一、產(chǎn)品概述

洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)是以實時雨水情信息的采集、存儲和管理為基礎(chǔ)，構(gòu)建各類水文預(yù)報方案，運用水文業(yè)務(wù)模型和計算機(jī)技術(shù)并結(jié)合專家經(jīng)驗進(jìn)行預(yù)報和調(diào)度，服務(wù)于防汛抗旱的信息化服務(wù)平臺，系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提高洪水作業(yè)預(yù)報的精度、時效性和預(yù)見期，為防洪調(diào)度提供更加科學(xué)、快捷、有效的支撐服務(wù)。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)主要采用三層架構(gòu)設(shè)計，層次和邏輯清晰，降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的成本，同時提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。其中表示層向用戶提供豐富、靈活和交互的操作頁面，表示層采用插件的形式進(jìn)行開發(fā)，能夠根據(jù)用戶的實際需求靈活配置用戶所需的功能模塊。業(yè)務(wù)邏輯層實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的核心層，業(yè)務(wù)邏輯層針對不同的業(yè)務(wù)功能以組件式的方式開發(fā)，如數(shù)據(jù)時段化處理組件、面雨量計算組件、預(yù)報計算組件、水庫調(diào)洪組件、預(yù)報模型組件等等，降低各個模塊之間的耦合度，提高業(yè)務(wù)模塊的復(fù)用性。數(shù)據(jù)訪問和存儲層通過使用腳本語言或編程語言提供對數(shù)據(jù)的簡化編程訪問。以接口的形式進(jìn)行開發(fā)，通過配置文件進(jìn)行配置使系統(tǒng)能夠兼容SQL Server、Oracle等多種數(shù)據(jù)庫。

三、產(chǎn)品功能

基礎(chǔ)信息

基礎(chǔ)信息模塊實現(xiàn)對洪水預(yù)報系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)信息的查詢和維護(hù)，為系統(tǒng)運行提供數(shù)據(jù)支撐。該模塊由站點管理、水庫管理、未來降雨、水位流量關(guān)系四個部分組成。

圖 測站管理

數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)從實時數(shù)據(jù)庫中提取雨水情資料，并按預(yù)報方案的時段長對數(shù)據(jù)進(jìn)行時段化處理，并以圖形和表格的形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)和人工進(jìn)行修正的功能。該模塊由實時數(shù)據(jù)子功能模塊組成。

圖 實時數(shù)據(jù)處理

方案管理

方案管理模塊實現(xiàn)創(chuàng)建預(yù)報方案、查詢修改預(yù)報方案、導(dǎo)入導(dǎo)出預(yù)報方案、歷史資料整理、洪水場次劃分、水文模型方案參數(shù)率定、降雨徑流相關(guān)圖和單位線的率定等功能。該模塊有方案查詢、單站方案、區(qū)域方案、歷史數(shù)據(jù)、方案率定、P+Pa~R制作和單位線率定等功能組成。

圖 方案查詢

預(yù)報作業(yè)

模型預(yù)報功能實現(xiàn)對水文模型和API方案的實時預(yù)報和模擬預(yù)報功能，實現(xiàn)對水庫站的調(diào)洪演算功能，實現(xiàn)對河道站的水位流量轉(zhuǎn)換功能。

圖 模型作業(yè)預(yù)報

預(yù)報成果

預(yù)報成果模塊實現(xiàn)對已保存的預(yù)報成果的查詢、刪除操作，實現(xiàn)對同一預(yù)報斷面不同預(yù)報方案或不同預(yù)報人員預(yù)報結(jié)果的對比，實現(xiàn)對預(yù)報結(jié)果的發(fā)布入庫功能，實現(xiàn)對預(yù)報成果的精度評定且可以查詢方案的各洪水場次的精度評定結(jié)果，實現(xiàn)預(yù)報成果的發(fā)布以及對發(fā)布成果的檢索和評定。該模塊由成果管理、精度評定、成果發(fā)布、成果檢索和成果評定組成。其中成果管理、精度評定的數(shù)據(jù)來源是預(yù)報專用庫，而成果發(fā)布、成果檢索和成果評定的數(shù)據(jù)來源是省局實時數(shù)據(jù)庫。

圖 成果管理

模型管理

模型管理模塊實現(xiàn)對預(yù)報模型的新增、刪除、查詢、導(dǎo)出操作。該模塊由模型管理、模型查詢兩個部分組成。對于常用的預(yù)報模型已經(jīng)內(nèi)置在系統(tǒng)中，所以該模塊基本上可以不用操作。當(dāng)在現(xiàn)有模型接口的基礎(chǔ)上開發(fā)出新的預(yù)報模型時，可以通過此模塊導(dǎo)入到系統(tǒng)中共預(yù)報系統(tǒng)使用。

