CN116542580B - 一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法及系统，创建水库、水文站、水位站、河道等水利节点对象，汇集业务所需的水利模型仓库，并聚类防洪、发电、应急等水利业务功能，采用行作为对象、列作为业务流程搭建可变业务矩阵内核；组建水利节点对象的图元库，基于可变业务矩阵内核和水利图元库开发水利业务可视化搭建系统，并将图元对象与内核对象对应映射，校验图形化业务矩阵，解析业务计算流并发布业务矩阵。业务矩阵内核技术增加了业务搭建的灵活性与鲁棒性，业务搭建可视化技术提高了业务搭建的直观性与效率。

Description

一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法及系统

技术领域

本发明涉及水利信息化领域，具体为基于可变业务矩阵的可视化水利业务系统搭建方法及系统。

背景技术

水利业务泛指与流域模拟及水利节点运行管控相关的业务工作，从工作类别上区分，主要包括水文预报、水资源调配、水利节点调度运行管理、河道演进、水动力模拟、水污染模拟等；从需求目标上区分，主要包括保证下游防洪保护对象的防洪安全、满足农业和工业的用水、保障下游航道的通航、保护水生态环境、保障电力系统供电安全以及合理利用调节库容提高电力系统的经济性等。

水利业务涉及到的工程对象和非工程对象繁多，主要包括流域、河流、水库、湖泊、水文站、水位站、河道、蓄滞洪区、洲滩民垸、闸坝、泵站等类型，每一种水利节点类型在具体业务中都包括多个实体的水利节点对象，例如水库可以包括三峡水库 、葛洲坝水库、水布垭水库、隔河岩水库等多个实体的水利节点对象；水文站可以包括枝城水文站、沙市水文站、监利水文站等多个实体水利节点对象；同时，水利业务包含的功能需求复杂多样，主要包括防洪、发电、供水、生态和航运等多类任务；涉及水文预报、水库调度、河道演进、蓄滞洪区分洪运用与闸坝泵站调度控制等多种水利模型，每一种水利模型又由于机理、目标、约束和参数类型等方面的差别衍生出多种子水利模型；与此同时，水利业务通常不是一成不变的，一年之中随着时间的变化，应用需求和业务侧重点各有不同，对应的业务功能组合、工程对象组合以及水利模型组合都会随之变化，给大型复杂水利业务信息化应用系统建设带来了挑战。

大型复杂水利业务系统通常有防洪、发电和供水等多方面的需求组合，预报、调度和演进等多模型的组合，水库、蓄滞洪区和闸泵等多工程的组合，并且这些组合会随着业务需求的变化而变化。即使在小型水利业务系统中，功能、对象和模型也不是固定不变的。现有技术中少有能快速高效适配各种工程对象变化、业务功能变化和水利模型变化的搭建技术，通常的做法是开发之前梳理出本次需求涉及到的水利节点对象、水利模型和业务组合，然后通过开发出满足本次功能需求的业务应用。该类型业务应用中对象类型与数量、模型类型与参数、功能类型与顺序、应用场景与范围均较固定，但当运行过程中业务需求发生变化时，需要重复整个开发流程重新开发业务应用，这种方式难以适应复杂水利业务系统灵活多变的需求，并且后期维护成本较高。

对于复杂水利业务的建设，现有技术大多采用直接开发业务应用的方式实现，未见有以可视化视图的方式通过“拖拉拽”快速高效搭建水利业务的技术。直接开发业务应用系统的方式在复杂多变水利业务搭建场景中无法清晰校验对象拓扑、计算流程和功能模型等内容，当业务中出现错误时难以快速定位出错点，也即这种方式存在不直观、易出错、效率低等问题。并且这种方式在迁移至其他相近水利业务系统上时，可复用率较低，也没有业务图形可以直接通过插入、删除、重新选择等操作便利地适配新系统需求。

因此，亟需一种高效方便搭建水利业务的技术，既能灵活快速应对复杂多变水利业务应用场景，又支持可视化的方式进行操作，关于业务搭建内核技术，需要同时适应水利节点对象变化、水利模型变化和业务组合变化，这要求发明的技术考虑尽可能多的水利对象类型、具备集成持续扩展模型库的能力、可以实现任意业务功能的自由组合，因而增加了技术在灵活性、鲁棒性上的难度。

关于业务搭建可视化技术，需要具备常用水利对象类型、模型和业务的图元库，同时能够扩展需求变化带来的新图元；以“拖拉拽”的方式实现业务内核的搭建，还必须具备业务正确性校验与修正的功能，这给可视化业务搭建在直观性、正确性方面提出了更高的要求。

