CN114923544A - 出口断面水位的预测方法、装置及电子设备 - Google Patents

出口断面水位的预测方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种出口断面水位的预测方法、装置及电子设备。包括：获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值；基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容；将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。上述方法保证了计算得到的目标出口水位准确。

Description

出口断面水位的预测方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种出口断面水位的预测方法、装置及电子设备。
背景技术
水位和水深数据是反映水体、水流变化的重要标志，因此是水文测验中最基本的观测要素。水位和水深的观测资料可以直接应用于堤防、水库、电站、堰闸、浇灌、排涝、航道、桥梁等工程的规划、设计、施工等过程中。
传统的水流监测方法是通过测量的手段，获取两个断面间的流量及水位数据。然后采取统计分析的方法，建立流量及水位一对一的映射关系，来描述断面间的流量及水位变化过程。然而在诸如水库等场景中，水流是非恒定流，会导致流量与水位之间的映射关系不准确。因此，基于水位与流量之间的映射关系，计算出口断面的水位，会导致计算得到的水位误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种出口断面水位的预测方法，旨在解决现有技术，基于水位与流量之间的映射关系，计算出口断面的水位，会导致计算得到的水位误差较大的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种出口断面水位的预测方法，包括：
获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间；
基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值；
基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容；
将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。然后，基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值，保证了计算得到的库容变化值的准确性。基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容，保证了计算得到的进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。然后，将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，保证了计算得到的目标出口水位的准确性。上述方法并没有基于流量与水位之间的映射关系，计算出口断面对应的目标出口水位，而是通过目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值，并基于库容变化值计算第一库容，最后基于水位计算模型计算得到了目标出口水位。从而保证了计算得到的目标出口水位的准确性。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量，包括：
获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量；
获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值；
基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量。然后，获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值，基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量，保证了获取得到的目标进口流量以及目标出口流量的准确性。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量，包括：
获取进口断面对应的进口流量变化规律；
基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量；
利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差；
利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段；
基于第二时间段，获取目标出口流量。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取进口断面对应的进口流量变化规律；基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量，保证了获取到的目标进口流量的准确性。然后，利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差，保证了计算得到的第一时间段与第二时间段之间的时间差的准确性。利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段，保证了得到的第二时间段的准确性。然后，基于第二时间段，获取目标出口流量，保证了获取的目标出口流量的准确性。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值，包括：
计算目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值；
在第一时间段内，对流量差值进行时间积分，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，计算目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值，保证了计算得到的目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值的准确性。然后，在第一时间段内，对流量差值进行时间积分，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值，保证了计算的得到的进口断面与出口断面之间的库容变化值的准确性。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容，包括：
基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，确定进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容；
将第二库容与库容变化值进行相加，得到第一库容。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，确定进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容，保证了计算得到的进口断面在第一时间段内的第二库容的准确性。然后，将第二库容与库容变化值进行相加，得到第一库容，保证了得到的第一库容的准确性。
结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，包括：
获取历史水流监测数据；历史水流监测数据中包括多条河流或/和水库对应的进口流量、出口水位以及库容数据；
对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成水位计算模型；