圖 模型管理

四、平臺特色/功能亮點

流域方案編制的簡易性：系統(tǒng)以概化圖的思想，將集水區(qū)間、入流單元、預(yù)報斷面、河道等節(jié)點以不同的圖形概化成相應(yīng)的節(jié)點控件，通過拖拽各個節(jié)點控件，然后使用連接線對節(jié)點進(jìn)行連接就可以構(gòu)造出流域中各節(jié)點以及各節(jié)點之間的關(guān)系，通過設(shè)置各節(jié)點的屬性可以選擇各節(jié)點采用的預(yù)報模型和河道匯流方式。

兩個自動服務(wù)的簡便性：系統(tǒng)服務(wù)器端采用了預(yù)報數(shù)據(jù)自動處理服務(wù)和自動預(yù)報服務(wù)，預(yù)報數(shù)據(jù)自動處理服務(wù)能夠定時的將實時雨水情數(shù)據(jù)按預(yù)報方案所需的格式進(jìn)行處理入庫，提高預(yù)報作業(yè)的響應(yīng)速度；自動預(yù)報服務(wù)能夠?qū)υO(shè)定的預(yù)報方案按指定的時間間隔進(jìn)行滾動預(yù)報，當(dāng)預(yù)報結(jié)果超出預(yù)警值時能夠及時提醒值班人員注意，給值班人員帶來極大的便利。

預(yù)報作業(yè)的實用性：系統(tǒng)在預(yù)報作業(yè)時能夠一次性同時對多個預(yù)報方案進(jìn)行計算，便于預(yù)報人員進(jìn)行比較分析；在模擬預(yù)報時能夠一次性同時計算多種未來降雨的情況，能夠更好的為決策服務(wù)。

水庫群聯(lián)合調(diào)度時的簡便性：系統(tǒng)在多水庫聯(lián)調(diào)時上游水庫可以調(diào)用水庫默認(rèn)的調(diào)度計劃進(jìn)行自動的調(diào)洪演算；也可以人工在聯(lián)調(diào)時進(jìn)行干預(yù)，可以在人工完成上游水庫調(diào)洪的情況下繼續(xù)下游水庫的調(diào)洪。

五、技術(shù)特點

1)基于DEM高程數(shù)據(jù)的洪水預(yù)報方案的編制：洪水預(yù)報系統(tǒng)中預(yù)報方案是基礎(chǔ)，所以如何能夠快速方便的構(gòu)建預(yù)報方案是洪水預(yù)報系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。預(yù)報方案編制從業(yè)務(wù)內(nèi)容上分為預(yù)報斷面流域邊界的確定、預(yù)報模型選擇、預(yù)報方案編制和模型參數(shù)率定。系統(tǒng)通過DEM高程數(shù)據(jù)提取河網(wǎng)、自動劃分流域邊界并計算該流域的面積；通過在地圖上點選雨量站并采用泰森多邊形法計算雨量站的權(quán)重；通過友好的界面操作完成方案基本信息和方案模型的選擇；采用遺傳算法和不同的目標(biāo)函數(shù)對模型參數(shù)進(jìn)行率定。

2)預(yù)報模型庫的建立：預(yù)報模型采用模塊化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)預(yù)報模型與系統(tǒng)獨立，采用統(tǒng)一的接口進(jìn)行模型的開發(fā)，并使用模型管理功能將預(yù)報模型導(dǎo)入系統(tǒng)中，便于預(yù)報模型的擴(kuò)展和復(fù)用。

3)交互式的預(yù)報作業(yè)：交互式預(yù)報能把過去只能由預(yù)報員人工進(jìn)行的洪水預(yù)報結(jié)果的綜合分析功能納入到系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的一個重要組成部分，能夠使預(yù)報員的專家經(jīng)驗得到充分的發(fā)揮。系統(tǒng)在預(yù)報業(yè)務(wù)的各個環(huán)節(jié)都加入人工交互的操作，如降雨量數(shù)據(jù)交互、預(yù)見期降雨交互、模型參數(shù)交互、次洪單位線交互、水位流量關(guān)系線交互等，交互的方式采用表格、圖形等更加直觀、簡便的方式進(jìn)行。

六、典型案例

1.安徽中小河流預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)

圖 項目主界面圖

2.山東中小河流預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)