现有技术存在的问题是：

1.水利业务涉及到水库、水文站、蓄滞洪区、洲滩民垸等多种类型的多个水利节点对象，且随着时间和需求的变化，纳入业务应用的水利节点对象也时常变化，现有技术通常的做法是针对具体的业务需求，定制化创建固定水利对象，当业务变化引起水利对象变化时，往往需要重新开发，这种方式不够灵活、鲁棒性差、重复开发导致维护成本变高。因此，如何快速搭建复杂水利业务涉及到的水利节点对象，并能灵活适配未来水利节点对象的变化是本发明首先要解决的问题。

2.对于同一水利节点对象，在不同业务下需要调用不同模型，有时即使是同一类模型在不同需求下也需要采用不同目标。比如对于水库在汛期和非汛期要分别调用防洪为主的调度模型和发电为主的调度模型；在汛期即使都是防洪调度模型，在不同工况下可能要调用优先保下游防洪对象的防洪调度模型、也可能要调用配合其他水库联合防洪的调度模型。现有技术通常的做法是直接定制化开发具体的水利模型，当水利节点对象变化时，定制化水利模型可能无法直接使用；另一方面，当只需要变化少数水利节点对象的少数模型时，定制化水利模型也需要重新开发，难以适应水利业务动态变化带来的模型变化需求。因此，如何根据不同业务需求、不同工况场景，使得水利节点对象及水利专业模型能够快速高效适配各类动态变化，是本发明要解决的另一问题。

3.水利业务通常会搭配多种需求组合出现，也即一个完整的水利需求可能同时需要径流预报业务、水库调度业务、河道演进业务和淹没分析业务等组合完成。现有技术通常是针对明确具体的水利需求开发各业务的组合功能，但未实现水利业务的自由组合，每当水利需求更改时，整套代码可能需要重新开发，不适用于复杂多变的水利应用场景。因此，亟需一套整体架构能够灵活适应复杂多变水利应用场景的业务搭建。

4.大型水利信息化应用系统通常涉及到的水利节点对象较多、业务功能较复杂、且需求变化多端，现有技术总是直接开发后台业务应用程序，这种方式搭建业务不方便、易出错、效率低下。因此，如何通过图形化工具快速、正确、高效地搭建复杂水利业务应用，并能方便地修改维护业务应用，是本发明要解决的重要关键问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于可变业务矩阵的可视化水利业务搭建技术，可实现快速高效搭建各种水利业务应用。

为实现以上目的，本发明技术方案为：

一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法，确定图元对象及内核对象，将图元对象与内核对象关联映射，确定内核对象需执行的水利业务；

将每个水利业务涉及的多个水利节点对象按照执行的先后顺序排列，具体是对于同一列的多个水利节点对象按照执行的先后顺序在业务矩阵中由上至下排列；

确定执行所述水利业务涉及的多个业务流程；将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中进行列排列；

每个水利节点对象对应的每列业务流程可执行的水利模型设置有多个备选模型。

进一步的是，所述将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中进行列排列，是指将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中由左至右进行列排列，每一列的业务流程由上至下执行完毕后再执行下一列的业务流程。

进一步的是，所述业务矩阵的生成包括以下步骤：

步骤一：创建水利节点对象，将各个实体的水利节点对象的基本信息存储于服务器，得到水利节点对象数据；

步骤二：汇集水利模型仓库，将不同水利节点对象执行水利业务需要用到的不同的水利模型存储于服务器；

步骤三：聚类水利业务功能，将执行一个水利业务涉及的多个业务流程按照执行顺序由左至右进行列排列；

步骤四：统建业务时间属性，设置每个水利模型运行的时间属性；

步骤五：搭建具备水利节点对象、水利模型、水利业务和时间属性的可变业务矩阵；具体是以步骤一中创建的水利节点对象作为业务矩阵的行标签，并按照水力拓扑关系进行排列；以步骤三中确定的水利业务作为业务矩阵的列标签，并按照业务计算的先后顺序排列，当实现某个水利业务需要执行多个业务流程才能完成时，可根据具体水利业务以所述多个业务流程作为列标签；业务矩阵单元格为所述单元格所在行对应水利节点对象在单元格所在列对应业务流程下需要调用的水利模型，所述水利模型可以从步骤二中汇集得到的水利模型仓库中选择；对于每个模型所需的时间计算边界，在步骤四中统建的业务时间属性集里进行选择；