将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取历史水流监测数据，对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成水位计算模型，保证了生成的水位计算模型的准确性。将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，保证了输出的出口断面在第二时间段的目标出口水位的准确性。
结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位之后，方法还包括：
获取第二时间段内出口断面的真实出口水位；
将真实出口水位与目标出口水位进行对比；
当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取第二时间段内出口断面的真实出口水位，将真实出口水位与目标出口水位进行对比，当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位。保证了计算得到的目标出口水位的准确性，从而避免了由于第一时间段与第二时间段之间的时间差不准确，导致的目标出口水位不准确。
根据第二方面，本发明实施例还提供了一种出口断面水位的预测装置，包括：
第一获取模块，用于获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间；
第一计算模块，用于基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值；
第二计算模块，用于基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容；
输出模块，用于将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测装置，获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。然后，基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值，保证了计算得到的库容变化值的准确性。基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容，保证了计算得到的进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。然后，将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，保证了计算得到的目标出口水位的准确性。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中的出口断面水位的预测方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中的出口断面水位的预测方法。
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 是应用本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法的流程图；
图2 是应用本发明另一实施例提供的出口断面水位的预测方法的流程图；
图3是应用本发明另一实施例提供的出口断面水位的预测方法的流程图；
图4是应用本发明另一实施例提供的断面间流量-水位-累积过流流量的关系曲面；
图5是应用本发明另一实施例提供的将Qin整体沿时间尺度进行推移的示意图；
图6是应用本发明另一实施例提供的出口断面对应的目标出口水位的示意图；
图7是应用本发明另一实施例提供的出口断面水位的预测方法的流程图；
图8是应用本发明实施例提供的出口断面水位的预测装置的功能模块图；
图9是应用本发明实施例提供的出口断面水位的预测装置的功能模块图；
图10是应用本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
需要说明的是，本申请实施例提供的出口断面水位的预测方法，其执行主体可以是出口断面水位的预测装置，该出口断面水位的预测装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为电子设备的部分或者全部，其中，该电子设备可以是服务器或者终端，其中，本申请实施例中的服务器可以为一台服务器，也可以为由多台服务器组成的服务器集群，本申请实施例中的终端可以是智能手机、个人电脑、平板电脑、可穿戴设备以及智能机器人等其他智能硬件设备。下述方法实施例中，均以执行主体是电子设备为例来进行说明。
在本申请一个实施例中，如图1所示，提供了一种出口断面水位的预测方法，以该方法应用于电子设备为例进行说明，包括以下步骤：
S11、获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。
其中，第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间。示例性的，假设第一时间段为2021年8月28日6:00-10:00，水流从进口断面流到出口断面的时间为两个小时，那么第二时间段可以为2021年8月28日8:00-12:00。本申请实施例对第一时间段和第二时间段不做具体限定。
在本申请一种可选的实施方式中，电子设备可以接收用户输入的第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。
在本申请一种可选的实施方式中，电子设备还可以根据预设时间段内进口断面对应的进口流量特征以及出口断面对应的出口流量特征，截取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。
关于该步骤将在下文进行详细介绍。
S12、基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值。
具体地，电子设备可以计算目标进口流量和目标出口流量之间的流量差值，然后基于计算得到的目标进口流量和目标出口流量之间的流量差值，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值。
关于该步骤将在下文进行详细介绍。
S13、基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
具体地，电子设备可以基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位，计算进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容。然后基于进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容以及库容变化值，计算得到出口断面在第二时间段内的第一库容。
关于该步骤将在下文进行详细介绍。
S14、将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
其中，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
在本申请一种可选的实施方式中，电子设备可以获取一维水动力模型，然后基于一维水动力模型与进口流量、出口水位以及库容之间的关系，拟合生成水位计算模型。
然后，电子设备可以将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
关于该步骤将在下文进行详细介绍。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。然后，基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值，保证了计算得到的库容变化值的准确性。基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容，保证了计算得到的进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。然后，将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，保证了计算得到的目标出口水位的准确性。
