一种基于自然排水分区的排水预测方法和系统技术方案

本申请涉及一种基于自然排水分区的排水预测方法和系统，排水预测方法包括：基于自然排水分区的分布，将目标区域经过逐级递归划分得到M个子排水分区，自然排水分区中的两个不同的子排水分区之间不存在水量的相互输送；获取用于M个输入文件；利用MPI并行应用程序，根据输入文件的数量来配置多个处理器核心，使得各个输入文件分别与对应的处理器核心实现绑定运算；基于M个输入文件，调用对应的各个处理器核心利用MPI并行应用程序执行SWMM模型的并行排水预测分析，其中，各个处理器核心针对对应输入文件的运算时间小于阈值时间，以得到排水预测结果。因此排水预测方法能够缩短排水预测的运算时间，并且还能够用于实时排水预测分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自然排水分区的排水预测方法和系统


[0001]本申请涉及排水预测和分析的
，具体地涉及一种基于自然排水分区的排水预测方法和系统。

技术介绍

[0002]SWMM(storm water management model，雨水管理模型)在世界范围内被广泛用于与雨水径流、合流制管网和污水管网以及其他排水系统相关的规划分析和设计。它可用于评估灰色基础设施雨水控制策略，例如管道和雨水渠等，并且是创建具有成本效益的绿色和灰色混合雨水控制解决方案的有用工具。SWMM旨在帮助支持地方、州和国家雨水管理目标，以减少通过渗透和保留的径流，并帮助减少导致水体受损的排放。SWMM作为成熟的雨水管理模型已被大量商业软件作为排水管网计算的内核进行集成。
[0003]当前的SWMM模型主要运行在单机上，为了提高其计算性能及计算效率，SWMM模型使用了OpenMP（Open Multi
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Processing）并行处理方法进行计算，最大限度的使用单机的计算资源。以本地计算机共12线程为例，当线程数超过8之后，随着线程数的增加，计算效率基本不变甚至会降低，在计算大规模及超大规模管网模型的排水问题时，耗时较长，计算效率较低。在对计算速度要求较高，尤其是在需要实时计算管网排水能力的情况下，SWMM模型的计算效率根本满足不了要求。