步骤六：组建水利图元库，根据步骤一中创建的水利节点对象以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库；所述的以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库是指以一个可视化的图形表示一个水利节点；

步骤七：搭建基于可变业务矩阵理论建模和水利图元库的水利业务可视化系统，通过所述系统生成业务矩阵。

进一步的是，所述可变业务矩阵内核E包括水利节点对象、水利模型、水利业务和时间属性，可变业务矩阵内核E公式如下所示：

其中从e ₁₁ 变化到e _m1 表示水利节点对象从a ₁ 变化到a _m ，水利节点类型集合用符号A表示，每个水利节点对象a _i 都是集合A中元素的实例；从e ₁₁ 变化e _1n 到表示水利业务从c ₁ 变化到c _n ，水利业务类型用符号C表示，每个水利业务c _j 都是集合C中元素的实例；水利模型类型用符号B表示，e _ij 表示第i个水利节点对象在第j个流程中的水利模型，为集合B中元素的实例；时间属性集用符号D表示，业务矩阵中所需的时间属性取自集合D的某一元素。

一种基于可变业务矩阵的可视化水利业务系统，所述系统包括，

图元模块，用于存储各个水利节点对象的数字模板，及在图元对象与水利节点对象即内核对象间形成关联映射；

水利模型仓库模块,用于存储各个水利节点对象执行水利业务使用的水利模型；

时间集模块，用于存储各个水利模型运行的时间集；

校验模块，用于校验图元对象与内核对象映射之后生成的图形化业务矩阵；

解析模块，用于将二维业务矩阵自动解析为一维顺序业务计算流；

业务矩阵管理与发布模块，将业务矩阵进行保存与发布，供水利业务信息化系统调用。

本发明有益效果是：

（1）本发明通过可变业务矩阵技术完成水利业务内核的搭建，通过图元对象与内核对象的关联映射可以灵活组合水利节点对象拓扑关系；通过建立水利模型仓库、在水利模型单元格内设置下拉列表可以自由选择水利模型；通过灵活组合水利节点对象拓扑关系、自由选择水利模型实现业务功能的任意搭配，通用性强、推广意义大。

（2）本发明以可视化图形的方式搭建水利业务，本发明可以方便快捷地生成业务矩阵、校验业务正确性和解析计算流程，大幅提高水利业务搭建的效率和正确性，解决了传统水利业务搭建存在的灵活性差、效率低的问题。

附图说明

图1 基于可变业务矩阵的可视化水利业务搭建系统流程示意图。

图2水利节点对象图元库。

图3为水利拓扑图。

图4 水利业务矩阵。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

本发明属于水利信息化领域，公开了一种基于可变业务矩阵的可视化水利业务系统搭建方法，用于解决传统水利业务搭建存在的灵活性差、效率低的问题。

本发明创建水库、水文站、水位站、河道等水利节点，汇集业务所需的水利模型仓库，并聚类防洪、发电、应急等水利业务，采用行作为对象、列作为业务流程搭建可变业务矩阵内核；组建水利节点对象的图元库，基于可变业务矩阵和水利图元库开发水利业务可视化搭建系统，并将图元对象与内核对象对应映射，校验图形化业务矩阵，解析业务计算流并发布业务矩阵。业务矩阵技术增加了业务搭建的灵活性与鲁棒性，业务搭建可视化技术提高了业务搭建的直观性与效率。

本发明中，水利节点即图元对象，水利节点具体可包含水库、水文站、水位站、河道、支流、蓄滞洪区、洲滩民垸、闸坝泵站等类型；每一种类型在具体业务中都存在多个具体的水利节点对象，水利节点对象即内核对象。

关于本发明中的图元对象与内核对象，图元对象是指某一工程或非工程类型即水利节点的图形化表示，内核对象即水利节点对象是指每种工程类型包括的多个具体的实体水利节点对象；例如图元对象设定的可以是水库类型的图形或者水文站类型的图形，内核对象即水利节点对象是具体的水库，例如可以是三峡水库或水布垭水库或隔河岩水库或其它水库；或者是具体的水文站，例如可以是枝城水文站或沙市水文站或监利水文站或其它具体的水文站。

本发明实施方式创建的图元对象包括水库、水文站、河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸共八种类型。