在本申请一个实施例中，如图2所示，提供了一种出口断面水位的预测方法，以该方法应用于电子设备为例进行说明，包括以下步骤：
S21、获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。
其中，第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间。
在本申请一种可选的实施方式中，上述S21中的“获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量”，可以包括如下步骤：
S211、获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量。
具体地，电子设备可以基于进口断面和出口断面之间布置的一系列传感器，监测进口断面和出口断面间不同位置不同水深处的流量、流速及水位变化过程。
在本申请一种可选的实施方式中，预设进口流量在第一时间段之前相对恒定、出口断面对应的预设出口流量在第二时间段之前相对恒定。
电子设备根据预测得到的不同水深处的流量、流速及水位变化过程，获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量。
示例性的，电子设备可以获取2021年8月28日4:00-14:00这段时间内，进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量。
S212、获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值。
具体地，电子设备可以基于预设进口流量和预设出口流量生成预设进口流量曲线和预设出口流量曲线，并根据预设进口流量曲线和预设出口流量曲线获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值。
S213、基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量。
在本申请一种可选的实施方式中，上述S213中的“基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量”，可以包括如下步骤：
（1）获取进口断面对应的进口流量变化规律。
具体地，电子设备可以基于进口断面和出口断面之间布置的一系列传感器，监测进口断面和出口断面间不同位置不同水深处的流量、流速及水位变化过程，从而获取进口断面对应的进口流量变化规律。
（2）基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量。
具体地，电子设备可以基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量。
示例性的，电子设备可以基于进口流量变化规律，获取2021年8月28日6:00-10:00这一时间段内符合“恒流-非恒流”的预设规律要求的目标进口流量。
（3）利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差。
具体地，电子设备可以利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差。
其中，第一时间段与第二时间段之间的时间差可以表示水流从进口断面流到出口断面的时间，且电子设备可以将第一时间段与第二时间段之间的时间差确定为一个时间周期。
示例性的，假设第二峰值对应的时间为2021年8月28日10:00，第一峰值对应的时间为2021年8月28日8:00，则电子设备确定第一时间段与第二时间段之间的时间差为两个小时。
（4）利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段。
具体地，电子设备在获取到第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量之后，电子设备可以利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段。
示例性的，电子设备在获取到2021年8月28日6:00-10:00这第一时间段内进口断面对应的目标进口流量之后，可以利用2021年8月28日6:00-10:00加上两个小时的时间差，得到2021年8月28日8:00-12:00的第二时间段。
（5）基于第二时间段，获取目标出口流量。
具体地，电子设备子在获取到第二时间段之后，可以基于第二时间段，获取出口断面对应的目标出口流量。
S22、基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值。
关于该步骤请参见图1对S12的介绍。
S23、基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
关于该步骤请参见图1对S13的介绍。
S24、将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
其中，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
关于该步骤请参见图1对S14的介绍。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量。然后，获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值。获取进口断面对应的进口流量变化规律；基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量，保证了获取到的目标进口流量的准确性。然后，利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差，保证了计算得到的第一时间段与第二时间段之间的时间差的准确性。利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段，保证了得到的第二时间段的准确性。然后，基于第二时间段，获取目标出口流量，保证了获取的目标出口流量的准确性。
在本申请一个实施例中，如图3所示，提供了一种出口断面水位的预测方法，以该方法应用于电子设备为例进行说明，包括以下步骤：
S31、获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量。
其中，第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间。
关于该步骤请参见图2对S21的介绍，在此不做具体介绍。
S32、基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值。
在本申请一种可选的实施方式中，上述S32中的“基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值”，可以包括如下步骤：
S321、计算目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值。
具体地，电子设备可以利用目标出口流量减去目标进口流量，得到目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值。
S322、在第一时间段内，对流量差值进行时间积分，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值。
具体地，电子设备可以在第一时间段内，对流量差值进行时间积分，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值。
