一种水利工程大数据分布式智能管理系统技术方案

本发明专利技术涉及水利工程智能管理领域，具体涉及一种水利工程大数据分布式智能管理系统，包括就地化终端和远程控制中心，就地化终端与远程控制中心进行通信连接；就地化终端包括数据采集模块，用于采集每个阀门处不同开合度下的排出水压以及水流速、振动信息；远程控制中心包括数据计算模块和控制模块，数据计算模块，基于各阀门的出水状态以及稳定指数指标，对所有阀门进行分组，得到可任意调控开合度组、部分调控开合度组和不可调控开合度组；控制模块，基于各阀门组，采用设定算法进行寻优，确定每个阀门组的开合度区间，对阀门的开合进行控制。即本发明专利技术的智能管理系统，能够使得供水管道上的阀门进行协同配合，从而实现供水，避免了水资源的浪费。了水资源的浪费。了水资源的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种水利工程大数据分布式智能管理系统


[0001]本专利技术涉及水利工程智能管理领域，具体为一种水利工程大数据分布式智能管理系统。

技术介绍

[0002]水利阀门是一种控制水流量的设备，在水利工程中，有多个不同功能的阀门，例如遥控浮球阀、减压阀、缓闭止回阀、流量控制器、泄压阀、水力电动控制阀、紧急关闭阀等，各个阀门有不同作用，多个不同阀门协作会形成更多功能。由于各管道流向要求的水流量不一致，使用水过程中用量变化带来水压波动大，过剩供给增加了水资源浪费。
[0003]在水利灌溉中，许多阀门都是串联结构，为灌溉提供水利保障，但由于阀门数量较多，同时每个阀门规格和作用都不相同，这样就会造成每处阀门控水能力不相同，且在相同的开合度下，所控制水流出量和稳定程度也不同，如何能够在大型灌溉作业中，实时调节多处阀门的开合度情况，减少水资源浪费，保证灌溉输水效率最大化，同时确保阀门的状态良好，是急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种水利工程大数据分布式智能管理系统，，所采用的技术方案具体如下：
[0005]本专利技术的一种水利工程大数据分布式智能管理系统，包括：
[0006]就地化终端和远程控制中心，所述就地化终端与远程控制中心进行通信连接；
[0007]所述就地化终端包括数据采集模块，用于采集设定时间段内的每个阀门处不同开合度下的排出水压、水流速以及振动信息，并将所述水压、水流速以及振动信息上传至远程控制中心；
[0008]所述远程控制中心包括：
[0009]数据计算模块，用于根据每个阀门处不同开合度下的排出水压以及水流速，确定出水状态值，并计算出水状态的稳定程度；基于所述稳定程度与所述振动信息，得到当前阀门的稳定指数指标；基于各阀门的出水状态值以及稳定指数指标，对所有阀门进行分组，得到三组阀门组，为可任意调控开合度组、部分调控开合度组和不可调控开合度组；
[0010]控制模块，基于各阀门组，采用设定算法进行寻优，确定每个阀门组的开合度区间，对阀门的开合进行控制。
[0011]优选地，所述分组是根据各阀门的出水状态值以及稳定指数指标，确定任意两阀门的相似度，基于相似度以及K
‑
Means算法对所有阀门进行分组。
[0012]优选地，所述相似度为：
[0013][0014]其中，为阀门A在t时刻的出水状态值，为阀门B在t时刻的出水状态值，Vr
A
为阀
门A的水流量，Vr
B
为阀门B的水流量，mean()为均值函数。
[0015]优选地，所述可任意调控开合度组的开合度区间为：30％
‑
100％；部分调控开合度组的开合度区间为60％
‑
100％；不可调控开合度组的开合度区间为95％
‑
100％。
[0016]优选地，所述设定算法为萤火虫算法。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术的方案主要是针对灌溉过程中对阀门集群的水资源进行高效管理，减少不必要的水资源浪费；即通过分析送水管路中所有阀门的工作状态，将所有数据通过物联网传输到控制中心，然后经过数据处理分析，将阀门按照不同的控水性能进行分组；利用萤火虫算法，对各个阀门的开合度进行调控，以确保在阀门有较好的控水能力下，灌溉的出水流量能够达到灌溉需求，减少水资源的浪费。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0020]图1是本专利技术的一种水利工程大数据分布式智能管理系统的结构框图。