本发明方法是确定图元对象及内核对象，将图元对象与内核对象关联映射，确定内核对象需执行的水利业务；确定内核对象执行的水利业务后，将每个水利业务涉及的多个水利节点对象按照执行的先后顺序排列即按照水利拓扑关系排列，具体是对于同一列的多个水利节点对象按照执行的先后顺序由上至下排列，每行排一个；确定执行所述水利业务涉及的多个业务流程；将多个业务流程按照执行的先后顺序进行列排列；每个水利节点对象在每列业务流程可执行的水利模型有多个备选模型，默认选择第一个备选模型，用户可以在对应单元格中自选。

本发明具体实施例中，确定的图元对象是水库，确定的内核对象是三峡水库，并且以三峡水库执行防洪业务举例说明；如图3所示，三峡水库执行防洪业务涉及的具体水利节点对象包括枝城水文站、沙市水文站、莲花塘水文站、螺山水文站、汉口水文站、九江水文站、湖口水文站、湖口附近洲滩民垸、湖口附近蓄滞洪区等；将三峡水库、枝城水文站、沙市水文站、莲花塘水文站、螺山水文站、汉口水文站、九江水文站、湖口水文站、湖口附近洲滩民垸、湖口附近蓄滞洪区等多个水利节点对象按照水利拓扑关系排列，或者说将多个水利节点对象按照执行的先后顺序排列，具体是对于同一列的多个水利节点对象按照执行的先后顺序由上至下排列，每行排一个；如图4所示，三峡水库执行防洪业务涉及水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理等多个业务流程，将所述的多个业务流程按照列顺序从左至右排列；每个水利节点对象在每列业务流程可执行的水利模型有多个备选模型；默认选择第一个备选模型，用户可以在对应单元格中自选。

关于将图元对象与内核对象关联映射，本发明中考虑同一水利节点类型的多个水利节点对象同时存在时，水利节点类型的图形“看起来”是一样的，为了不混乱，需要将具体的水利节点对象即内核对象与水利节点图元对象进行关联。例如当有三峡、葛洲坝、隔河岩三个水库的计算场景时，会“拖拉拽”三个水库的图元，三者“看起来”一样，但实际分别表示三个不同的水库，当把三峡水库内核对象与其中之一的水库图元关联之后，该图元就被实例化、有了具体的含义，就表示三峡水库而不表示其他水库，而图形上可以通过“图元+文字”的方式以示区分，例如可以采用上面是水库图形、下面表明是三峡的方式进行区分。

关于将多个业务流程按照顺序排列，本发明中是将多个业务流程按照列顺序排列，多个业务流程按照执行的先后顺序进行列排列，每一列的业务流程执行完毕后再执行下一列的业务流程。

一种基于可变业务矩阵的可视化水利业务系统搭建方法，具体包括以下步骤：

（1）创建水利节点对象

本发明实施例中，水利节点包括水库、水文站、河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸共八种类型，每种类型的水利节点包括多个具体的水利节点对象。

水利节点对象是指某个具体的水库例如三峡水库、某个具体的水文站例如枝城水文站，即指某个具体的水利工程对象或非工程对象。

统计水利业务涉及到的水利节点对象，例如将水库类型包括的各个具体的水库对象、水文站类型包括的各个具体的水文站对象，以及河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸类型分别包括的具体的河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸对象统计出来。

将实体的水利节点对象的基础属性、设计参数和特征曲线采用对应的数字化模板进行实例化，将各个实体的水利节点对象的基本信息存储于本系统服务器，创建得到本发明所需的水利节点对象；本发明创建的水利节点对象包括三峡水库、水布垭水库、隔河岩水库等多个水库；枝城水文站、沙市水文站、监利水文站等多个水文站；三峡-枝城等多个河段；乌江、清江等多个支流；长江干流；洞庭湖和鄱阳湖等多个湖泊；城陵矶河段、武汉河段和湖口河段等洲滩民垸；城陵矶河段、武汉河段和湖口河段等蓄滞洪区。

关于各类型水利节点对象的数字化模板，在本发明系统服务器中，每个水利节点对象有相对应的对象实例，将各对象实例的基础属性、设计参数和特征曲线等基本信息存储于各水利节点对象对应的表格中，如将每个水库的名称、地理位置、水库容库、水系等基本信息存储于每个水库对应的表格中；将每个水文站的位置、水文特征值、特征曲线等基本信息存储于每个水文站对应的表格中；各个水利节点对象的基本信息共同构成各类型水利节点的数字化模板。