在本申请另一种可选的实施方式中，电子设备还可以利用累积求和的方法，对流量差值进行累积求和，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值。
S33、基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
在本申请一种可选的实施方式中，上述S33中的“基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值”，可以包括如下步骤：
S331、基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，确定进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容。
具体地，电子设备可以基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，查找目标进口流量对应的第一时间段起始流量以及出口断面对应的第二时间段起始水位对应的进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容，从而确定进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容。
在本申请一种可选的实施方式中，电子设备还可以基于进口断面和出口断面之间布置的一系列传感器，监测进口断面和出口断面间不同位置不同水深处的流量、流速及水位变化过程。然后，电子设备根据预测得到的水位、流量以及流速数据，以时间为自变量，构建关于（流量，水位，库容）的三维坐标，一系列数据共同构成断面间的水文数据库。
电子设备获取进口断面对应的目标进口流量以及目标进口水位，然后，根据水文数据库中构建的流量、水位、库容关系式，确定进口断面在第一时间段内的第二库容。
S332、将第二库容与库容变化值进行相加，得到第一库容。
具体地，电子设备将第二库容与库容变化值进行相加，得到进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
S34、将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
其中，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
在本申请一种可选的实施方式中，上述S34中的“将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位”，可以包括如下步骤：
S341、获取历史水流监测数据。
其中，历史水流监测数据中包括多条河流或/和水库对应的进口流量、出口水位以及库容数据。
具体地，电子设备可以接收用户输入的历史水流监测数据，也可以接收其他设备发送的历史水流监测数据，本申请实施例对电子设备获取历史水流监测数据的方式不做具体限定。
S342、对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成水位计算模型。
具体地，电子设备在获取到历史水流监测数据之后，可以对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，然后，生成水位计算模型。
S343、将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
具体地，在拟合得到的水位计算模型之后，电子设备可以将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，然后基于水位计算模型计算出口断面在第二时间段的目标出口水位。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取历史水流监测数据，对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成水位计算模型，保证了生成的水位计算模型的准确性。将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，保证了输出的出口断面在第二时间段的目标出口水位的准确性。
为了更好地说明本申请实施例提供的出口断面水位的预测方法，在本申请一种可选的实施方式中，出口断面水位的预测方法还可以包括如下步骤：
步骤一：基于断面间布设的相关仪器获得的监测数据，构建关于流量及水位过程数据库。具体地，可以包括如下步骤：
Step 1：在两断面间等间距等水深的布置一系列传感器，用以监测断面间不同位置不同水深处的流量、流速及水位变化过程；
Step 2：将传感器上传的数据，以时间为自变量，构建关于（流量，水位，累积过流流量）的三维坐标，一系列数据共同构成断面间的水文数据库；其中，该断面间流量-水位-累积过流流量的关系曲面如图4所示。
Step 3：取定断面进口处的水位及流量（Hin、Qin）作为进口边界条件，断面出口处的流量（Qout）为出口边界条件，对数据库进行封存，以供后面的插值调用。
步骤二：计及非恒定流的滞后特性，对入口流量（Qin）进行周期性平移处理。具体地，可以包括如下步骤：
Step 1：从数据库中调用进口流量Qin，并以此为初始条件保持不变，根据数据库中Q-H关系推求，该进口流量下对应的出口流量Qout，绘制Qin-t及Qout-t的流量变化过程线；
Step 2：统计并搜索得到Qin及Qout的峰值所出现各自对应的时刻t1及t2；
Step 3：对平移周期进行计算，即Dt=t2-t1；
Step 4：如附图5所示，计及非恒定流的滞后特性，将Qin整体沿时间尺度，以Dt为周期进行平移，将平移后的时刻对应的进口流量记为Qin-trans，对应绘制Qin-trans-t流量变化过程曲线。
步骤三：将出口水位分为平移前的稳定水位，和平移后的非稳定水位，分别采取插值方法进行处理，并对平移前后的水位曲线进行组合，得到推求的出口水位过程线。具体地，可以包括如下步骤：
Step 1：根据Qin-t及Qout-t的流量变化过程线，采用积分或者累积求和的方法，计算断面间累积的过流流量DV；
Step 2：从数据库中进行逐步搜索，查找得到初始条件下Qin、Hin对应的初始累积过流流量Vini，并进一步得到DVlatter=DV+Vini；
Step 3：根据数据库中已有的过流流量V、断面间流量Q及水位H的相关关系，输入DVlatter和Qout，采用二元双线性插值方法计算得到对应的水位Hlatter，将其视为恒定流对应的稳定后的出口水位；
Step 4：根据Qin-trans-t及Qout-t的流量变化过程线，采用积分或者累积求和的方法，计算断面间累积的过流流量DV’；
Step 5：对应于Step 2中搜索得到的初始累积过流流量Vini，进一步计算得到DVformer=DV’+Vini；
Step 6：根据数据库中已有的过流流量V、断面间流量Q及水位H的相关关系，输入DVformer和Qin，采用二元双线性插值方法计算得到对应的水位Hformer，将其视为非恒定流阶段未稳定的出口水位；
Step 7：分别绘制稳定出口水位Hlatter-t及未稳定出口水位Hformer-t的水位变化过程曲线；
Step 8：将Step 7中的两条曲线进行组合，即为推求的出口水位过程线。如附图6所示为根据本方法计算得到的目标出口水位的示意图。
在本申请一个实施例中，如图7所示，提供了一种出口断面水位的预测方法，以该方法应用于电子设备为例进行说明，包括以下步骤：
S41、获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面对应的目标出口流量。
其中，第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间。
关于该步骤请参见图3对S31的介绍，在此不做具体介绍。
S42、基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值。