具体实施方式
[0021]为了更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的方案，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0022]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。
[0023]具体地，请参阅图1所示，本专利技术提供的一种水利工程大数据分布式智能管理系统，包括：就地化终端和远程控制中心，就地化终端与远程控制中心进行通信连接；
[0024]其中，就地化终端包括数据采集模块，用于采集每个阀门处不同开合度下的排出水压、水流速以及振动信息，并将所述水压、水流速以及振动信息上传至远程控制中心。
[0025]本实施例中，所有阀门的初始开合度区间为30％
‑
100％，由于各个位置上的阀门状态，规格不相同，因此需要进行不同阀门之间的互相配合，才会出现比较好的效果，但是由于存在某些阀门无法长期控制在一个固定的开合度上，需要后续的阀门进行配合，因此需要进行多级协调配合。
[0026]本实施例中，在阀门处的排出口安装一个水压表，每1秒采集一次实时的水压数值，记录为P
out
，在阀门处运行过程中，在设定时间长度内，得到出水水压序列其中x表示阀门序号。
[0027]本实施例中，统计每个阀门处每秒流出的水量，在各阀门出口处安装一个水流量计，统计每一秒时间内所生产出的流出水量V
out
，经过长时间的记录，得到一个流出水量的序列
[0028]本实施例中，通过采集阀门处工作过程中振动情况，获取每个阀门处的振动加速度；具体地，在每个阀门合适的位置并且不影响正常工作的地方安装一个振动传感器，每一秒采集一次振动加速度值，得到振动加速度序列Vra
x
＝{vra1,..vra
n
}。
[0029]进一步地，本实施例中还对设定时间内的振动加速度序列进行方差计算，得到设定时间段内的阀门的振动信息，其中振动信息序列Vr
x
＝{vr1,..vr
i
}。
[0030]本实施例中，由于各个加工灌溉区间的需水量不同，因此使用的水压也是不同，因此需要在灌溉区间的总分流节点处安装一个水流量计，计算每个灌溉区间每一秒消耗的水量V
use
，经过长时间的记录，得到设定时间段内的不同灌溉区间的水量使用情况y表示不同的灌溉区间。
[0031]需要说明的是，由于是在灌溉阶段，此记录方法为在存在灌溉任务时开启记录，中间不停歇，在未消耗水量时，记录为0。
[0032]由此，对于每个阀门，可以采集得到水压，水流量，振动信息；上述所有采集的数据均能够通过物联网传输到远程控制中心，以便后续的计算以及阀门控制。
[0033]其中，远程控制中心包括：数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水利工程大数据分布式智能管理系统，其特征在于，包括：就地化终端和远程控制中心，所述就地化终端与远程控制中心进行通信连接；所述就地化终端包括数据采集模块，用于采集设定时间段内的每个阀门处不同开合度下的排出水压、水流速以及振动信息，并将所述水压、水流速以及振动信息上传至远程控制中心；所述远程控制中心包括：数据计算模块，用于根据每个阀门处不同开合度下的排出水压以及水流速，确定出水状态值，并计算出水状态值的稳定程度；基于所述稳定程度与所述振动信息，得到当前阀门的稳定指数指标；基于各阀门的出水状态值以及稳定指数指标，对所有阀门进行分组，得到三组阀门组，为可任意调控开合度组、部分调控开合度组和不可调控开合度组；控制模块，基于各阀门组，采用设定算法进行寻优，确定每个阀门组的开合度区间，对阀门的开合进行控制。2.根据权利要求1所述的一种水利工程大数据分布式智能管理系统，其特征在于，所述分组是根据各阀门的出水状态值以及稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建设，赵健，黄寒晓，王志娟，李震亚，
申请(专利权)人：韩建设，
类型：发明
国别省市：