（2）汇集水利模型仓库

不同水利节点对象具有不同的功能，也即不同水利节点对象需要用到不同的水利模型。例如，对于水库而言汇集了防洪规则调度、混合控制模式、调洪最大出库最小等模型；对于水文站需要水文预报等模型；对于河段汇集了滞时演算、马斯京根等模型；对于蓄滞洪区与洲滩民垸和闸坝泵站需要各自的规则运行等模型，例如对于洲滩民垸和蓄滞洪区汇集了对应的分洪与行蓄洪模型；将执行水利业务涉及的水利模型汇集，组建得到水利模型仓库，所述的水利模型仓库存储于服务器。

（3）聚类水利业务功能

部分水利节点在不同时期以不同业务功能为主；以水库为例，汛期以防洪功能为主，发电、生态等功能为辅；鱼类产卵期以生态功能为主，发电、航运等功能为辅；配合电网调峰调频时期，以发电功能为主，生态、航运等功能为辅。

将水利节点全年调度运行涉及到的水利业务进行聚类，具体包含防洪、发电、供水、生态、航运等水利业务；同时将执行所述水利业务涉及的业务流程进行聚类，例如执行防洪业务涉及水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理等业务流程，则相应的业务流程也应当进行聚类。

关于所述的水利业务功能聚类，先聚大类“防洪、发电、生态、航运”，同时在大类里也细分聚小类，举例说明，防洪业务下的业务流程例如水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理即为小类。

本实施例以水利节点为水库、水库执行防洪业务举例说明，执行防洪业务涉及水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理等业务流程。

在本实施例中，将水利业务及执行所述水利业务涉及的业务流程进行聚类，将水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理等多种类型的业务流程进行聚类；运行每一类型的业务流程时，因业务需要，需运用多种水利模型；如运行业务流程水库调度时需用到规则调度、混合控制、调洪最大出库最小、三峡至城陵矶演进、滞时演算、流量衔接等多种水利模型。

关于聚类水利业务，是指将每个水利节点例如水库执行某个水利业务涉及的多个业务流程按照执行顺序由左至右进行列排列。

水库防洪业务涉及的业务流程包括水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理，则将水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理由左至右进行列排列；每个水利节点对象在每列业务流程可执行的水利模型有多个备选模型，在模型库中勾选所需的水利模型；在实际应用中，每一列的多个水利模型按照由上至下的顺序运行完毕后，再按照由上至下的顺序运行下一列的多个水利模型；如图4所示，首先按照由上至下的顺序运行完水库调度业务涉及的多个水利模型后，其次按照由上至下的顺序运行蓄滞洪区运用业务涉及的多个水利模型，再次按照由上至下的顺序运行分析评估业务涉及的多个水利模型，最后按照由上至下的顺序运行回水模拟后处理业务涉及的多个水利模型。

（4）统建业务时间属性

水利节点的每种业务、每种模型的运行都需要总时段数和单个时段时长为边界，根据需求统建所有业务、模型能用到的时间属性集，每个时间属性集至少包含总时段数和单个时段时长变量，所有模型都设置时间属性，即设置模型本身计算的时候所需要的时间相关的参数。

本发明实施例设置了两种时间属性集，两种时间属性集总时长均为72小时，一种是总时段数为12，单个时段时长为6小时的时间属性；另一种是总时段数为24，单个时段时长为3小时的时间属性。时间属性集可以不断扩展，也可以针对已有时间属性进行修改，以图4中的子水利模型“规则调度模型（水调）”举例说明，规则调度往未来3天、按6小时一个时段来计算调度方案，则时间属性中总时段数设置为12、单个时段时长设置为6小时。

（5）搭建可变业务矩阵

以步骤（1）中梳理创建的水利节点对象作为业务矩阵的行标签，并按照水力拓扑关系进行排列；以步骤（3）中梳理得到的水利业务作为业务矩阵的列标签，并按照业务计算的先后顺序排列，当实现某个水利业务需要执行多个业务流程才能完成时，可根据具体水利业务以细化后的业务流程作为列标签；业务矩阵单元格为该行对应水利节点对象在该列对应水利业务或业务流程下需要调用的模型，该模型可以从步骤（2）中汇集得到的水利模型仓库中选择。

水利节点对象由将执行的水利业务确定；关于以步骤（1）中梳理创建的水利节点对象作为业务矩阵的行标签，例如图4中的三峡水库、枝城水文站均为为行标签，三峡-枝城河段、枝城-沙市河段亦为行标签。

关于按照水力拓扑关系排列，系统中，每个水利节点对象均设置有唯一标志即设置对应的id标识号，每个水利节点对象的id标识号与每个水利节点对象一一对应；每个水利节点对象除有对应的id标识号外，同时为每个水利节点对象设置边界id标识号，通过识别边界id标识号实现各水利节点对象按照水力拓扑关系的排列。