关于该步骤请参见图3对S32的介绍，在此不做具体介绍。
S43、基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
关于该步骤请参见图3对S33的介绍，在此不做具体介绍。
S44、将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
其中，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
关于该步骤请参见图3对S34的介绍，在此不做具体介绍。
S45、获取第二时间段内出口断面的真实出口水位。
具体地，电子设备可以基于进口断面和出口断面之间布置的一系列传感器，获取第二时间段内出口断面的真实出口水位。
S46、将真实出口水位与目标出口水位进行对比。
具体地，在获取到第二时间段内出口断面的真实出口水位之后，电子设备可以将真实出口水位与目标出口水位进行对比。
S47、当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位。
具体地，当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，电子设备确定当前的目标出口水位误差较大。因此，电子设备需要调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位，直至真实出口水位与目标出口水位之间的差值不超过预设差值范围时结束。
当真实出口水位与目标出口水位之间的差值在过预设差值范围之内时，电子设备确定当前的目标出口水位误差较小。至此，电子设备完成对目标出口水位的计算。
本发明实施例提供的出口断面水位的预测方法，获取第二时间段内出口断面的真实出口水位，将真实出口水位与目标出口水位进行对比，当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位。保证了计算得到的目标出口水位的准确性，从而避免了由于第一时间段与第二时间段之间的时间差不准确，导致的目标出口水位不准确。
应该理解的是，虽然图1-3以及7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3以及7中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图8所示，本实施例提供一种出口断面水位的预测装置，包括：
第一获取模块51，用于获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；第一时间段与第二时间段的时长相同，且第一时间段与第二时间段之间的时间差为水流从进口断面流到出口断面的时间。
第一计算模块52，用于基于目标进口流量以及目标出口流量之间的差异关系，计算进口断面与出口断面之间的库容变化值；
第二计算模块53，用于基于库容变化值以及目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算进口断面与出口断面之间的连续断面在第二时间段内的第一库容。
输出模块54，用于将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位，水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
在本申请一个实施例中，上述第一获取模块51，具体用于获取预设时间段进口断面对应的预设进口流量以及出口断面对应的预设出口流量；获取预设进口流量对应的第一峰值以及预设出口流量对应的第二峰值；基于第一峰值与第二峰值之间的关系，获取目标进口流量以及目标出口流量。
在本申请一个实施例中，上述第一获取模块51，具体用于获取进口断面对应的进口流量变化规律；基于进口流量变化规律，获取第一时间段内符合预设规律要求的目标进口流量；利用第二峰值对应的时间减去第一峰值对应的时间，得到第一时间段与第二时间段之间的时间差；利用第一时间段加上时间差，计算得到第二时间段；基于第二时间段，获取目标出口流量。
在本申请一个实施例中，上述第一计算模块52，具体用于计算目标进口流量以及目标出口流量之间的流量差值；在第一时间段内，对流量差值进行时间积分，得到进口断面与出口断面之间的库容变化值。
在本申请一个实施例中，上述第二计算模块53，具体用于基于目标进口流量对应的第一时间段起始流量、出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，确定进口断面在第一时间段起始时刻对应的第二库容；将第二库容与库容变化值进行相加，得到第一库容
在本申请一个实施例中，上述输出模块54，具体用于获取历史水流监测数据；历史水流监测数据中包括多条河流或/和水库对应的进口流量、出口水位以及库容数据；对历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成水位计算模型；将第一库容以及目标进口流量输入至水位计算模型，输出出口断面在第二时间段的目标出口水位。
如图9所示，本实施例提供一种出口断面水位的预测装置，还包括：
第二获取模块55，用于获取第二时间段内出口断面的真实出口水位；
对比模块56，用于将真实出口水位与目标出口水位进行对比；
调整模块57，用于当真实出口水位与目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整第一时间段与第二时间段之间的时间差，再次获取目标进口流量以及目标出口流量，计算目标出口水位。
关于出口断面水位的预测装置的具体限定以及有益效果可以参见上文中对于出口断面水位的预测方法的限定，在此不再赘述。上述出口断面水位的预测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电子设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电子设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图8以及图9所示的出口断面水位的预测装置。
如图10所示，图10是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器61，例如CPU（Central Processing Unit，中央处理器），至少一个通信接口63，存储器64，至少一个通信总线62。其中，通信总线62用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口63可以包括显示屏（Display）、键盘（Keyboard），可选通信接口63还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器64可以是高速RAM存储器（Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器），也可以是非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。存储器64可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器61的存储装置。其中处理器61可以结合图8以及图9所描述的装置，存储器64中存储应用程序，且处理器61调用存储器64中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线62可以是外设部件互连标准（peripheral componentinterconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standardarchitecture，简称EISA）总线等。通信总线62可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器64可以包括易失性存储器（英文：volatile memory），例如随机存取存储器（英文：random-access memory，缩写：RAM）；存储器也可以包括非易失性存储器（英文：non-volatile memory），例如快闪存储器（英文：flash memory），硬盘（英文：hard diskdrive，缩写：HDD）或固态硬盘（英文：solid-state drive，缩写：SSD）；存储器64还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器61可以是中央处理器（英文：central processing unit，缩写：CPU），网络处理器（英文：network processor，缩写：NP）或者CPU和NP的组合。
