梯级水电站群生态调控智能控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种梯级水电站群生态调控智能控制系统，包括多源监测模块、信息管控模块、智能推理模块、生态调控模块和系统维护模块。本发明专利技术还公开了一种梯级水电站群生态调控智能控制系统。本发明专利技术通过多源数据的准确监测、智能融合与分级管控，同时基于智能推理模块实现多目标生态调控之间的智能调配，实现以生态综合达标率最大为目标的梯级水电站群的针对性生态优化调控，能够充分满足库区支流水华、库尾减淤和汛期沙峰、四大家鱼繁殖、下游生态补水、河口咸潮入侵的多种生态调控需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利水电工程运行与控制领域，具体涉及梯级水电站群的智能生态调 控技术。
技术介绍
我国是全球第一大水资源和能源资源消费国，但面临着资源短缺且时空分布不均 的严峻形势。我国已建成多座世界级大型水利水电工程，在能源保障、防洪抗旱、水资源调 配、交通航运等方面发挥了巨大综合效益，成为我国经济社会持续健康发展的重要保障。截 至2014年我国水电装机容量已突破3亿kW，金沙江、雅砻江、大渡河、乌江、长江上游、南盘 江、红水河、澜沧江、黄河上游等水电基地发展迅速，已形成初具规模的梯级水电站群。 河流不但维系着人类生存与社会发展（社会服务功能），同时也是不同生态系统 间的纽带，在生物多样性、营养物质输移、气候调节等方面发挥着不可替代的作用（生态服 务功能）。我国各大流域内往往生态环境敏感区众多，是许多重要特有生物不可替代的生 境。但大型水利水电工程在发挥巨大综合效益的同时，也会造成一系列重大或潜在的生态 环境问题，常表现在库区支流水华、库区泥沙淤积、水生生物自然繁殖、下游敏感水域生态 需水、河口咸潮入侵等方面。 随着国内外水库运行调度技术的不断发展，工程生态调度理念也逐步被广泛接 受，即通过改变水库调度方式以弥补或缓解工程对生态、环境的影响，在保障河流生态健康 的条件下合理开发利用水能资源。随着我国提出加强"五位一体"建设的总体布局，对生态 文明建设提出了明确要求，相应也对水电工程的多目标综合调度提出了更高要求。然而，我 国水电工程运行调度长期以来主要面向防洪、发电、航运等经济效益，对工程生态环境影响 的研究深度和有效应对措施较欠缺。另一方面，我国各大流域形成的梯级水电站群状分布 现状，对流域生态环境产生了复合影响，在不同区域往往表现为不同的突出生态环境问题， 大大增加了实施一体化、多目标生态调控的难度。因此，如何将生态因素纳入梯级水电站群 工程调度之中，科学实施水电工程生态调控，使之既能保证工程群防洪、发电、航运主体任 务，也要充分发挥水电工程的生态调控和保障作用，成为当前流域水生态安全保障工作中 迫切需要解决的难题。 水电工程生态调控技术研究是当前国际水资源与生态环境领域的热点，但以定性 分析与结合具体工程的探索性研究为主：如《水库多目标生态调度》一文阐述了在实现防 洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，应当兼顾河流生态系统需求的水 库调度方法；如哥伦比亚河上的大古力水坝在常规调度中也逐步融入了对溯河产卵鱼类的 影响。但分析可知，现有国内外相关研究和实践均未能突破梯级水电站群多目标生态问题 一体化智能调控技术瓶颈，所存在的不足包括： (1)现有技术往往重点考虑单一的生态调度目标，难以兼顾水电工程造成的库区 支流水华、库区泥沙淤积、水生生物自然繁殖、下游敏感水域生态需水、河口咸潮入侵等多 方面综合影响； (2)现有水库调度工作与现场监测技术结合不紧密，一般仅依靠传统的水文监测 方法，不但存在信息数据时空分辨率低、属性不完整等不足，而且采用的实验分析手段复 杂、时效性差，缺乏一种集合先进传感测量技术自动获取流域水情、电站运行和设备状况的 监测系统； (3)现有生态调度往往直接按照人工经验构建调度目标模型指挥调度，亟需一种 具有数据分析技术和智能调度决策技术，保证依据当前重要生态期目标优先的原则，实现 生态调控目标的动态优化调整的多目标控制方法。 综上所述，迫切需要一种能够克服上述现有技术的局限和缺陷的新技术，能够集 成智能技术、综合涵盖多种生态目标的水电站群生态调控系统及方法，以实现利于改善调 度的综合生态效益。