技术实现思路

[0004]提供了本申请以解决现有技术中存在的上述问题。
[0005]旨在提供一种基于自然排水分区的排水预测方法和系统，其能够提高SWMM模型的计算效率，缩短计算时间，在计算大规模及超大规模管网模型的排水问题时，仍然能够降低计算耗时，并能够实时计算管网排水能力。
[0006]根据本申请的第一方案，提供了一种基于自然排水分区的排水预测方法。该排水预测方法包括如下步骤。基于自然排水分区的分布，将目标区域经过逐级递归划分得到M个子排水分区，所述自然排水分区中的两个不同的子排水分区之间不存在水量的相互输送。获取所述M个子排水分区的基础资料，并基于此得到用于SWMM模型的M个输入文件。利用MPI（Message passing interface）并行应用程序，根据输入文件的数量来配置多个处理器核心，使得各个输入文件分别与对应的处理器核心实现绑定运算。基于所述M个输入文件，调用对应的各个处理器核心利用MPI并行应用程序执行SWMM模型的并行排水预测分析，其中，各个处理器核心针对对应输入文件的运算时间小于阈值时间，以得到排水预测结果。
[0007]根据本申请的第二方案，提供一种基于自然排水分区的排水预测系统。该排水预测系统包括接口和处理器。所述接口配置为：接收M个子排水分区的基础资料。所述处理器配置为：执行本申请各个实施例的基于自然排水分区的排水预测方法。
[0008]利用根据本申请各个实施例的基于自然排水分区的排水预测方法和系统，首先将目标区域按照逐级递归划分的方式，划分得到M个子排水分区，并分别获取这M个子排水分
区的基础资料，分别得到SWMM模型的M个输入文件，这M个子排水分区不存在水量的相互输送，M个子排水分区之间相互独立，这样有利于各个处理器核心能够分别独立运算各个输入文件。利用MPI并行应用程序将M个输入文件分别绑定处理器核心，所以SWMM模型在进行排水预测的过程中能够明显缩短计算的时间，提高计算效率，有利于在目标区域较大可能包含大规模或者超大规模的管网模型情况下，缩短排水预测的时间。可以根据运算时间的要求，来逐级递归划分目标区域，运算时间能够达到数十秒的时间间隔，有利于实时计算管网排水能力。
附图说明
[0009]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
[0010]图1示出根据本申请实施例的基于自然排水分区的排水预测方法的流程图；图2示出根据本申请实施例的相互独立的M个输入文件的示意图；图3示出根据本申请实施例的M个输入文件分别与对应的处理器核心绑定的示意图；图4示出根据本申请另一实施例的基于自然排水分区的排水预测方法的流程图；图5示出根据本申请实施例的目标区域逐级递归划分的示意图；以及图6示出根据本申请实施例的基于自然排水分区的排水预测系统的结构图。
具体实施方式
[0011]为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。
[0012]本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。本申请中使用的“A以上”包含A及比A大的数，使用的“B以下”不包含B而仅包含比B小的数。本申请中结合附图所描述的方法中各个步骤的执行顺序并不作为限定。只要不影响各个步骤之间的逻辑关系，可以将数个步骤整合为单个步骤，可以将单个步骤分解为多个步骤，也可以按照具体需求调换各个步骤的执行次序。
[0013]图1示出根据本申请实施例的基于自然排水分区的排水预测方法的流程图。在步骤101，基于自然排水分区的分布，将目标区域经过逐级递归划分得到M个子排水分区，所述自然排水分区中的两个不同的子排水分区之间不存在水量的相互输送。城市的排水系统用于对雨水进行收集、输送和排放。自然排水分区的分布为按照自然地理成分将城市的排水系统划分得到的若干个不同的排水区的分布，两个不同的排水分区之间不存在水量的相互输送。基于自然排水分区的分布，目标区域经过逐级递归划分，使得目标区域内的排水系统划分得到较小的子排水分区，每个子排水分区之间不存在水量的相互输送。可以根据需要
进行划分，以得到不同层级的子排水分区，比如可以划分到住宅小区的层级，还可以划分到楼的层级。如果两个子排水分区分别是A楼和B楼，即使A楼和B楼只相隔一条街道，但是由于A楼和B楼具有各自独立的排水管网，水量不交互，所以A楼和B楼可以分别是不同的子排水分区。这样，以便后续通过各个处理器核心分别对各个输入文件进行运算，提高处理速度，以便输出用户感兴趣的子排水分区或排水设施的排水预测结果。
[0014]在步骤102，获取所述M个子排水分区的基础资料，并基于此得到用于SWMM模型的M个输入文件。子排水分区的基础资料包括子排水分区内的排水设施的参数。在一些实施例中，子排水分区的基础资料包括M个子排水分区的排水设施的几何参数和物理属性参数，排水设施可以包括检查井、管道、节点（管路的分支点或交汇点）和子汇水区等，以管道为例，几何参数可以包括管道的管道断面尺寸和底高程等，物理属性参数包括粘度、水头和/或水深等。图2示出根据本申请实施例的相互独立的M个输入文件的示意图。在图2所示的示例中，SWMM模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自然排水分区的排水预测方法，其特征在于，包括：基于自然排水分区的分布，将目标区域经过逐级递归划分得到M个子排水分区，所述自然排水分区中的两个不同的子排水分区之间不存在水量的相互输送；获取所述M个子排水分区的基础资料，并基于此得到用于SWMM模型的M个输入文件；利用MPI并行应用程序，根据输入文件的数量来配置多个处理器核心，使得各个输入文件分别与对应的处理器核心实现绑定运算；基于所述M个输入文件，调用对应的各个处理器核心利用MPI并行应用程序执行SWMM模型的并行排水预测分析，其中，各个处理器核心针对对应输入文件的运算时间小于阈值时间，以得到排水预测结果。2.根据权利要求1所述的排水预测方法，其特征在于，利用MPI并行应用程序，根据输入文件的数量来配置多个处理器核心具体包括：对MPI并行应用程序进行初始化，在编译之后运行时在命令行配置传递参数来指定多个处理器核心的数量并将其传递到MPI并行应用程序中。3.根据权利要求1所述的排水预测方法，其特征在于，各个输入文件分别与对应的处理器核心实现绑定运算具体包括：将指定的多个处理器核心的处理进程进行编号，使得所述M个输入文件与各个进程编号一一对应，对于各个时间步：使得各个处理器核心读取对应的进程编号的输入文件，利用该进程编号对应的进程对输入文件进行处理运算，得到排水预测结果。4.根据权利要求3所述的排水预测方法，其特征在于，所述排水预测方法还包括：接收用户设置的配置文件；对所述配置文件进行识别得到定制化需求；根据用户的定制化需求，使用swmm动态链接库的接口函数，来得到定制化需求相对应的排水预测结果。5.根据权利要求4所述的排水预测方法，其特征在于，根据用户的定制化需求，使用swmm动态链接库的接口函数，来得到定制化需求相对应的排水预测结果具体包括：所述定制化需求包括第一控制条件，所述第一控制条件包括输出对象和输出参数，所述子排水分区包括检查井、管道、节点和子汇水区，所述输出对象包括目标区域的部分检查井、管道、节点和子汇水区或目标区域的所有检查井、管道、节点和子汇水区；将所述输出对象和输出参数与所述进程编号进行匹配；在具有至少两个输出对象的情况下，将swmm动态链接库的对应不同输出参数的接口函数进行重组，以调出所述定制化需求所包括的所有的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘韶鹏，吴连奎，肖捷，王浩帅，
申请(专利权)人：北京云庐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：