智慧方案基于ICM水力模型智慧水務(wù)的應(yīng)用與發(fā)展

基于模型的智慧水務(wù)體系及應(yīng)用的展望—海綿城市需要什么樣的智慧水務(wù)體系華霖富水利環(huán)境技某著名企業(yè)竇秋萍基于ICM模型的智慧水務(wù)體系

Mob:

1370

1672489dR

wallingfordworkingwith

water智慧水務(wù)中的模型系統(tǒng)的發(fā)展何為智慧水務(wù)系統(tǒng)?

智慧水務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展階段?

模型系統(tǒng)的發(fā)展階段?

什么樣的團(tuán)隊(duì)更為合適；?

對模型軟件的期望和要求RWallingfordworkingwithwater?

過去、現(xiàn)在、

將來?

點(diǎn)、

面GIS數(shù)據(jù)管理實(shí)時(shí)監(jiān)測模型-排水系統(tǒng)模型決策對應(yīng)的模型?

明白發(fā)生了什么，原因，以及過程（短期&長期）?

知道下一步該做什么決策看得明白Understand

All看得全面（時(shí)、空）

SeeAll知道要做什么，怎么做？Know

How

and

What

to

DoRWallingfordworkingwithwater?離線模型（提前算好的一些結(jié)論），可以回答一些能力方面的問題，比如降雨太大了超出系統(tǒng)承受的范圍；?實(shí)時(shí)模型（一方面，自動(dòng)計(jì)算剛剛發(fā)生過的事件）：結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)，真實(shí)反映問題發(fā)生的過程，有助于了解是怎么回事，真正的知情，進(jìn)一步做到更好的應(yīng)對；?實(shí)時(shí)模型（另一方面，結(jié)合預(yù)報(bào)降雨或預(yù)先制定的策略，計(jì)算未來會(huì)發(fā)生什么，并進(jìn)行預(yù)警）：對未來可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測，和預(yù)警（這是對未來知情）?問題怎么出的，以及發(fā)生的過程：?----是泵站沒有開足、還是某些管道排水能力超標(biāo)、還是降雨太大了超出了系統(tǒng)承受的范圍等（模型來回答的問題）?知道哪里出問題了：比如有些地方積水了（監(jiān)測設(shè)備的作用）但未必知道解決方案實(shí)時(shí)監(jiān)測RWallingfordworkingwithwater但并不知道?問題產(chǎn)生的原因，?以及發(fā)生的過程；?

未來可能發(fā)生什么？?

如果采取某個(gè)策略，會(huì)是什么

效果，是否能解決問題？?

知道重點(diǎn)位置發(fā)生了什么，以及哪些位置發(fā)生了問題，?

確定發(fā)生后應(yīng)對決策?

重點(diǎn)位置發(fā)生了什么?

發(fā)生問題進(jìn)行報(bào)警智慧水務(wù)的發(fā)展階段（非事務(wù)、流程性的）部分知情決策應(yīng)對感知（實(shí)時(shí)監(jiān)測）報(bào)警RWallingfordworkingwithwater?離線模型：提前算好的預(yù)案，幫助決策者更好的決策?實(shí)時(shí)模型：實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的各種策略，結(jié)合預(yù)報(bào)降雨等邊界的輸入，自動(dòng)計(jì)算，比較多種策略達(dá)到的效果，從而輔助決策；?在線模型階段：用來預(yù)演新的決策，看會(huì)有什么效果；?基于感知系統(tǒng)(實(shí)測等）

可以知道?

哪里發(fā)生了問題；

what??基于模型可以繼續(xù)知道：?更為確定發(fā)生問題的原因；why?---離線及實(shí)時(shí)模型?

問題發(fā)生的整個(gè)過程；

how?---實(shí)時(shí)模型（或者在線模型）優(yōu)化調(diào)度（決策人員應(yīng)該如何決策）Whatshould

Ido？?未來還會(huì)發(fā)生什么問題？

When?—實(shí)時(shí)模型輔助決策（常用的預(yù)案，以及臨時(shí)的預(yù)案，會(huì)起到什么效果）What

ifIdothis,whatwill

happen?部分知情與全面知情（感知與模型）SeeAlland

Know

All?有模型結(jié)合各方信息，結(jié)合優(yōu)化算法（優(yōu)化的目標(biāo)和限制條件等）

自動(dòng)提出優(yōu)化調(diào)度方案；?各種要求很高：數(shù)據(jù)、模型要到位，還有結(jié)合優(yōu)化的算法，

包括硬件等；RWallingfordworkingwithwaterRWallingfordworkingwithwater?

