一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法及平台技术

本发明专利技术涉及一种人工智能技术，揭露了一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法及平台。本发明专利技术对目标生态灌区进行区域划分，得到多个目标区域；提取任意一个目标区域并采集得到目标数据集；基于大数据组建土壤水平衡的影响指标集，其中包括作物腾发量、有效降水量、地下水补给量、灌溉水量；依次分析确定影响因素集；构建无线传感器网络，其中包括多个传感器节点；对影响因素集中各影响因素进行动态监测，并组建实时监测参数集；结合实时监测参数集与目标数据集计算得到实时水分含量；根据实时水分含量进行远程控制管理。相较于现有技术，本发明专利技术可提高灌区实时水量监测准确性，为后续远程控制提供依据，进而提高远程控制科学性、合理性。合理性。合理性。

【技术实现步骤摘要】
一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法及平台


[0001]本专利技术涉及人工智能领域，特别涉及一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法及平台。

技术介绍

[0002]生态灌区是指有可靠水源和引、输、配水渠道系统以及相应排水沟道的灌溉区域。生态灌区具有范围大、工程分散、分水建筑物多、区内气候、土壤及农作物差异明显、降雨时空分布不均匀、水资源动态变化等特点，因此使得生态灌区的水资源优化配置、实时调度成为一个非常复杂、工作量巨大的问题。现有技术中存在无法及时得到准确的灌区实时水分含量数据，从而导致水资源配置调度缺乏科学的依据，影响生态灌区整体控制科学性、合理性的技术问题。因此，研究利用计算机技术提高生态灌区的信息化水平，通过利用现代信息技术，深入开发和利用灌区信息资源，大大提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性，并基于准确的灌区实时水分含量做出及时、准确的控制反馈，为生态灌区管理部门提供科学的决策依据，全面提升生态灌区经营管理的效率和效能等，均具有重要的意义。总体来说，现有方法的缺陷在于，无法及时得到准确的灌区实时水分含量数据，从而导致水资源配置调度不科学、不合理，最终影响生态灌区整体控制水平和管理效率。
[0003]因此，如何提高生态灌区实时水量监测准确性，为后续远程控制提供依据，进而提高远程控制科学性、合理性，最终提高生态灌区整体控制水平和管理效率，成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法及平台，旨在提高生态灌区实时水量监测准确性，为后续远程控制提供依据，进而提高远程控制科学性、合理性，最终提高生态灌区整体控制水平和管理效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法，包括如下步骤：区域划分步骤：对目标生态灌区进行区域划分，并根据区域划分结果得到多个目标区域；数据采集步骤：提取所述多个目标区域中任意一个目标区域，并对所述任意一个目标区域进行多维度数据采集，得到目标数据集；指标组建步骤：基于大数据组建土壤水平衡的影响指标集，其中，所述影响指标集包括作物腾发量、有效降水量、地下水补给量、灌溉水量；因素分析步骤：对所述作物腾发量、所述有效降水量、所述地下水补给量、所述灌溉水量依次进行分析，并根据分析结果确定影响因素集；网络构建步骤：基于ZigBee协议构建无线传感器网络，其中，所述无线传感器网络包括多个传感器节点；
实时监测步骤：通过所述多个传感器节点对所述影响因素集中各影响因素进行动态监测，并根据监测结果组建实时监测参数集；分析计算步骤：结合所述实时监测参数集与所述目标数据集进行计算，得到所述任意一个目标区域的实时水分含量；控制执行步骤：根据所述实时水分含量对所述目标生态灌区进行远程控制管理。