如图3中，圆形表示水库，三角形表示水文站；鼠标拖动图2中的图元对象水库至图3中的圆形处，在图3中，将图元对象与内核对象关联映射，例如将水库与三峡水库映射，此时水库指定为三峡水库；在本发明系统中，三峡水库的边界定为枝城水文站， 三峡-枝城为河段，枝城水文站的边界定为沙市水文站，枝城-沙市为河段，如图3 及图4所示，当水库指定为三峡水库时，与三峡水库有关的水利节点对象按照水力拓扑关系进行排列。

关于当实现某个水利业务需要执行多个业务流程才能完成时，可根据具体水利业务以细化后的业务流程作为列标签，多个业务流程按照执行顺序从左至右排列；是指以业务衔接关系作为列标签，以步骤（3）中统计得到的业务流程作为业务矩阵的列标签，多列业务流程按照业务计算的先后顺序进行列排列；例如，如图4所示，执行防洪水利业务涉及的业务流程包括水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理，则以水库调度、蓄滞洪区运用、调度分析评估和回水模拟后处理为列标签；图4中，首先计算水库调度、其次计算蓄滞洪区运用、再次计算分析评估、最后计算后处理，因而水库调度、蓄滞洪区运用、分析评估、后处理按照执行的先后顺序从左至右排列在图4所示的表中。

关于业务矩阵单元格为该行对应水利节点对象在该列对应业务流程下需要调用的模型，该模型可以从步骤（2）中汇集得到的水利模型仓库中选择；业务矩阵单元格为业务矩阵单元格所在行的水利节点对象在业务矩阵单元格所在列对应业务流程下需要调用的模型，例如，如图4所示，业务流程列水库调度、蓄滞洪区运用、分析评估、后处理所在列的各单元格设置有下拉列表，三峡水库执行水库调度业务，例如水库调度列的单元格设置有下拉列表，可人工从单元格下拉列表中勾选单元格所在行的水利节点对象执行单元格所在列水利业务需运行的水利模型，勾选确定每个水利节点对象执行相应业务流程需运行的水利模型；每一行的水利节点对象按照实际情况在对应列配置有一个水利模型，多个水利模型运行的时候是第一列从上往下运行、再第二列从上往下运行；每一列的水利模型从上至下运行完毕后，再运行下一列的水利模型。

对于每个模型所需的时间计算边界，可对每个模型所需时间计算边界的属性进行设置，具体是可通过步骤（4）中统建的业务时间属性集里直接进行勾选。至此，具备水利节点对象、模型、业务和时间属性的业务矩阵搭建完毕，对于计算过程中需要增减水利节点对象、扩缩水利业务功能、更换水利模型、变换时间尺度等需求，可分别通过插入与删除水利节点对象行、插入与删除业务流程列、从模型仓库中重新选择水利模型、从时间属性集里重新选择时间尺度等方式快速进行调整。

水利节点类型集合用符号A表示，A=[SK, STZQ, HD, ZL, HL, HP, XZHQ, ZTMY]，集合中元素分别表示水库、水文站、河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸，集合A可根据水利建设积累不断扩展。水利模型类型用符号B表示，B=[SKM, STZQM, HDM, ZLM,HLM, HPM, XZHQM, ZTMYM]，集合中元素分别表示水库、水文站、河段、支流、河流、湖泊、蓄滞洪区和洲滩民垸的运行模型，每一种水利节点的运行模型包括多种具体的模型，如水库运行包括防洪、预报、发电等水利业务，每种水利业务涉及多个业务流程，每个业务流程运行需要用到多种具体的模型；当执行某项水利业务需运行某个水利模型时，在模型库中勾选所需的水利模型即可；集合B根据业务积累不断扩展。水利业务类型用符号C表示，C=[YB,FH, FD, GS, ST, HY]，集合中元素分别表示防洪、预报、发电、供水、生态、航运等业务，每一种业务中包括多个业务流程，集合C根据业务积累不断扩展。时间属性集用符号D表示，D=[d ₁ ,d ₂ , …,d _i , …d _n ]，其中d _i 表示内置好的某一种时间属性，该属性包含了总时段数和单个时段时长两个变量。可变业务矩阵内核E包括水利节点对象、模型、业务和时间属性，可变业务矩阵内核E公式如下所示：

