群閘調配專家決策控制系統的製作方法
2023-12-07 01:24:21 1
專利名稱：群閘調配專家決策控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種灌區供水調度管理系統，具體涉及一種群閘調配專家決策控制系統。
背景技術：
現有灌區供水調度管理工作，管理處負責大運河水量調配，監管到沿運間洞；乾渠管理所按照管理處的水量調度方案，負責乾渠內部的水量調配，監管到乾渠各段及支渠首； 供水服務站根據乾渠管理所的調配方案，負責支渠內部的水量調配，監管到支渠各段直至鬥渠首；內部經紀人負責配水到田。為保障灌區管理處調度方案的嚴格執行，管理處對各乾渠管理所制定了與單位及其負責人責權利掛鈎的責任制和管理制度，乾渠管理所及其以下亦相應制定了成套的管理制度。以往沿運涵閘實行不間斷供水，以調控閘門開高為手段，往往造成大運河水量失控，各級渠道水位不高不穩。江水北送時，省市駐員「看水」，灌溉效益不高，上下關係緊張， 用水矛盾重重。近兩年來，為了改變「上看下偷、調度無方、配水無序、管理粗放」的被動局面，灌區從改革用水制度入手，以大運河江淮水源條件和農作物不同需水規律為依據，研究制定可行的灌溉用水方案，堅持「大流急灌、高水猛灌」的供水思路，對沿運間洞採取「水權統管、分組輪灌、定時供水、制度節水」的管理模式，制定乾渠分組輪灌用水方案，做到停時一關到底，開時高水遠送。同時各乾渠內部亦制定了配套的用水制度，實行支級渠優化組合的輪灌用水方案。用水制度的改革，使高峰期用水時間縮短了近38%，即6月份沿運閘洞有 38%的時間關閉；正常生長期，用水時間縮短了 50%，即7月份以後沿運閘洞有50%的時間關閉，使用水渠道水位普遍抬高20釐米以上，自灌保證率明顯提高，極大地促進了灌區節約用水。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種群閘調配專家決策控制系統。本發明採用的技術方案是一種群閘調配專家決策控制系統，包括現場閘門控制器、閘控SCADA伺服器、間控工作站、水情工情遙測站、遙測通訊伺服器，所述現場間門控制器和間控工作站通過寬帶光纖水利專網與間控SCADA伺服器連接，所述水情工情遙測站和遙測通訊伺服器之間通過超短波網連接，所述遙測通訊伺服器與間控SCADA伺服器連接。所述寬帶光纖水利專網為10/100MbpS光纖城域網，為高郵灌區信息系統和閘控專家系統提供共用的水利專用寬帶網絡信道，支持現場閘門控制器、閘控SCADA伺服器和閘控工作站之間的寬帶通訊服務。所述水情、工情遙測系統是超短波遙測系統，為間控專家系統提供雨量、水位、閘位等水情工情共享信息，是推理機邏輯計算的相關實時信息輸入源。所述現場閘門控制器安裝在現場閘控室內，集成攝像機的閘門現場控制單元，採集並反饋水位、雨量、閘位信息，接收並執行SCADA發送的閘位調節指令，控制閘門啟閉電機運轉並提供閘門運行故障保護功能。所述閘控SCADA伺服器位於調度中心站，安裝閘控SCADA軟體的伺服器。該伺服器用於組態和配置閘門控制系統的設備，管理閘控工作站的運行，向閘門控制器發送控制調節指令，提供閘控工作站動畫界面的Web服務。閘控專家系統軟體安裝在閘控SCADA伺服器上的人工智慧軟體，由知識庫、模型庫和推理機等模塊組成，實現南關乾渠供水調度群閘遙控智能運行和決策仿真功能。所述閘控工作站位於調度中心站，安裝閘控客戶端軟體，用於閘控系統參數設置、 遙控操作、控制模式轉換、系統編程開發的人機界面平臺。本發明閘控專家系統是採用乾渠群閘供水調度運行的人工智慧控制技術，實現乾渠群閘運行的「少人管理，無人操作」工作模式，保證農田灌溉期間乾渠供水的實時性和可靠性，減少人力成本，提高經濟效益。本發明閘控專家系統主要以灌區作物灌溉期「供水計劃表」創建專家系統知識庫， 分析、歸納和整理南關乾渠有關間門狀態、降雨強度、間門前後水位落差等幹擾因素下的專家調度經驗，創建調度規則知識庫。開發基於模型的推理機軟體，根據實時日曆時鐘、降雨量、水位、閘位、系統控制模式等輸入信息，並結合專家知識庫信息，連續智能地推算和輸出各閘門的啟閉控制量。群閘遙控SCADA系統接受推理機輸出的控制量，向位於遠處的各閘門的現場控制器發送控制指令，控制各閘門啟閉，實現群閘的無人操作智能運行。群閘遙控SCADA系統的控制工作站提供乾渠群閘運行和渠段調配水過程的動畫仿真功能，支持「供水計劃表」的查詢功能。灌區信息管理系統工作站提供基於GIS地圖的供水調度動畫查詢仿真功能，為供水調度決策提供支持服務。灌區已經建成的水利工程設施和灌區信息系統是閘控專家系統建設的重要配套、 支撐和保證條件。信息系統中的水情工情遙測子系統為閘控專家系統輸入渠系降雨量、水位、閘位等實時動態數據，兩岸帶有封閉防護欄的高標準防滲渠道免除了人畜進入，為渠系輸水調度的無人運行提供了重要安全保護。