其中，处理器61还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路（英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC），可编程逻辑器件（英文：programmable logic device，缩写：PLD）或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件（英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD），现场可编程逻辑门阵列（英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA），通用阵列逻辑（英文：generic arraylogic, 缩写：GAL）或其任意组合。
可选地，存储器64还用于存储程序指令。处理器61可以调用程序指令，实现如本申请图1至3以及图7实施例中所示的出口断面水位的预测方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的出口断面水位的预测方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）、随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）、快闪存储器（Flash Memory）、硬盘（Hard DiskDrive，缩写：HDD）或固态硬盘（Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种出口断面水位的预测方法，其特征在于，包括：
获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；所述第一时间段与所述第二时间段的时长相同，且所述第一时间段与所述第二时间段之间的时间差为水流从所述进口断面流到所述出口断面的时间；
基于所述目标进口流量以及所述目标出口流量之间的差异关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的库容变化值；
基于所述库容变化值以及所述目标进口流量对应的第一时间段起始流量、所述出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的连续断面在所述第二时间段内的第一库容；
将所述第一库容以及所述目标进口流量输入至水位计算模型，输出所述出口断面在所述第二时间段的目标出口水位，所述水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量，包括：
获取预设时间段所述进口断面对应的预设进口流量以及所述出口断面对应的预设出口流量；
获取所述预设进口流量对应的第一峰值以及所述预设出口流量对应的第二峰值；
基于所述第一峰值与所述第二峰值之间的关系，获取所述目标进口流量以及所述目标出口流量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一峰值与所述第二峰值之间的关系，获取所述目标进口流量以及所述目标出口流量，包括：
获取所述进口断面对应的进口流量变化规律；
基于所述进口流量变化规律，获取所述第一时间段内符合预设规律要求的所述目标进口流量；
利用所述第二峰值对应的时间减去所述第一峰值对应的时间，得到所述第一时间段与所述第二时间段之间的时间差；
利用所述第一时间段加上所述时间差，计算得到所述第二时间段；
基于所述第二时间段，获取所述目标出口流量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标进口流量以及所述目标出口流量之间的差异关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的库容变化值，包括：
计算所述目标进口流量以及所述目标出口流量之间的流量差值；
在所述第一时间段内，对所述流量差值进行时间积分，得到所述进口断面与所述出口断面之间的库容变化值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述库容变化值以及所述目标进口流量对应的第一时间段起始流量、所述出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的连续断面在所述第二时间段内的第一库容，包括：
基于所述目标进口流量对应的第一时间段起始流量、所述出口断面对应的第二时间段起始水位以及库容之间的对应关系，确定所述进口断面在所述第一时间段起始时刻对应的第二库容；
将所述第二库容与所述库容变化值进行相加，得到所述第一库容。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一库容以及所述目标进口流量输入至水位计算模型，输出所述出口断面在所述第二时间段的目标出口水位，包括
获取历史水流监测数据；所述历史水流监测数据中包括多条河流或/和水库对应的进口流量、出口水位以及库容数据；
对所述历史水流监测数据中的进口流量、出口水位以及库容进行拟合，生成所述水位计算模型；
所述将所述第一库容以及所述目标进口流量输入至水位计算模型，输出所述出口断面在所述第二时间段的所述目标出口水位。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，输出所述出口断面在所述第二时间段的目标出口水位之后，所述方法还包括：
获取所述第二时间段内所述出口断面的真实出口水位；
将所述真实出口水位与所述目标出口水位进行对比；
当所述真实出口水位与所述目标出口水位之间的差值超过预设差值范围时，调整所述第一时间段与所述第二时间段之间的时间差，再次获取所述目标进口流量以及所述目标出口流量，计算所述目标出口水位。
8.一种出口断面水位的预测装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取第一时间段内进口断面对应的目标进口流量以及第二时间段内出口断面的目标出口流量；所述第一时间段与所述第二时间段的时长相同，且所述第一时间段与所述第二时间段之间的时间差为水流从所述进口断面流到所述出口断面的时间；
第一计算模块，用于基于所述目标进口流量以及所述目标出口流量之间的差异关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的库容变化值；
第二计算模块，用于基于所述库容变化值以及所述目标进口流量对应的第一时间段起始流量、所述出口断面对应的第二时间段起始水位之间的关系，计算所述进口断面与所述出口断面之间的连续断面在所述第二时间段内的第一库容；
输出模块，用于将所述第一库容以及所述目标进口流量输入至水位计算模型，输出所述出口断面在所述第二时间段的目标出口水位，所述水位计算模型基于进口流量、出口水位以及库容之间的关系拟合生成。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7中任一项所述的出口断面水位的预测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的出口断面水位的预测方法。
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