其中从e ₁₁ 变化到e _m1 表示水利节点对象从a ₁ 变化到a _m ，水利节点类型集合用符号A表示，每个水利节点对象a _i 都是集合A中元素的实例；从e ₁₁ 变化e _1n 到表示水利业务从c ₁ 变化到c _n ，水利业务类型用符号C表示，每个水利业务c _j 都是集合C中元素的实例；水利模型类型用符号B表示，e _ij 表示第i个水利节点对象在第j个流程中的水利模型，为集合B中元素的实例；时间属性集用符号D表示，业务矩阵中所需的时间属性取自集合D的某一元素。

本实施例中水利业务类型以防洪业务举例说明，防洪业务的具体业务流程可以细化为防洪水库调度、蓄滞洪区运用、分析评估和回水模拟后处理等业务流程。

（6）组建水利图元库

根据步骤（1）中梳理的水利节点对象以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库；所述的以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库是指如图2所示，以一个可视化的图形表示一个水利节点。

如图2所示，包括了水库、水文站、河段、蓄滞洪区和洲滩民垸等图元；依据步骤（3）中聚类的水利业务功能创建业务功能列控件，图4中列标题即表示通过业务功能控件增加得到的业务流程；将步骤（2）中的水利模型仓库搭建为模型列表控件，图4中单元格内即为水利模型列表控件，可以从模型库中自由选择勾选需要的水利模型；同时以步骤（4）中业务属性集为备选列表，勾选得到时间属性选择控件，这四类组件共同组成水利图元库。

本发明中，步骤（1）至（5）为可变业务矩阵理论建模，步骤（6）和步骤（7）是建立可视化的业务系统。

（7）开发水利业务系统

基于可变业务矩阵理论建模和水利图元库开发可视化水利业务系统，通过所述系统自动生成业务矩阵。

基于可变业务矩阵内核和水利图元库，生成图形化业务矩阵，得到水利业务搭建系统，所述的水利业务系统具备生成水利图元对象、映射图元对象与内核对象、校验业务矩阵、解析业务计算流、业务矩阵管理与发布等功能；生成的图形化业务矩阵如图4所示。

水利业务系统包括：图元模块、水利模型仓库模块、时间集模块、校验模块、解析模块、业务矩阵管理与发布模块。

图元模块，用于存储各个水利节点对象的数字模板，及在图元对象与水利节点对象即内核对象间形成关联映射；为每一新创建的水利节点对象、业务功能、水利模型和时间属性实例设置唯一标志，同时为每一新拖拽的水利图元对象设置唯一标志，将图元对象与内核对象即水利节点对象标志进行统一关联，实现图元对象与内核对象的映射，搭建完毕的对象拓扑如图3所示。

水利模型仓库模块,用于存储各个水利节点对象执行水利业务使用的水利模型；

时间集模块，用于存储各个水利模型运行的时间集；

校验模块，用于校验图元对象与内核对象映射之后生成的图形化业务矩阵；

完成图元对象与内核对象的映射之后需校验生成的图形化业务矩阵，包括图元与内核对象标志是否唯一、映射关系是否唯一、上下游与干支流关系是否正确、业务流程先后顺序是否正确、模型是否符合业务功能等方面；对于不满足校验规则的对象或者关系进行提示，实现自动调整与人工调整两种方式。

关于校验图元对象与内核对象标志是否唯一，是校验图元对象与内核对象的id标识号；因每个图元对象与内核对象均设置一个对应的id标识号，各个图元对象与内核对象的id标识号并不相同；如某两个图元对象或两个内核对象对应的id标识号相同，则图元对象与内核对象标志不唯一 ，系统进行错误提示，需重新设置某一图元对象或内核对象的id标识号。

关于映射关系是否唯一，是校验图元对象id是否对应唯一一个内核对象的id。

关于上下游与干支流关系是否正确，开发本发明系统时，每个水利节点对象预先设置有边界id标识号，系统根据所述边界id标识号校验上下游与干支流关系是否正确，如果某个水利节点连接的下游水利节点对象与预先设置的边界id标识号不一致，则系统提示上下游与干支流关系是错误，此时可人工调整，或系统自动识别id并进行连接。