灌區群閘調配控制專家系統的研發技術路線如下(1)分析灌區遙測和水利通訊網絡的結構，使得各閘門遙控站和閘控中心站兼用高郵水利專線的10/100M光纖寬帶通訊網絡，滿足閘控SCADA系統的通訊帶寬及實時性要求。(2)研製併集成基於GE-PLC的各閘門現地控制和視頻監控單元，開發基於 GE-iFIX組態軟體的SCADA測控應用軟體和視頻監控應用軟體，建設遠程群閘遙控SCADA系統，實現管理處中心站的計算機遙控，南關洞、十裡尖、龍奔3處間控室的現地控制和閘門運行過程電器自動保護功能。(3)創建基於Microsoft SQL krver2000的閘控專家系統資料庫。分析來自於 HIS-2000GIS遙測系統和閘控SCADA系統的實時動態信息源，分類、整編和處理信息，支持同類信息的資料庫表存儲唯一性和標準化，滿足數據存儲和應用層面的數據兼容共享要求；分析供水調度計劃表建立知識庫，研究各種人工輸入量和實時幹擾變量及其處理算法規則，建立模型庫。(4)基於GE-iFIX組態軟體平臺，採用其支持的VBA語言開發閘控專家系統，實現知識庫應用、推理機和實時動畫仿真等功能。(5)在HIS-2000GIS灌區信息管理系統應用軟體平臺上，利用Delphi語言開發基於ArcGIS的供水調度決策仿真功能模塊，實現以灌區數字地圖為背景的渠系供水調度決策動畫仿真功能。有益效果本發明間控專家系統運行後，工程運行安全可靠、用水效率得到提高、 管理人員工作環境得到改善、工作效率得到提高、管理人員大大減少、管理費用降低，綜合效益十分明顯。1、提高了灌溉效益，節水增效；系統建成後，在調度中心能清楚地看到南關乾渠上控制性閘門的運行狀態，比如以前灌溉時經常出現提前開閘、延遲關閘的情況，閘控專家系統運行後杜絕了這種現象的發生。2、提高了服務能力，降低能耗；過去每逢灌溉高峰期，機泵搶水嚴重，有近50%的農田需要開機補水，每畝機泵抽水費用平均在30元以上。乾渠上補水站也要開機補充水量，抬高幹渠水位，每年需開機費用約10萬元。系統建成後，通過專家決策，智能遙控，合理調度，雖然高峰配水時間由原來 20小時縮短到8個小時，但乾渠水位抬高了 30釐米以上，沒有1臺機泵，乾渠上的補水站已未開機補水，節省了開機補水費用。3、提高了管理水平，科學調度；閘控專家系統根據外界水情、工情的變化，科學調度，適時對水位、閘位進行遠程監控，合理利用水源，集約調水。並且由原來的現場觀測水位變為自動遙測水位，由原來的現場人工啟閉閘門變為遠程遙控閘門啟閉，改善了管理人員的工作環境，提高了管理人員工作效率，提升了灌區現代化管理水平。4、提高了運行安全性，節約費用；通過閘門自動控制，保障了工程安全運行，避免了重大事故的發生，減少了不必要的損失。同時管理人員不再夜間去野外開閘、關閘，防止了管理人員意外事故的發生。
附圖為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明如附圖所示一種群閘調配專家決策控制系統，包括現場閘門控制器、閘控SCADA 伺服器、間控工作站、水情工情遙測站、遙測通訊伺服器，所述現場間門控制器和間控工作站通過寬帶光纖水利專網與間控SCADA伺服器連接，所述水情工情遙測站和遙測通訊伺服器之間通過超短波網連接，所述遙測通訊伺服器與間控SCADA伺服器連接。所述寬帶光纖水利專網為10/100MbpS光纖城域網，所述超短波網為230MHZ超短波網。
權利要求
1.一種群閘調配專家決策控制系統，其特徵在於包括現場閘門控制器、閘控SCADA伺服器、間控工作站、水情工情遙測站、遙測通訊伺服器，所述現場間門控制器和間控工作站通過寬帶光纖水利專網與間控SCADA伺服器連接，所述水情工情遙測站和遙測通訊伺服器之間通過超短波網連接，所述遙測通訊伺服器與間控SCADA伺服器連接。
2.根據權利要求1所述的群閘調配專家決策控制系統，其特徵在於所述寬帶光纖水利專網為10/100Mbps光纖城域網。
3.根據權利要求1所述的群閘調配專家決策控制系統，其特徵在於所述超短波網為 230MHZ超短波網。
全文摘要
本發明提供了一種群閘調配專家決策控制系統，包括現場閘門控制器、閘控SCADA伺服器、閘控工作站、水情工情遙測站、遙測通訊伺服器，所述現場閘門控制器和閘控工作站通過寬帶光纖水利專網與閘控SCADA伺服器連接，所述水情工情遙測站和遙測通訊伺服器之間通過超短波網連接，所述遙測通訊伺服器與閘控SCADA伺服器連接。本發明閘控專家系統是採用乾渠群閘供水調度運行的人工智慧控制技術，實現乾渠群閘運行的「少人管理，無人操作」工作模式，保證農田灌溉期間乾渠供水的實時性和可靠性，減少人力成本，提高經濟效益。
文檔編號G05B19/418GK102163050SQ201010111670
公開日2011年8月24日 申請日期2010年2月22日 優先權日2010年2月22日
發明者周密, 張青, 戴桂忠, 李敏, 李江安, 王之義, 相榮強, 顧宏 申請人:高郵市水務局