[0006]优选地，所述因素分析步骤，包括：对所述作物腾发量进行影响因素分析，得到作物腾发量影响因素集，其中，所述作物腾发量影响因素集包括多个作物腾发量因素；对所述有效降水量进行影响因素分析，得到有效降水量影响因素集，其中，所述有效降水量影响因素集包括多个有效降水量因素；对所述地下水补给量进行影响因素分析，得到地下水补给量影响因素集，其中，所述地下水补给量影响因素集包括多个地下水补给量因素；对所述灌溉水量进行影响因素分析，得到灌溉水量影响因素集，其中，所述灌溉水量影响因素集包括多个灌溉水量因素；基于所述多个作物腾发量因素、所述多个有效降水量因素、所述多个地下水补给量因素、所述多个灌溉水量因素，组建所述影响因素集。
[0007]优选地，所述分析计算步骤，包括：提取所述实时监测参数集中的所述多个作物腾发量因素的监测参数，得到作物腾发量因素参数集，并计算得到实时作物腾发量；提取所述实时监测参数集中的所述多个有效降水量因素的监测参数，得到有效降水量因素参数集，并计算得到实时有效降水量；提取所述实时监测参数集中的所述多个地下水补给量因素的监测参数，得到地下水补给量因素参数集，并分析得到实时地下水补给量；提取所述实时监测参数集中的所述多个灌溉水量因素的监测参数，得到灌溉水量因素参数集，并分析得到实时灌溉水量；根据所述实时作物腾发量、所述实时有效降水量、所述实时地下水补给量、所述实时灌溉水量，计算得到所述实时水分含量。
[0008]优选地，所述计算得到实时作物腾发量，包括：提取所述实时监测参数集中的所述多个作物腾发量因素的监测参数，得到作物腾发量因素参数集；利用Hargreaves公式对所述作物腾发量因素参数集进行计算，得到实时作物腾发量基数；获得所述任意一个目标区域中的目标作物，并利用分段单值平均法确定作物系数；根据所述作物系数与所述实时作物腾发量基数，计算得到实时作物腾发量。
[0009]优选地，所述利用分段单值平均法确定作物系数，包括：对所述目标作物的全生育期进行划分，得到目标划分结果，其中，所述目标划分结果包括初始生长期、快速发育期、生育中期、成熟期；通过FAO标准作物系数表得到所述目标作物的初始生长期系数；
组建作物系数影响指标集，其中，所述作物系数影响指标集包括日平均风速、日最低平均相对湿度；依次采集所述日平均风速、日最低平均相对湿度，得到作物系数影响指标数据；根据所述作物系数影响指标数据，对所述初始生长期系数进行修正，得到修正系数；将所述修正系数作为所述作物系数。
[0010]优选地，所述计算得到实时有效降水量，包括：提取所述实时监测参数集中的所述多个有效降水量因素的监测参数，得到有效降水量因素参数集；提取所述有效降水量因素参数集中的地面径流量参数、深层渗漏量参数，并结合降雨总量计算得到有效降雨量；利用动态资料分析法确定降水入渗补给系数；根据所述降水入渗补给系数与所述有效降雨量，计算得到实时有效降水量。
[0011]优选地，还包括：提取所述目标数据集中的渠道数据；基于所述渠道数据，利用3DMAX软件进行渠道建模，得到渠道模型；将所述渠道模型导入至Unity 3D引擎，得到所述任意一个目标区域的虚拟场景；将所述无线传感器网络与所述虚拟场景通信连接，对所述任意一个目标区域的进行可视化管理。
[0012]此外，为实现上述目的，本专利技术还提出一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制平台，所述一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制平台包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器上存储有一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制程序，所述生态灌区信息化的数字孪生远程控制程序被所述处理器执行时实现如下步骤：区域划分步骤：对目标生态灌区进行区域划分，并根据区域划分结果得到多个目标区域；数据采集步骤：提取所述多个目标区域中任意一个目标区域，并对所述任意一个目标区域进行多维