什么系統(tǒng)的模型?

污水系統(tǒng)模型（包不包含混接雨水？）?

雨水系統(tǒng)及合流制系統(tǒng)（包不包含二維積水、包不包含河道、包不包含水質(zhì)？）?

什么狀態(tài)的系統(tǒng)；?

現(xiàn)狀還是規(guī)劃改造?

離線模型?

實(shí)時(shí)模型?

在線模型根據(jù)應(yīng)對的問題，確定模型的范圍、規(guī)模實(shí)現(xiàn)模型到什么階段（根據(jù)業(yè)務(wù)來確定）智慧水務(wù)的核心：模型是其中最為核心的部分RWallingfordworkingwithwater 主動(dòng)應(yīng)對、智慧應(yīng)對

ActiveSystemControl復(fù)雜的系統(tǒng)SuDS?旱天污水量冒溢（能力不足、地下水入滲）?污水廠來水量大，其濃度偏低-提質(zhì)增效（地下水入滲，雨污混接）?雨天溢流污染（常發(fā)于合流制系統(tǒng)，或者雨污混接）?一維雨水管網(wǎng)及二維地面積水模型?雨天溢流污染（合流制系統(tǒng)）---一維合流制主干管網(wǎng)系統(tǒng)模型廠站池網(wǎng)一體化調(diào)度—一維污水及合流制管網(wǎng)系統(tǒng)模型合流制調(diào)蓄池調(diào)度系統(tǒng)—減少溢流污染內(nèi)澇預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)首先：基于應(yīng)用來確定幾個(gè)模型RWallingfordworkingwithwater確定模型實(shí)現(xiàn)的階段：以內(nèi)澇為例（思維導(dǎo)圖）在線模型離線模型實(shí)時(shí)模型離線/在線模型實(shí)時(shí)模型離線模型RWallingfordworkingwithwater離線模型離線模型?同時(shí)，

一個(gè)自動(dòng)計(jì)算的預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提前告知可能的問題、風(fēng)險(xiǎn)，?提前測算常見預(yù)案的后果的優(yōu)劣，更加了決策的更多依據(jù)；現(xiàn)狀系統(tǒng)的模型?特殊情況出現(xiàn)時(shí)，能夠快速的進(jìn)行調(diào)整方案的測試；?事故發(fā)生后，能夠重現(xiàn)發(fā)生經(jīng)過，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)；?提前預(yù)備了常見工況的調(diào)蓄池的啟閉策略，是現(xiàn)場工作人員日常操作的基礎(chǔ)規(guī)范在線模型事前、事后的臨時(shí)評估：

ICM

Exchange實(shí)時(shí)模型預(yù)報(bào)預(yù)警、輔助實(shí)時(shí)決策ICMLive離線模型評估策略：

ICMCSO合流制調(diào)蓄池在線調(diào)度系統(tǒng)RWallingfordworkingwithwater智慧水務(wù)中的模型系統(tǒng)的發(fā)展何為智慧水務(wù)系統(tǒng)?

智慧水務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展階段?

模型系統(tǒng)的發(fā)展階段?

對模型軟件的期望和要求?

什么樣的團(tuán)隊(duì)更為合適RWallingfordworkingwithwaterICM

Live

實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)模型系統(tǒng)ICM

離線模型系統(tǒng)二次開發(fā)接口，支持在線模型Info360基于ICM為基礎(chǔ)的智慧水務(wù)體系實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)ExchangeRWallingfordworkingwithwaterICM.

拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)(SWMM）相比于汽車、飛機(jī)（ICM：成熟的商用軟件）--并不僅僅是引擎與引擎+復(fù)雜工具的區(qū)別，引擎與引擎也有巨大的區(qū)別（完整性、計(jì)算能力：大的系統(tǒng)、復(fù)雜的系統(tǒng)）.

Arcgis與其他GIS軟件（SQLServer與Excel&Access).

SWMM+HacRas+……-----------故事（OpenMI-2003）.

增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素、準(zhǔn)確度的下降.

小學(xué)生與大學(xué)生.自行車與飛機(jī)免費(fèi)的模型軟件：靈活、自由等基于SWMM開發(fā)的新老軟件，以及僅僅使用過免費(fèi)的模型軟件開發(fā)的團(tuán)隊(duì)免費(fèi)的模型軟件的耦合RWallingfordworkingwithwater?工作組（云共享：權(quán)限共享、計(jì)算資源共享、數(shù)據(jù)庫共享）?模型項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫管理模式?版本控制，同一網(wǎng)絡(luò)上保存各個(gè)時(shí)期的版本?

