定时预报为连续计算，各计算周期（如1小时）成果连续，直至停止自动预报，并共同构成对应计算方案参数为一套计算成果。因此，自动预报计算开始前需设置成果名称，并给定计算初始条件。

可在“自动预报设置”界面中实现自动预报初始降雨状态、成果名称设置、开始自动预报时间设置，实现这些设置要求当前自动预报处于关闭状态，如以上预报参数管理所述；设置完保存时，同时采用当前设置的边界计算一次，并保存结果，***后续自动预报从下一时段开始。

如图2所示，在自动定时预报设置阶段需完成设置自动预报成果名称、设置自动预报初始条件，代码开发依据的基本流程为：

设置自动预报成果名称，成果名称为显示信息，成果编号具有惟一性，由程序内部控制；用户可在现有成果基础上修改，也可重新输入；

设置自动预报初始条件，自动预报初始条件可从数据库中读取，也可人工输入，在后续计算中按照计算时间及计算成果分别赋予相应的初始条件。

）自动预报

执行自动预报需要经过启动自动预报、读取实测数据、读取模型参数、调用模型计算、存储计算结果、写入模型状态信息等阶段，自启动自动预报后各阶段均在服务器端执行，且在每一计算周期完成后，按照设置的计算时间将自动启动下一预报周期计算。

如图2所示，开发自动预报代码依据的基本流程为：

启动自动预报，该接口在客户端实现；

读取实测数据，根据模型计算需要，从数据库中读取基流量、水库当前水位、雨量、蒸发等数据，并置入相应的变量；

读取模型参数，按照自动预报所选择的计算参数方案读取各计算单元对应的参数，并置入相应的变量；

调用模型计算，该步骤对模型集成完成的模型实例调用，将实测数据、模型参数变量作为模型输入，启动模型计算；

存储计算结果，每一计算周期存储对应的计算结果；

写入模型状态信息，若是第一个周期，写入模型当前运行状态信息，否则跳过该步骤；

启动下一预报周期，在两预报周期计算之间，若没有停止自动预报，则按照自动预报设定的时间，自动启动下一预报周期，转入第步；若是停止自动预报，则本次自动预报结束，并写入模型状态信息。

综上所述，本发明的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，可在具备网络条件下灵活实现远程控制计算。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：设计模型接口，包括模型计算流程对外的接口、各模型之间接口；

步骤二：对模型进行集成开发；

步骤三：设计模型的控制信息，并对控制信息进行存储；

步骤四：对远程控制流程进行设计与开发。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述模型接口包括：模型参数接口、模型初始化方法接口、净雨量计算方法接口、分水源产流计算方法接口、汇流计算方法接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述对模型的集成开发指对模型计算引擎进行装配，形成水库洪水预报模型实例。

4.根据权利要求1所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤2a：添加模型计算引擎组件，并以所述模型计算引擎组件作为类定义模型实例变量；

步骤2b：定义模型计算参数赋值方法；

步骤2c：调用模型实例的初始化方法；

步骤2d：按照计算步长及计算周期要求，依次调用净雨量计算方法、分水源产流计算方法、汇流计算方法；

步骤2e：开发模型计算结果处理方法，完成计算结果存储、跟踪显示任务。

5.根据权利要求4所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，所述模型计算参数赋值方法的输入参数为二维数组，二维数组代表各计算单元的模型参数，模型计算参数赋值方法用于对模型参数属性赋值。

6.根据权利要求1所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤三中，控制信息采用数据库表进行存储。

7.根据权利要求1所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤四包括：

步骤4a：对预报参数进行管理；

步骤4b：设置自动定时预报；

步骤4c：进行自动预报。

8.根据权利要求7所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4a包括：

步骤4a1：读取模型当前状态，若模型处理运行状态，执行步骤4a2；若模型处于关闭状态，则执行步骤4a3；

步骤4a2：停止模型计算，并写入模型状态信息；

步骤4a3：设置方案参数，分方案对各参数管理，达到可满足对各计算单元每一参数设置与修改的要求；

步骤4a4：选择自动预报方案。

9.根据权利要求7所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4b包括：

步骤4b1：设置自动预报成果名称；

步骤4b2：设置自动预报初始条件。

10.根据权利要求7所述的一种基于网络的水库洪水预报自动计算远程控制实现方法，其特征在于，步骤4c包括：

步骤4c1：启动自动预报；

步骤4c2：读取实测数据，根据模型计算需要，从数据库中读取数据，并置入相应的变量；

步骤4c3：读取模型参数，按照自动预报所选择的计算参数方案读取各计算单元对应的参数，并置入相应的变量；

步骤4c4：调用模型计算，该步骤对模型集成完成的模型实例调用，将实测数据、模型参数变量作为模型输入，启动模型计算；

步骤4c5：存储计算结果，每一计算周期存储对应的计算结果；

步骤4c6：写入模型状态信息，若是第一个周期，写入模型当前运行状态信息，否则跳过本步骤；

步骤4c7：启动下一预报周期，在两预报周期计算之间，若没有停止自动预报，则按照自动预报设定的时间，自动启动下一预报周期，转入步骤4c2；若是停止自动预报，则本次自动预报结束，并写入模型状态信息。