度数据采集，得到目标数据集；指标组建步骤：基于大数据组建土壤水平衡的影响指标集，其中，所述影响指标集包括作物腾发量、有效降水量、地下水补给量、灌溉水量；因素分析步骤：对所述作物腾发量、所述有效降水量、所述地下水补给量、所述灌溉水量依次进行分析，并根据分析结果确定影响因素集；网络构建步骤：基于ZigBee协议构建无线传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生态灌区信息化的数字孪生远程控制方法，其特征在于，包括：区域划分步骤：对目标生态灌区进行区域划分，并根据区域划分结果得到多个目标区域；数据采集步骤：提取所述多个目标区域中任意一个目标区域，并对所述任意一个目标区域进行多维度数据采集，得到目标数据集；指标组建步骤：基于大数据组建土壤水平衡的影响指标集，其中，所述影响指标集包括作物腾发量、有效降水量、地下水补给量、灌溉水量；因素分析步骤：对所述作物腾发量、所述有效降水量、所述地下水补给量、所述灌溉水量依次进行分析，并根据分析结果确定影响因素集；网络构建步骤：基于ZigBee协议构建无线传感器网络，其中，所述无线传感器网络包括多个传感器节点；实时监测步骤：通过所述多个传感器节点对所述影响因素集中各影响因素进行动态监测，并根据监测结果组建实时监测参数集；分析计算步骤：结合所述实时监测参数集与所述目标数据集进行计算，得到所述任意一个目标区域的实时水分含量；控制执行步骤：根据所述实时水分含量对所述目标生态灌区进行远程控制管理。2.根据权利要求1所述的数字孪生远程控制方法，其特征在于，所述因素分析步骤，包括：对所述作物腾发量进行影响因素分析，得到作物腾发量影响因素集，其中，所述作物腾发量影响因素集包括多个作物腾发量因素；对所述有效降水量进行影响因素分析，得到有效降水量影响因素集，其中，所述有效降水量影响因素集包括多个有效降水量因素；对所述地下水补给量进行影响因素分析，得到地下水补给量影响因素集，其中，所述地下水补给量影响因素集包括多个地下水补给量因素；对所述灌溉水量进行影响因素分析，得到灌溉水量影响因素集，其中，所述灌溉水量影响因素集包括多个灌溉水量因素；基于所述多个作物腾发量因素、所述多个有效降水量因素、所述多个地下水补给量因素、所述多个灌溉水量因素，组建所述影响因素集。3.根据权利要求1所述的数字孪生远程控制方法，其特征在于，所述分析计算步骤，包括：提取所述实时监测参数集中的所述多个作物腾发量因素的监测参数，得到作物腾发量因素参数集，并计算得到实时作物腾发量；提取所述实时监测参数集中的所述多个有效降水量因素的监测参数，得到有效降水量因素参数集，并计算得到实时有效降水量；提取所述实时监测参数集中的所述多个地下水补给量因素的监测参数，得到地下水补给量因素参数集，并分析得到实时地下水补给量；提取所述实时监测参数集中的所述多个灌溉水量因素的监测参数，得到灌溉水量因素参数集，并分析得到实时灌溉水量；根据所述实时作物腾发量、所述实时有效降水量、所述实时地下水补给量、所述实时灌
溉水量，计算得到所述实时水分含量。4.根据权利要求3所述的数字孪生远程控制方法，其特征在于，所述计算得到实时作物腾发量，包括：提取所述实时监测参数集中的所述多个作物腾发量因素的监测参数，得到作物腾发量因素参数集；利用Hargreaves公式对所述作物腾发量因素参数集进行计算，得到实时作物腾发量基数；获得所述任意一个目标区域中的目标作物，并利用分段单值平均法确定作物系数；根据所述作物系数与所述实时作物腾发量基数，计算得到实时作物腾发量。5.根据权利要求4所述的数字孪生远程控制方法，其特征在于，所述利用分段单值平均法确定作物系数，包括：对所述目标作物的全生育期进行划分，得到目标划分结果，其中，所述目标划分结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，王卓，赵瑞田，杨添平，苏凯为，李秀丽，
申请(专利权)人：沈阳智信佰达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：