人工智能技术在黄河水量调度中的应用研究（冯学明）

发布时间：2022-02-21 15:34:46 浏览数：次

摘要：随着黄河涵闸远程监测系统和超声波自动计量仪的应用，在黄河上，为实现人工智能调水提供了硬件基础，采用自动推理和搜索方法、控制与自动化、自动程序设计、信息自动提取等技术手段，通过对远程控制终端，网络通信传输，远程监控、监测系统和自动计量设施整合，实现人工智能调度黄河水。

关键词：人工智能；水量调度；远程监控；数据库；黄河；应用

一、慨述

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。

随着黄河涵闸远程监测系统和超声波自动计量仪的应用，在黄河上，为实现人工智能调水提供了硬件基础，通过对远程控制终端，网络通信传输，远程监控、监测系统和自动计量设施整合，实现人工智能调水。目地是完成引水计划引水量与实际引水量的无缝藕合，将因技术原因造成涵闸实际引水与计划引水误差降至最低，提高调度精度，为实现功能性不断流之水量调度提供技术支撑。研究途径是充分利用现有运行较稳定的系统和成熟的技术，在分析的基础上，整合已有黄河下游远程涵闸监测技术和超声波自动计量技术，采用自动推理和搜索方法、控制与自动化、自动程序设计、信息自动提取等技术手段，实现智能调水。先在有条件的引水口门先行应用研究，如开封市局黑岗口闸，以增强项目研究的可靠性，同时节约投资。

二、人工智能调水内容

人工智能调水主要研究内容，是在远程终端上下达调度指令及计划引水流量和引水量，经过网络通信传输到涵闸现地站，利用水量调度智能数据库检索和查询，依据引水指标流量，提取涵闸初始开启高度等参数值，通过PLC控制模块和控制系统开启闸门，待闸后引水流量稳定，自动计量仪自动计量引水量，然后计算实测引水量和引水指标引水量之差，分析测算涵闸开启高度调整值，返过来对涵闸开启高度进行自动调整，最终达成实际引水与计划引水一致，实现黄河水量智能调度。

三、远程监控技术和自动计量设施

1.河南黄河涵闸远程监控系统依托原有的通信网完成数据传输工作，省局至市局由光纤、微波连接，部分市局至县局由光纤连接，县局至涵闸现地站间的数据传输主要依赖光纤路由和无线宽带接入，通信网络较完善。目前已建远程监控涵闸现地站32座，典型涵闸5座，有4座正常，正常运行率达80％。

2.自动计量设施目前在张菜园、黑岗口、柳园、彭楼、二水厂等工业引水口安装应用，计量仪显示的引水量已经被河务部门和灌区单位共同认可和采纳。

黑岗口闸远程监控系统和自动计量设施都较完善，引水条件较好，加之常年引水，最有条件适合做人工智能调水技术研究和应用场地。

四、人工智能调度数据库

智能调度数据库是整个系统建立的软件支撑部分，提供系统运行的初始调度参数和涵闸调整参数，它直接影响系统运行的效率和精度。

1.智能数据库的建立

智能数据库应包括以下信息，闸前水位、闸后水位、引水指标流量、实测引水流量、闸门最大开启高度、流量与开启控度关系等与水量调度有关数据资料。

2.智能数据库的更新

智能数据库采用自动和人工更新方式。通过对智能数据库初始开闸高度值的提取，控制涵闸开启，然后经自动计量仪实测水量，计算得出实测水量与计划水量误差，进而调整涵闸开启高度，当实测水量与计划水量误差在允许范围内，不再对涵闸开启高度进行调整，待这一过程完成后，将有关参数自动入库，补充和调整数据库中已有参数，通过不断自动更新完善数据库，使数据库信息准确和完整。

五、涵闸引水自动调整

1.调整范围应在涵闸最大――最小高度之间。

2.调整次数（一次引水计划下达过程中）不适过频繁，以3次——5次为宜，并且与智能数据库的准确性和完整性有关。

3.调整梯度设置，视自动计量设施引水管道直径和引水流量而定。一般以0.5立方米每秒为一个梯度，进行调整。

4.初始引水参数设定。以计划引水流量为关键字在数据库中查找，若有与之相匹配的参数，就提取相应涵闸开启高度参数进行设定；若无相关参数，就按与之接近的参数进行设定，但所选参数与计划引水误差应控制在一定范围内，否则，第一次要人工设定初始参数，然后入库更新。

六、出措报警

1.实际引水量与计划引水量超出误差，没有自动调整的，应自动报警。

2.在初始引水参数设定过程中，检索不到相应引水参数时，应自动报警。

3.一次引水调整过程超过5次（有待研究），实际引水仍未控制在所要求范围内，应重设调整梯度值。

4.涵闸开启出现机械故障时，应自动报警。

稿件来源：黄河报·黄河网

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