一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法技术方案

本公开提出一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法，属于灌区信息化智能化技术及水联网全渠道控制领域。其中，所述系统包括:测控一体化闸门子系统、软硬系统交互接口、全渠道控制子系统；所述测控一体化闸门子系统包括多个测控一体化闸门；所述测控一体化闸门子系统将每个测控一体化闸门的状态数据通过所述软硬系统交互接口发送至所述全渠道控制子系统；所述全渠道控制子系统根据所述状态数据生成所述每个测控一体化闸门的控制指令，并通过所述软硬系统交互接口将所述控制指令发送至对应的所述测控一体化闸门。本公开可用于灌区全渠道智能控制，为灌区自动化灌溉设备的高效管理、精准调度、智能控制、水资源的有效利用提供可靠的保障。提供可靠的保障。提供可靠的保障。

【技术实现步骤摘要】
一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法


[0001]本公开属于灌区信息化、智能化技术及水联网全渠道控制领域，特别提出一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法。

技术介绍

[0002]优化水资源配送过程，提高水资源利用效率，是灌区水资源管理的重要目标，也是水联网数字治水的重要环节。传统水资源管理手段难以适应水资源供需系统的动态性、关联性、预期性、不确定性，信息化、数字化、互联网、物联网等技术手段，为建立实时、精确、动态、完整、智能的水信互联系统，在灌区层面实现测控一体化与智能控制，实现水联网数字治水，全面提升水资源管理服务能力提供了技术支持和保障。
[0003]测控一体化闸门是集精准控制和精确测量于一体的自动化灌溉设备，是灌区信息化、智能化系统建设中重要的基础设施。测控一体化闸门除闸体等基本结构外，一般还包括闸门控制、渠道水位流量监测、远程通信、设备工况监测等功能模块。当前测控一体化闸门的远程通信模块一般可以支持4G、5G、NB
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IoT、光纤等多种通信方式。无论哪种通信方式，都可以通过对应的协议集成到软硬系统交互接口或灌溉管理系统，从而实现闸门状态数据采集或闸门远程控制。
[0004]然而当前的灌溉管理系统仅支持测控一体化闸门的单一控制，未考虑全渠道所有闸门之间的动态关联性。比如，为调整一个目标闸门的流量，需要调整其开度，而一个闸门的开度变化，会影响周边其他闸门的闸前闸后水位，而水位的变化又进一步影响了其他闸门的流量，导致偏离既定目标。