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对已有水库调度技术缺点，提供一种梯级水电站群生态调控 智能控制系统及方法，通过多源数据的准确监测、智能融合与分级管控，同时基于智能推理 模块实现多目标生态调控之间的智能调配，实现以生态综合达标率最大为目标的梯级水电 站群的针对性生态优化调控，能够充分满足库区支流水华、库尾减淤和汛期沙峰、四大家鱼 繁殖、下游生态补水、河口咸潮入侵的多种生态调控需求。 技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为： 本专利技术所述的梯级水电站群生态调控智能控制系统，包括多源监测模块、信息管 控模块、智能推理模块、生态调控模块和系统维护模块，其中： 所述多源监测模块用于实时采集流域内多类生态敏感水域和水电站群运行的基 础信息； 所述信息管控模块接收多源监测模块的采集数据，用于实现多源数据的智能融合 与分级管控； 所述智能推理模炔基于信息管控模块的存储信息，用于实现多目标生态调控的智 能调配； 所述生态调控模块根据智能推理模块给出的具体生态调控目标，通过信息管控模 块下发指令给梯级水电站群，开展针对性的生态优化调控； 所述系统维护模块用于保障系统的高效持续正常运行。 进一步，所述多源监测模块包括水华监测单元、水沙监测单元、鱼类监测单元、补 水监测单元、咸潮监测单元和水电站运行状态监测单元；其中，水华监测单元包括若干套 安置在水库支流回水区的水华多参数监测设备，其范围自库湾河口处上至最高蓄水位回水 处，采用固定监测断面与重点监测断面相结合的布置方式，用于获取库区支流水华涉及到 的气象、水文、水动力、水环境与水生态要素信息；水沙监测单元包括若干套安置在库尾至 坝前以及坝下的水沙多参数监测设备，其范围自库尾至坝前的库区以及坝下局部河段，采 用固定监测断面与重点监测断面相结合的布置方式，用于获取水库淤积涉及到的水沙要素 信息；鱼类监测单元包括若干套安置在四大家鱼产卵场的鱼类多参数监测设备，采用固动 结合的布置方式，用于获取四大家鱼繁殖涉及到的水文、水动力、生物学要素信息；补水监 测单元包括若干套安置在中下游河湖交汇水域的水情多参数监测设备，采用固定监测断面 与固定监测站点相结合的布置方式，用于获取下游敏感水域的水情要素信息；咸潮监测单 元包括若干套安置在河口处的水质多参数监测设备，其范围自枯水期的潮流界至河口口门 处，采用固定监测断面与重点监测断面相结合的布置方式，用于获取咸潮入侵涉及到的水 文水动力和水质要素信息；水电站运行状态监测单元包括若干套安置在水电站的工况多参 数监测设备，用于获取机组运行工况、下泄水量、水质的多种水电站运行工况要素信息。 进一步，所述信息管控模块包括通讯单元、数据库单元和信息安全单元；其中，通 讯单元包括布置在多源监测模块中各单元监测现场的通讯站网，通过全方位通讯方式将各 监测设备所采集的多源信息实时传输至数据库单元中；数据库单元由多个安置在控制中心 的存储服务器组成，用于接收通讯单元传入的信息，进行数据预处理后采用固态存储技术 分类存储多种信息；信息安全单元设立分级授权子单元以保障系统运行过程中的信息安 全，并且设立端口管控子单元实现对不同类别与数量端口的弹性分配与监控。 进一步，所述智能推理模块包括知识库单元和推理单元；其中，知识库单元包括调 控启动参数库子单元、生态优化调控知识库子单元和案例库子单元，分别为推理单元提供 不同生态敏感水域涉及的生态因子及适宜范围、生态调控机理与基本规程、历史调度案例； 推理单元基于智能推理技术并结合知识库单元，对信息管控模块提供的实时监测信息进行 智能推理，以分析现状下不同生态调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯级水电站群生态调控智能控制系统，其特征在于：包括多源监测模块、信息管控模块、智能推理模块、生态调控模块和系统维护模块，其中：所述多源监测模块用于实时采集流域内多类生态敏感水域和水电站群运行的基础信息；所述信息管控模块接收多源监测模块的采集数据，用于实现多源数据的智能融合与分级管控；所述智能推理模块基于信息管控模块的存储信息，用于实现多目标生态调控的智能调配；所述生态调控模块根据智能推理模块给出的具体生态调控目标，通过信息管控模块下发指令给梯级水电站群，开展针对性的生态优化调控；所述系统维护模块用于保障系统的高效持续正常运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴会超，毛劲乔，徐点点，戴凌全，蒋定国，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32