ICM

Live

（發(fā)展了40多年年，

VMM）?

ICM

Exchange二次開發(fā)接口?水文、

管網(wǎng)、河道、二維地面積水、

LID、各種設(shè)施的復(fù)雜控制、

水質(zhì)等與一體的模型一體化耦合的模型系統(tǒng)InfoWorks

ICM具備的幾個(gè)特質(zhì)強(qiáng)大而完整的工具，輔助到建模及分析的各個(gè)階段RWallingfordworkingwithwater系統(tǒng)的架構(gòu)系統(tǒng)的擴(kuò)展RWallingfordworkingwithwater系統(tǒng)的架構(gòu)----由公司網(wǎng)絡(luò)與中央服務(wù)器組成的工作組數(shù)據(jù)庫RWallingfordworkingwithwaterLocal

Agent

當(dāng)?shù)氐?/p>

代理系統(tǒng)的架構(gòu)----由公司網(wǎng)絡(luò)與中央服務(wù)器組成的工作組數(shù)據(jù)庫Remote

Agent遠(yuǎn)程代理RWallingfordworkingwithwaterLocal

Agent系統(tǒng)的架構(gòu)----由公司網(wǎng)絡(luò)與中央服務(wù)器組成的工作組數(shù)據(jù)庫RemoteAgentCOORDINATOR遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)員RWallingfordworkingwithwater當(dāng)?shù)氐?/p>

代理?業(yè)主應(yīng)用部門內(nèi)如何優(yōu)化模型管理體系?

共享模型師；?共享模型服務(wù)?建模?更新模型?方案分析系統(tǒng)的架構(gòu)----由公司網(wǎng)絡(luò)與中央服務(wù)器組成的工作組數(shù)據(jù)庫思考題：RWallingfordworkingwithwater?

VMM比利時(shí)環(huán)保署，使用超過20年，改版不下三次；?

泰晤士水務(wù)，

2012年，排水系統(tǒng)CSO預(yù)報(bào)預(yù)警、后續(xù)排水系統(tǒng)運(yùn)維養(yǎng)護(hù)預(yù)警系統(tǒng)；?日本：多地，結(jié)合雷達(dá)預(yù)報(bào)，內(nèi)澇預(yù)警、泵站調(diào)度等；?

上海水務(wù)規(guī)劃院：

2009年，排水系統(tǒng)內(nèi)澇及CSO預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)；?

實(shí)時(shí)模型，不是實(shí)時(shí)計(jì)算的模型，在此基礎(chǔ)上，預(yù)報(bào)預(yù)警的模型；?

流域、排水、洪水及內(nèi)澇，排水系統(tǒng)的運(yùn)維維護(hù)等

ICM的擴(kuò)展—

ICM

Live

自動(dòng)定時(shí)計(jì)算的預(yù)報(bào)預(yù)警模型系統(tǒng)實(shí)時(shí)模型軟件開發(fā)歷史超過30年應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用案例眾多

預(yù)警：比利時(shí)洪水預(yù)警的網(wǎng)上發(fā)布waterinfo.be

workingwithwater

HRWa

inf。rda

n

f

r

系統(tǒng)，成功運(yùn)行超過20年）

workingwithwater

……

r

市及流域?qū)崟r(shí)洪澇預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警：ICM

Live基于城市及流域模型的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警

workingwithwater

結(jié)合預(yù)報(bào)降雨，對各個(gè)位置的未來積水情況的嚴(yán)重程度進(jìn)行推測與預(yù)警

HRWa

inf。rdTreatmentPlantEnergy

ConservationWaterLevelSanitarypumpwellWaterLevelAPumpStation

輔助決策：日本新潟

workingwithwater

實(shí)時(shí)信息將作為集成了

觀測信息和實(shí)時(shí)分析結(jié)

果的傳送內(nèi)容，通過網(wǎng)

站從信息傳輸系統(tǒng)傳送

給相應(yīng)負(fù)責(zé)人。傳送內(nèi)容包含：>

洪水控制>

合流改善>

能量消減

HRWa

inf。rd?不止實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測泵、閘、入流及水位邊界的上傳及更新（juststarting)?

