利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024101490092
申请人: 安徽诚溱数据股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:包括,预警单元、建立覆盖水库的流域面积的电子地图后,在水库下游的目标区域内设置检测点,于检测点处对水体变化状态进行监控,由监控结果生成区域水文变化数据集合,并由区域水文变化数据集合生成水体变化指数 ,若水体变化指数 超过变化阈值,发出第一预警指令;水体变化指数 的获取方式如下:将所获取的面积变化量 及含水率变化量 做线性归一化处理,将相应的数据值映射至区间 内,在依据如下方式:其中,参数意义为:n 为大于1的正整数, ,权重系数:

,且 ,其具体值由用户调整设置,所述 为面积变化

量的均值, 为含水率变化量的均值;

m为检测点的个数; 为各个检测点处的水体变化指数的中间值, 为各个检测点处水体变化指数中间值的合格标准值; 为各个检测点处的水体变化指数的中间值的均值; 为面积变化量在i位置上的值, 为含水率变化量在i位置上的值, 为水体变化指数的中间值在i位置上的值;

检测单元、接收到第一预警指令后,在水库的水体内设置若干个检测点,在检测点处获取的水体蒸发量Sz的基础上生成水库水体表层的蒸发度 ,若所述蒸发度 超过蒸发阈值,则建立水库的水体状态数据集合,并进而生成水体状态系数 ,若其不超过状态阈值,则发出第二预警指令;

预测单元、在预设的观察周期内未接收到第二预警指令时,对所述观察周期内的水体状态系数 及水体变化指数 分别进行预测并获取相应的预测值,在结合所述预测值的基础上,由所述区域水文状态集合建立水利风险系数 ,依据水利风险系数 确认是否发出预测指令;

模型构建单元、在训练和测试后,获取训练好的水利运维数字孪生模型,以其对流域面积内的水文状态进行预测,并由预测结果生成预测数据集合,由预测数据集合再次生成水体状态系数 和水体变化指数 ,若两者均超过对应的阈值,则发出报警指令;

方案匹配单元、识别获取预测数据集合内的水体特征,依据水体特征与预先构建的运维预案集合内的运维预案对应性,匹配出若干个备选方案,使用训练好的水利运维数字孪生模型对备选方案进行仿真测试,由测试结果获取各个备选方案的调整度 ,依据调整度 在若干个备选方案内筛选出推荐方案;

接收到第一预警指令后,在水库的水体内设置若干个检测点,在每个检测周期结束时,在检测点处获取水库水体表层的水体蒸发量Sz;在连续获取若干个位置的水体蒸发量Sz后,再获取蒸发度 ,其具体方式如下:其中,k为大于1的正整数, ,其为检测点的总数,n为检测点内水体蒸发量Sz的个数, 为水体蒸发量均值, 为水体蒸发量稳定度, 为水体蒸发量稳定度的均值;若所获取的蒸发度 超过蒸发阈值,则发出二次检测指令;

水利风险系数 的获取方式如下:将获取到的水体状态系数 及水体

变化指数 的综合预测值后,关联生成水利风险系数 ,其获取方法如下:其中, 为权重, ,且 ,n为大于1的正整数,水

利风险系数 获取方式如下:

其中, 为水体状态系数 的移动中间值, 为水体变化指数 的移

动中间值,若所获取的水利风险系数 超过风险阈值,发出预测指令;

使用训练好的水利运维数字孪生模型对备选方案进行仿真测试,并获取测试结果;由测试结果生成对应的水体状态系数 和水体变化指数 ,分别获取两者与前者的差值,记录为水体状态差 及水体变化差 ;

将水体状态差 及水体变化差 做线性归一化处理后,并将相应的数据值映射至区间 内,依据如下方式获取调整度 :参数的意义为: ,且 , 为权重系数;

若调整度 超过幅度阈值的运维预案多于一个时,则在其中随机选择一个作为推荐方案;若调整度 超过幅度阈值的运维预案只有一个时,则将其作为推荐方案;

若调整度 均未超过幅度阈值时,将其中调整度 最高的作为推荐方案,将获取推荐方案输出;

由水体状态数据集合生成水体状态系数 ,其具体方式如下:将水体蒸发量Sz、表层流量Sw及水体汇入量Hr做线性归一化处理后,并将相应的数据值映射至区间内,再依据如下方式:其中,权重系数: ,且 ,此处,

n为检测数据获取的个数,k为检测点的个数,为大于的1的正整数; 为水体状态系数的中间值;

为在各个检测点处水体蒸发量的历史均值, 为水体蒸发量的合格标准值;

为在各个检测点处表层流量的历史均值, 为表层流量的合格标准值; 为在各个检测点水体汇入量的历史均值, 为水体汇入量的合格标准值; 为水体蒸发量在i位置上的值; 为表层流量在i位置上的值; 为水体汇入量在i位置上的值,为水体状态系数中间值在i位置上的值。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:确定水库的流域面积,在电子地图上等面积的将流域面积分割为若干个子区域,在位于水库下游方向的若干个子区域内确定出存在水体的目标区域,在目标区域内设置若干个检测点;于每个检测周期内,在检测点处对水体的面积进行检测,分别确定为面积变化量及含水率变化量 。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:将各个检测点处的若干个水体的面积变化量 及土壤的含水率变化量 汇总,生成区域水文变化数据集合,由区域水文变化数据集合生成水体变化指数 ,若所获取的水体变化指数 超过变化阈值时,将对应目标的目标区域确定为异常区域,若异常区域占目标区域的比例区域超比例阈值,向外部发出第一预警指令。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:在接收到二次检测指令后,获取各个检测点处的水体表层的流量,生成表层流量Sw,在水库的各个汇入点处,获取水库水体的汇入量,生成水体汇入量Hr,将连续获取的若干个水体蒸发量Sz、表层流量Sw及水体汇入量Hr汇总后,建立水库的水体状态数据集合,由水体状态数据集合生成水体状态系数 ,若所述水体状态系数 不超过状态阈值,发出第二预警指令。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:若观察周期内未接收到第二预警指令时,在所述观察周期内分别连续获取若干个的水体状态系数 及水体变化指数 ,并分别将其沿着时间轴排列和编号,汇总后生成区域水文状态集合,依据水体状态系数 及水体变化指数 的变化趋势,分别对两者进行预测,获取综合预测值。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:在接收到预测指令后,建立流域面积内的水利运维数字孪生模型,对所述流域面积内的天气条件进行预测,获取预测结果并将其作为测试条件,在所述测试条件下,使用训练好的水利运维数字孪生模型对流域面积内的水文状态进行预测,并在获取了若干个预测结果后,汇总生成预测数据集合,由预测数据集合内的数据再次获取水体状态系数和水体变化指数 ,若其两者均超过对应的阈值,发出报警指令。

7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的水利工程运维管理系统,其特征在于:在接收报警指令后,对预测数据集合内的水利相关数据进行特征识别,获取相应的水体特征,将若干种数据特征汇总后,获取流域面积内的水利特征集合,获取若干个针对水利状态变化的运维预案,汇总后生成运维预案集合;使用训练后的匹配模型,依据水体特征与运维预案的对应性,从运维预案库内匹配出对应的多个运维预案,将其作为备选方案。