解析模块，用于将二维业务矩阵自动解析为一维顺序业务计算流；

校验完图形化业务矩阵后，先按照列顺序排列各业务流程，对于同一列流程，按照行顺序进行排列，将二维矩阵业务自动解析为一维顺序业务计算流；本实例中以水利业务类型为防洪业务举例说明，防洪业务具体的业务流程可以细化为防洪水库调度、蓄滞洪区运用、分析评估和回水模拟后处理等流程； 在本实例中先计算水库调度流，再计算蓄滞洪区动用流，紧接着计算分析评估流，最后计算回水模拟后处理流。解析业务计算流，每个流在计算中，均按照对象顺序即第一列对象排列的顺序进行计算，计算得到水库的出库过程、蓄滞洪区的启用方式、调度的效果评估、回水的淹没情况等，对于本实施例中的防洪业务来说，即可根据计算得到的出库过程、蓄滞洪区的启用方式、调度的效果评估、回水的淹没情况等确定水库的放水量应当是多少。

业务矩阵管理与发布模块，将业务矩阵进行保存与发布，供水利业务信息化系统调用；

在完成上述步骤之后，可将完整的业务矩阵进行保存与发布，供水利业务信息化系统直接调用；当后期对象、业务、模型和时间尺度变化之后，可打开保存的业务矩阵重复步骤（1）至步骤（6）进行调整然后重新进行业务矩阵发布，实现对水利业务复杂多变需求的快速适应。发布后的业务矩阵如图4所示，第一列为水利节点对象，第二列至第五列为四个业务流程，行标题为业务流程名称，单元格为水利模型，每个单元格内的水利模型可从模型库中任意选择。

最后应说明的是：本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法，其特征在于：确定图元对象及内核对象，图元对象是水利节点的图形化表示，内核对象是具体的实体水利节点对象，将图元对象与内核对象关联映射，确定内核对象需执行的水利业务；

将每个水利业务涉及的多个水利节点对象按照执行的先后顺序排列，具体是对于同一列的多个水利节点对象按照执行的先后顺序在业务矩阵中由上至下排列；

确定执行所述水利业务涉及的多个业务流程；将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中进行列排列；

每个水利节点对象在每列业务流程可执行的水利模型设置有多个备选模型；

所述将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中进行列排列，是指将多个业务流程按照执行的先后顺序在业务矩阵中由左至右进行列排列，每一列的业务流程由上至下执行完毕后再执行下一列的业务流程；

所述业务矩阵的生成包括以下步骤：

步骤一：创建水利节点对象，将各个实体的水利节点对象的基本信息存储于服务器，得到水利节点对象数据；

步骤二：汇集水利模型仓库，将不同水利节点对象执行水利业务需要用到的不同的水利模型存储于服务器；

步骤三：聚类水利业务功能，将水利节点全年调度运行涉及到的水利业务进行聚类，将执行所述水利业务涉及的业务流程进行聚类，将执行一个水利业务涉及的多个业务流程按照执行顺序由左至右进行列排列；

步骤四：统建业务时间属性，设置每个水利模型运行的时间属性；

步骤五：搭建具备水利节点对象、水利模型、水利业务和时间属性的可变业务矩阵；具体是以步骤一中创建的水利节点对象作为业务矩阵的行标签，并按照水力拓扑关系进行排列；以步骤三中确定的水利业务作为业务矩阵的列标签，并按照业务计算的先后顺序排列，当实现某个水利业务需要执行多个业务流程才能完成时，可根据具体水利业务以所述多个业务流程作为列标签；业务矩阵单元格为所述单元格所在行对应水利节点对象在单元格所在列对应业务流程下需要调用的水利模型，所述水利模型可以从步骤二中汇集得到的水利模型仓库中选择；对于每个模型所需的时间计算边界，在步骤四中统建的业务时间属性集里进行选择；

步骤六：组建水利图元库，根据步骤一中创建的水利节点对象以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库；所述的以可视化及图形化的方式组建水利节点类型图元库是指以一个可视化的图形表示一个水利节点；

步骤七：搭建基于可变业务矩阵理论建模和水利图元库的水利业务可视化系统，通过所述系统生成业务矩阵。

2.如权利要求1所述的一种基于可变业务矩阵的水利业务系统搭建方法，其特征在于：所述可变业务矩阵内核E包括水利节点对象、水利模型、水利业务和时间属性，可变业务矩阵内核E公式如下所示：

其中从e₁₁变化到e_m1表示水利节点对象从a₁变化到a_m，水利节点类型集合用符号A表示，每个水利节点对象a_i都是集合A中元素的实例；从e₁₁变化e_1n到表示水利业务从c₁变化到c_n，水利业务类型用符号C表示，每个水利业务c_j都是集合C中元素的实例；水利模型类型用符号B表示，e_ij表示第i个水利节点对象在第j个流程中的水利模型，为集合B中元素的实例；时间属性集用符号D表示，业务矩阵中所需的时间属性取自集合D的某一元素。