管網(wǎng)是否能夠?qū)崟r(shí)更新（清淤記錄&竣工記錄）?數(shù)據(jù)突發(fā)的缺失、異常?計(jì)算速度、穩(wěn)定性的要求實(shí)時(shí)模型的結(jié)果應(yīng)看和理解實(shí)時(shí)模型系統(tǒng)的結(jié)果應(yīng)支持方便的自動(dòng)的輸出等……?運(yùn)營和維護(hù)的成本非常高實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)要保證應(yīng)對自動(dòng)、實(shí)時(shí)模式下的各種高要求模型要能夠很好的實(shí)時(shí)更新實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)簡單

workingwithwater

實(shí)時(shí)模型系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備的特點(diǎn)—專業(yè)模型師(SHWPDRI)?如果實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建過于復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致：?學(xué)習(xí)成本非常高?預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的最終服務(wù)對象是對模型并不怎么熟悉的業(yè)主部門?實(shí)時(shí)模型如果要和業(yè)主決策平臺(tái)耦合，需要考慮對接數(shù)據(jù)庫

RWa

inf。r?數(shù)據(jù)庫的管理模式，利于長期的統(tǒng)一管理，而不是文件；?支持最大程度的共享：同時(shí)能夠兼容后續(xù)的云共享、云計(jì)算等可能的需求?計(jì)算能力夠強(qiáng)，跑的要快，還要穩(wěn)定；?盡量減少不必要的耦合，

而使用已經(jīng)耦合好的，有多年成功經(jīng)驗(yàn)的模型軟件；?最大程度的享受成熟軟件中引入的先進(jìn)技術(shù)及分析理念；強(qiáng)大、完整的計(jì)算引擎：滿足近期、遠(yuǎn)期擴(kuò)展的要求模型軟件的系統(tǒng)架構(gòu)較先進(jìn)，而不是老化較為成熟的模型軟件智慧水務(wù)系統(tǒng)對模型軟件的幾點(diǎn)要求RWallingfordworkingwithwater智慧水務(wù)中的模型系統(tǒng)的發(fā)展何為智慧水務(wù)系統(tǒng)?

智慧水務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展階段?

模型系統(tǒng)的發(fā)展階段?

對模型軟件的期望和要求?

什么樣的團(tuán)隊(duì)更為合適；RWallingfordworkingwithwater?

智慧水務(wù)的業(yè)主的技術(shù)人員（規(guī)劃人員、水務(wù)技術(shù)人員）?

不是怎么建立模型（數(shù)據(jù)清單）

--你不會(huì)想知道實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備怎么安裝吧?

而是模型什么情況下能夠啟動(dòng)計(jì)算、能夠計(jì)算哪些情景、會(huì)輸出什么結(jié)果、可以怎么用；?

要解決的問題是什么，每一個(gè)問題，對應(yīng)的排水系統(tǒng)是哪些？---確定有多少個(gè)模型；?

確定問題的先后重要順序，確定你希望做到什么階段應(yīng)該了解模型什么內(nèi)容：能夠根據(jù)這些，來確定你到底要什么，要實(shí)現(xiàn)什么?水力、水質(zhì)、設(shè)施啟閉狀態(tài)智慧水務(wù)系統(tǒng)中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注或控制什么：專業(yè)背景的人最為重要、并非軟件開發(fā)人員模型團(tuán)隊(duì)中把控者或者業(yè)主的技術(shù)總工的要求提前算-策略、臨時(shí)算-測算方案、自動(dòng)定時(shí)向后預(yù)報(bào)-預(yù)報(bào)預(yù)警、評估測試后果提前算：找規(guī)律、

定策略；

臨時(shí)算、

評估方案、

心里有底

或經(jīng)驗(yàn)總結(jié)；自動(dòng)

算：預(yù)報(bào)

預(yù)警；水力的結(jié)果：流量、水深、積水過程；水

質(zhì)的結(jié)果：各位置濃度及擴(kuò)散的過程等；以及泵、閘、堰啟閉的過程（根據(jù)預(yù)設(shè)的

規(guī)則）設(shè)計(jì)工

況、典

型情景、

歷史事

件、預(yù)

測事件假設(shè)(設(shè)計(jì)預(yù)報(bào)）及歷史事件RWallingfordworkingwithwater\XX河廠站池（CSO調(diào)蓄池）網(wǎng)一體化調(diào)度系統(tǒng)RWallingfordworkingwithwater?

要解決的問題是什么，每一個(gè)問題，對應(yīng)的排水系統(tǒng)是哪些？

---確定有多少個(gè)模型；?

確定問題的先后重要順序，確定你希望做到什么階段?

不是怎么建立模型（數(shù)據(jù)清單）--你不會(huì)想知道實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備怎么安裝吧；?

而是模型能夠計(jì)算哪些情景、會(huì)輸出什么結(jié)果、什么情況下能夠啟動(dòng)計(jì)算、可以

怎么用；?