技术实现思路

[0005]本公开是为克服已有技术的不足之处，提出一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统及方法。本公开可实现测控一体化闸门的联合控制，通用性强、易于落地应用。本公开可为现代化灌区管理实现精准灌溉，达到高效用水之目标提供技术保障。
[0006]本公开第一方面实施例提出一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，包括：
[0007]测控一体化闸门子系统、软硬系统交互接口、全渠道控制子系统；所述测控一体化闸门子系统包括多个测控一体化闸门；所述测控一体化闸门子系统将每个测控一体化闸门的状态数据通过所述软硬系统交互接口发送至所述全渠道控制子系统；所述全渠道控制子系统根据所述状态数据生成所述每个测控一体化闸门的控制指令，并通过所述软硬系统交互接口将所述控制指令发送至对应的所述测控一体化闸门。
[0008]在本公开的一个具体实施例中，所述全渠道控制子系统包括：需水目标设置模块、状态数据接收模块、状态数据分析模块、闸控指令生成模块、闸控指令发送模块、闸控结果记录模块；所述软硬系统交互接口包括：闸门状态数据获取模块、闸门远程控制模块；所述测控一体化闸门子系统中每个测控一体化闸门包括：数据采集模块、网络通信模块和闸门控制模块。
[0009]在本公开的一个具体实施例中，所述测控一体化闸门的所述数据采集模块用于采集所述测控一体化闸门的状态数据并发送至所述网络通信模块；
[0010]所述网络通信模块用于将从所述数据采集模块接收的所述状态数据发送至所述闸门状态数据获取模块，并从所述闸门远程控制模块接收对应所述测控一体化闸门的控制指令并发送至所述闸门控制模块；
[0011]所述闸门控制模块用于驱动闸门机械设备执行所述控制指令以达到所述控制指令中设定的闸门开度，并将所述控制指令的执行结果发送至所述网络通信模块。
[0012]在本公开的一个具体实施例中，所述软硬系统交互接口中，所述闸门状态数据获取模块用于从各测控一体化闸门的所述网络通信模块获取对应闸门的状态数据，并将所述状态数据发送至所述状态数据接收模块；
[0013]所述闸门远程控制模块用于从所述闸控指令发送模块接收各测控一体化闸门的控制指令并发送至对应闸门的所述网络通信模块，并从所述网络通信模块接收所述控制指令的执行结果。
[0014]在本公开的一个具体实施例中，所述全渠道控制子系统中，所述需水目标设置模块用于设定闸门控制参数并发送至所述状态数据分析模块，所述闸门控制参数包括：各测控一体化闸门的目标需水流量值以及控制闸门开度的步长和步频；
[0015]所述状态数据接收模块用于从所述闸门状态数据获取模块获取各测控一体化闸门的状态数据并保存，然后将所述状态数据发送至所述状态数据分析模块；
[0016]所述状态数据分析模块用于根据所述状态数据，计算各测控一体化闸门流量值与对应目标需水流量值的偏差，然后将计算结果发送至闸控指令生成模块；
[0017]所述闸控指令生成模块用于利用所述计算结果，根据设定的各闸门的偏差阈值，批量生成各测控一体化闸门的控制指令然后发送至所述闸控指令发送模块；
[0018]所述闸控指令发送模块用于将所述控制指令批量发送至所述闸门远程控制模块及所述闸控结果记录模块，并从所述闸门远程控制模块获取所述控制指令的执行结果；
[0019]所述闸控结果记录模块用于记录所述控制指令以及所述指令的执行结果。
[0020]在本公开的一个具体实施例中，所述状态数据分析模块还用于根据历史计算结果获取各测控一体化闸门的状态变化趋势。
[0021]本公开第二方面实施例提出一种基于上述系统的全渠道灌溉多闸门联合调度控制方法，包括：
[0022]1)全渠道控制子系统的需水目标设置模块设定各测控一体化闸门的目标流量，设定控制各闸门开度的步长和步频；
[0023]2)测控一体化闸门子系统中各测控一体化闸门的数据采集模块实时采集对应闸门的实时状态数据，所述状态数据包括：当前流量和闸门开度；
[0024]3)软硬系统交互接口的闸门状态数据获取模块按照设定的步频从测控一体化子系统中各测控一体化闸门的数据采集模块获取对应闸门实时状态数据，并将所述状态数据发送至全渠道控制子系统的状态数据接收模块；
[0025]4)状态数据接收模块将所述状态数据发送至状态数据分析模块；
[0026]5)状态数据分析模块通过根据所述状态数据计算各闸门更新后的开度，并将开度计算结果发送至闸控指令生成模块；具体方法为：
[0027]若任一闸门满足(Xi+|D|)<Ki，则按设定的步长增大该闸门开度Yi＝Yi+S；
[0028]如果任一闸门满足(Xi
‑
|D|)>Ki，则按设定的步长减小该闸门开度Yi＝Yi
‑
S；
[0029]如果任一闸门满足|Xi
‑
Ki|≤|D|，则该闸门开度不更新；
[0030]其中，S代表步长，Xi代表第i个闸门的当前流量，Ki代表第i个闸门的目标流量，D代表需水目标偏差阈值，Yi代表第i个闸门的开度；
[0031]6)闸门控制指令生成模块根据开度计算结果批量生成对应各闸门的控制指令；
[0032]7)闸控指令发送模块将所述控制指令批量发送至软硬系统交互接口中的闸门远程控制模块；
[0033]8)闸门远程控制模块将所述控制指令分发给测控一体化闸门子系统中对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，其特征在于，包括：测控一体化闸门子系统、软硬系统交互接口、全渠道控制子系统；所述测控一体化闸门子系统包括多个测控一体化闸门；所述测控一体化闸门子系统将每个测控一体化闸门的状态数据通过所述软硬系统交互接口发送至所述全渠道控制子系统；所述全渠道控制子系统根据所述状态数据生成所述每个测控一体化闸门的控制指令，并通过所述软硬系统交互接口将所述控制指令发送至对应的所述测控一体化闸门。2.根据权利要求1所述的全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，其特征在于，所述全渠道控制子系统包括：需水目标设置模块、状态数据接收模块、状态数据分析模块、闸控指令生成模块、闸控指令发送模块、闸控结果记录模块；所述软硬系统交互接口包括：闸门状态数据获取模块、闸门远程控制模块；所述测控一体化闸门子系统中每个测控一体化闸门包括：数据采集模块、网络通信模块和闸门控制模块。3.根据权利要求2所述的全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，其特征在于，所述测控一体化闸门的所述数据采集模块用于采集所述测控一体化闸门的状态数据并发送至所述网络通信模块；所述网络通信模块用于将从所述数据采集模块接收的所述状态数据发送至所述闸门状态数据获取模块，并从所述闸门远程控制模块接收对应所述测控一体化闸门的控制指令并发送至所述闸门控制模块；所述闸门控制模块用于驱动闸门机械设备执行所述控制指令以达到所述控制指令中设定的闸门开度，并将所述控制指令的执行结果发送至所述网络通信模块。4.根据权利要求2所述的全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，其特征在于，所述软硬系统交互接口中，所述闸门状态数据获取模块用于从各测控一体化闸门的所述网络通信模块获取对应闸门的状态数据，并将所述状态数据发送至所述状态数据接收模块；所述闸门远程控制模块用于从所述闸控指令发送模块接收各测控一体化闸门的控制指令并发送至对应闸门的所述网络通信模块，并从所述网络通信模块接收所述控制指令的执行结果。5.根据权利要求2所述的全渠道灌溉多闸门联合调度控制系统，其特征在于，所述全渠道控制子系统中，所述需水目标设置模块用于设定闸门控制参数并发送至所述状态数据分析模块，所述闸门控制参数包括：各测控一体化闸门的目标需水流量值以及控制闸门开度的步长和步频；所述状态数据接收模块用于从所述闸门状态数据获取模块获取各测控一体化闸门的状态数据并保存，然后将所述状态数据发送至所述状态数据分析模块；所述状态数据分析模块用于根据所述状态数据，计算各测控一体化闸门流量值与对应目标需水流量值的偏差，然后将计算结果发送至闸控指令生成模块；所述闸控指令生成模块用于利用所述计算结果，根据设定的各闸门的偏差阈值，批量生成各测控一体化闸门的控制指令然后发送至所述闸控指令发送模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠静，朱现坡，刘晋龙，王瑶，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：