水工闸门的在线安全监测与远程智能控制系统及方法与流程

本技术属于控制，具体涉及一种水工闸门的在线安全监测与远程智能控制系统及方法。

背景技术：

1、水工闸门用于控制水位和调节水流的作用，在水工建筑中占据重要地位。但是由于水工闸门长期受到水侵蚀、浸泡影响，长期使用下不可避免出现磨损、老化，埋下安全隐患。

2、然而，目前水工闸门主要是运维人员定期巡查，目测有无异样来对水工闸门进行监测，无法进行实时的安全监测，不但效率和质量均都比较低下，而且存在误判的风险。

3、同时，对于水工闸门的控制均需运维人员亲临现场，智能化程度底下，且存在一定的安全风险。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种水工闸门的在线安全监测与远程智能控制系统及方法，以解决上述技术问题。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种水工闸门的在线安全监测与远程智能控制方法，包括：

3、按照相同的频率，通过多个监测通道接收水工闸门的多种监测数据，对每种监测数据进行处理后，将各监测数据在时间轴上对齐，得到多通道数据流；

4、对每个通道的数据流，根据预设公式进行处理，得到在[0,1]之间的无量纲值的评测数据，通过层次分析法和熵权法确定各评测数据的权重；

5、构建包括两级评价指标的水工闸门安全评价体系，根据评测数据、评测数据的权重，计算得到第一级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和预设权重，计算得到第二级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和第二级评价体系中各指标的四元联系数，确定水工闸门的安全级别；

6、根据水工闸门的安全级别，基于模糊推理，对水工闸门进行控制。

7、进一步的，所述按照相同的频率，通过多个监测通道接收水工闸门的多种监测数据，对每种监测数据进行处理后，将各监测数据在时间轴上对齐，得到多通道数据流；

8、其中，对每种监测数据进行处理，是分别对每种监测数据中的异常数据进行识别、剔除，并进行数据重构得到完成的监测数据，具体包括如下步骤：

9、步骤11，将监测数据进行符号化处理，得到位移序列；

10、步骤12，对于与环境量弱关联的监测数据，通过聚类算法筛选出位移序列中的异常数据，判定为粗差，并跳转到步骤14；

11、步骤13，对于与环境量强关联的监测数据，通过聚类算法分别对位移序列和环境量进行异常筛选，当两组数据同时出现异常数据，不予剔除；若只有位移序列存在异常数据，判定为粗差；

12、步骤14，将判定为粗差的位移序列对应的监测数据剔除，并基于小波神经网络算法补齐被剔除的数据，以确保监测数据的完整性。

13、进一步的，其中，通过预设衰减系数对各通道数据流进行逐步遗忘，只计算和存储各通道数据流的统计特征量。

14、进一步的，所述对每个通道的数据流，根据预设公式进行处理，得到在[0,1]之间的无量纲值的评测数据，通过层次分析法和熵权法确定各评测数据的权重，包括如下步骤：

15、步骤2.1，根据层次分析法计算得出评测数据的第一权重

16、步骤2.2，根据熵权法计算得出评测数据的第二权重w′j；

17、步骤2.3，根据第一权重和第二权重和预设公式，计算得出评测数据的权重wj，其中，预设公式通过下式表示：

18、

19、上式中，θ为层次分析法计算的权重在组合权重中的占比；根据层次分析法计算得出评测数据的第一权重；w′j根据熵权法计算得出评测数据的第二权重。

20、进一步的，其中层次分析法计算的权重在组合权重中的占比θ通过变异系数法进行计算，计算公式为：

21、

22、上式中，n为评测数据个数，为层次分析法确定的权重从小到大的排列。

23、进一步的，所述构建包括两级评价指标的水工闸门安全评价体系，根据评测数据、评测数据的权重，计算得到第一级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和预设权重，计算得到第二级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和第二级评价体系中各指标的四元联系数，确定水工闸门的安全级别；

24、其中，水工闸门安全评价体系包括三层两级，第一层为评测数据，第二层为评测数据分类后构成的一级评价数据；第三层为一级评价数据计算出的二级评价数据。

25、进一步的，其中，四元联系数通过如下公式进行计算；

26、

27、上式中，w为权重，a为同一度；b为偏同异度；c为偏反异度；d为对立度；a、b、c、d满足归一性且都在[0，1]上取值；i和j为差异度系数，满足i∈[-1,1]，j∈[-1，0]；k为对立度系数，取-1。

28、进一步的，所述根据水工闸门的安全级别，基于模糊推理，对水工闸门进行控制，其中：

29、当水工闸门的安全级别为一级或二级时，则说明水工闸门基本安全，基于模糊推理，对水工闸门进行控制，包括如下步骤：

30、通过三角隶属度函数将闸门开度数据模糊化，并利用if…then原则构建相应的模糊数据库；

31、将输入的开度数据和与模糊数据库进行匹配得到模糊集合，模糊集合经过去模糊化得到闸门的开度控制指令。

32、进一步的，所述根据水工闸门的安全级别，基于模糊推理，对水工闸门进行控制，其中，

33、当水工闸门的安全级别为三级时，说明水工闸门不安全，对水工闸门进行报警控制。

34、本技术实施例的第二方面提供了一种水工闸门的在线安全监测与远程智能控制系统，包括：

35、接收模块，用于按照相同的频率，通过多个监测通道接收水工闸门的多种监测数据，对每种监测数据进行处理后，将各监测数据在时间轴上对齐，得到多通道数据流；

36、第一处理模块，用于对每个通道的数据流，根据预设公式进行处理，得到在[0,1]之间的无量纲值的评测数据，通过层次分析法和熵权法确定各评测数据的权重；

37、第二处理模块，用于构建包括两级评价指标的水工闸门安全评价体系，根据评测数据、评测数据的权重，计算得到第一级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和预设权重，计算得到第二级评价体系中各指标的四元联系数，根据第一级评价体系中各指标的四元联系数和第二级评价体系中各指标的四元联系数，确定水工闸门的安全级别；

38、执行模块，用于根据水工闸门的安全级别，结合模糊推理，对水工闸门进行控制。

39、本技术实施例的第三方面提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。

40、本技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

41、本技术的第五方面提供了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在终端上运行时，使得所述终端执行上述第一方面所述方法的步骤。

42、由上可见，本技术实施例由于对水工闸门进行多种监测，并基于多种监测数据确定水工闸门的安全级别，进而根据水工闸门的安全级别对水工闸门进行控制，不但能对水工闸门的安全运行进行在线实时监控，而且能够对水工闸门进行远程智能控制，安全、方便、可靠性高，且有效节约运营和维护成本。