智慧水務(wù)的業(yè)主的技術(shù)人員（規(guī)劃人員、水務(wù)技術(shù)人員）至于數(shù)據(jù)是否

滿足你的期望，

留給建模型的

人員，來做詳

細(xì)的評估前期的調(diào)研十

分重要，特別

是對模型來講！應(yīng)該了解模型什么內(nèi)容：能夠根據(jù)這些，來確定你到底要什么，要實(shí)現(xiàn)什么?智慧水務(wù)系統(tǒng)中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注或控制什么：專業(yè)背景的人最為重要、并非軟件開發(fā)人員模型團(tuán)隊(duì)中把控者或者業(yè)主的技術(shù)總工的要求RWallingfordworkingwithwaterWater

水資源Floods洪水Coasts海岸Maritime海洋工程Energy能源Research

研發(fā)To

be

the

most

respected

international

research

and

consultancy

organisation

in

civilengineeringandenvironmental

hydraulicsHRWWallingford

Ltd.

華霖富水利環(huán)境某著名企業(yè)RWallingfordworkingwithwaterWave-currentbasinFree-standinghydraulicWorkshopInstrumentationand

controlShipSimulationCentreFast

FlowFacilityVolumetric

flow

flumeFlumesRWallingfordworkingwithwatermodelsOur

toolbox

工具

Physical

modelling

物理模型

Numerical

modelling

數(shù)學(xué)模型

Navigation

simulation

導(dǎo)航模型

Ecological

modelling

生態(tài)模型RWallingfordworkingwithwater?

大數(shù)據(jù)分析：優(yōu)化調(diào)度方面的分析?

海洋、流域、城市排水等各方面，?

最新的：登革熱擴(kuò)散模型?

離線模型的方案評估?實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警模型；?

結(jié)合社會(huì)人文的：洪水淹沒過程的人員撤退模型?

uksuds

提供了LID地塊設(shè)計(jì)時(shí)的快速評估工具海綿城市方面的快速評估的模型流域及城市排水方面的模型及應(yīng)用以及開發(fā)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型（黑箱模型）RWallingfordworkingwithwaterTSRSim

output:

100years

hourly

rainfallRainfallgenerationInput

rainfall

(5minute

orhourly)TSRSimcalibratesrainfallparametersRainfalldisaggregation

to

5

minutesTSRSim

output:

100years5

minute

rainfallInput

rainfall

(5minute)TSRSimcalibratesdisaggregationparametersTSRSim長歷時(shí)數(shù)據(jù)生成模型工具?Rainfall

time

series

used

for

drainage

modellingR

all

n

forking

ithrater基于水質(zhì)改善目標(biāo)的調(diào)水系統(tǒng)Severn調(diào)水到泰晤士河道InterbasinTransferRWallingfordworkingwithwaterRWallingfordworkingwithwater8位組員?

學(xué)歷，

2位碩士學(xué)歷?來自歐洲頂尖大學(xué)－牛津，劍

橋，帝國理工，巴斯，謝菲爾德，代爾夫特理工總計(jì)超過100年的學(xué)術(shù)或職業(yè)經(jīng)驗(yàn)?

技術(shù)背景涵蓋－統(tǒng)計(jì)模型，大數(shù)據(jù)生成及分析，物理模型模擬

器，人工智能（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），極值理論，多維數(shù)據(jù)分析?

應(yīng)用領(lǐng)域包括－海岸工程，海洋海事，衛(wèi)星數(shù)據(jù)，水利水文，

洪澇及干旱風(fēng)險(xiǎn)分析，市政水利（海綿城市）登革熱擴(kuò)散模型：最近?HRWallingford2016數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊(duì)

DataScienceTeam首席統(tǒng)計(jì)師

組長RWallingfordworkingwithwaterProbabilityofR

Waworki模型結(jié)果:流域的洪水風(fēng)險(xiǎn)分布圖-概率分布圖基于模型上千次或更多的計(jì)算結(jié)果得到的orkingwithwater基于模型上千次或更多的計(jì)算結(jié)果,

并結(jié)合社會(huì)/經(jīng)濟(jì)/環(huán)境/人口分布等

得到經(jīng)濟(jì)損失分布圖模型結(jié)果:流域的洪水風(fēng)險(xiǎn)分布圖-經(jīng)濟(jì)損失分布todefencesorkingwithwater從此圖中，可以確定出重點(diǎn)防護(hù)堤岸位

置，真正了解到：哪些才是真正需要重點(diǎn)維護(hù)和管理的防

護(hù)堤，為防汛資金投入提供輔助決策模型輸出

-洪水風(fēng)險(xiǎn)