一种水利应急排灌设备智能管理方法及系统与流程

本发明涉及排灌设备管理，具体涉及一种水利应急排灌设备智能管理方法及系统。

背景技术：

1、水利应急排灌设备是指在紧急情况下用于排水和灌溉的设备，主要用于应对洪涝灾害、干旱等突发性水利事件，这类设备在保障农业生产、保护人民生命财产安全和维持生态平衡方面起着重要作用。

2、现有技术存在以下不足：

3、现有的管理系统在排灌设备运行过程中，对排灌设备无异常预测和预警处理，当排灌设备应用在紧急性任务(如排洪作业)过程中出现异常导致无法使用，且排洪区域周边无其他排灌设备可供调度使用时，可能会导致排洪区域出现洪水泛滥造成经济损失或人员伤亡等问题发生；

4、基于此，本发明提出一种水利应急排灌设备智能管理方法及系统，能够在排灌设备运行过程中进行异常预测，并结合异常预测结果提前进行排灌设备的调度管理，从而保障排洪区域的稳定排洪作业，避免安全事故的发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种水利应急排灌设备智能管理方法及系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水利应急排灌设备智能管理方法，所述管理方法包括以下步骤：

3、管理系统获取管理区域中所有排灌设备的停放站点，并对每个停放站点添加唯一标识，标识内容包括停放站点的排灌设备停放数量以及停放站点位置信息；

4、当出现紧急性排洪任务时，管理系统获取排洪区域位置信息，基于排洪区域位置信息选择相应数量的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业，在排洪过程中，定时通过传感设备获取排灌设备的多源数据，并通过预测模型分析多源数据后预测排灌设备是否会出现异常；

5、基于预测结果将所有运行中的排灌设备分别划入一级集合、二级集合以及三级集合中，管理系统根据排灌设备的集合划分结果生成相应的管理策略。

6、在一个优选的实施方式中，在排洪过程中，定时通过传感设备获取排灌设备的多源数据，并通过预测模型分析多源数据后预测排灌设备是否会出现异常，基于预测结果将所有运行中的排灌设备分别划入一级集合、二级集合以及三级集合中，包括以下步骤：

7、定时通过传感设备获取排灌设备的多源数据，多源数据包括整体电流波动赋值以及运行状态瞬时变化率，将整体电流波动赋值以及运行状态瞬时变化率代入预测模型计算获取异常指数，模型函数表达式为：

8、式中，zabnormal为异常指数，为整体电流波动赋值，为运行状态瞬时变化率，α、β分别为整体电流波动赋值、运行状态瞬时变化率的比例系数，且α、β均大于0；

9、获取异常指数后，将异常指数与预设的梯度阈值进行对比，梯度阈值包括第一指数阈值以及第二指数阈值，且第一指数阈值小于第二指数阈值，若异常指数小于第一指数阈值，预测排灌设备不会出现异常，若异常指数大于等于第一指数阈值，且异常指数小于第二指数阈值，预测排灌设备会出现异常，但异常程度轻微，若异常指数大于等于第二指数阈值，预测排灌设备会出现异常，且异常程度严重；

10、当预测排灌设备不会出现异常时，将该排灌设备划入第一集合中，当预测排灌设备会出现异常，但异常程度轻微时，将该排灌设备划入第二集合中，当预测排灌设备会出现异常，且异常程度严重时，将该排灌设备划入第三集合中。

11、在一个优选的实施方式中，管理系统根据排灌设备的集合划分结果生成相应的管理策略，包括以下步骤：

12、获取排洪区域处于运行过程中所有排灌设备的集合划分结果，并获取一级集合中排灌设备数量，二级集合中排灌设备数量，三级集合中排灌设备数量，一级集合中的排灌设备均为正常设备，无需进行管理，二级集合以及三级集合中的排灌设备均为异常设备，需要进行管理；

13、二级集合中的排灌设备为轻微异常，需要降低二级集合中排灌设备的运行功率为原来运行功率的一半，并且增大对二级集合中排灌设备的监测频率，三级集合中的排灌设备为严重异常，需要停止三级集合中的排灌设备运行；

14、设二级集合中排灌设备数量为g2，三级集合中排灌设备数量为g3，则需要从其他停放站点调度排灌设备的数量为：式中，gxz为从其他停放站点调度排灌设备的数量。

15、在一个优选的实施方式中，管理系统根据排灌设备的集合划分结果生成相应的管理策略，还包括以下步骤：

16、获取调度停放站点最远距离、交通通行效率以及排洪区域水位上升速率，将调度停放站点最远距离、交通通行效率以及排洪区域水位上升速率综合计算获取紧急系数，表达式为：式中，xurgent为紧急系数，a为交通通行效率，b为调度停放站点最远距离，c为排洪区域水位上升速率，ω1、ω2、ω3分别为交通通行效率、调度停放站点最远距离、排洪区域水位上升速率的权重，且ω1+ω2+ω3＝1；

17、若紧急系数大于紧急阈值，判断当前排灌设备调度任务紧急，生成紧急调度管理策略，若紧急系数小于等于紧急阈值，判断当前排灌设备调度任务不紧急，生成缓和调度管理策略。

18、在一个优选的实施方式中，所述运行状态瞬时变化率的计算表达式为：

19、式中，s(t)为瞬时流量，表示在时间t时刻的流量，p(t)为瞬时压力，表示在时间t时刻的压力，δt表示时间增量，t表示时间。

20、在一个优选的实施方式中，整体电流波动赋值的计算逻辑为：将排灌设备运行时，接入电流大小相同的所有部件分类为一个监测类别，在同一时间点通过各个部件上设置的电流传感器获取各个部件的电流值，计算监测类别中所有部件的平均电流值以及电流标准差，函数表达式为：式中，dq为电流标准差，为平均电流值，n为监测类别中部件的数量，di表示第i个部件的电流值；

21、基于平均电流值以及电流标准差获取整体电流波动赋值；

22、若平均电流值小于等于电流阈值，且电流标准差小于等于标准差阈值，整体电流波动赋值

23、若平均电流值小于等于电流阈值，且电流标准差大于标准差阈值，整体电流波动赋值

24、若平均电流值大于电流阈值，且电流标准差大于标准差阈值，表明整体电流波动赋值

25、若平均电流值大于电流阈值，且电流标准差小于等于标准差阈值，整体电流波动赋值

26、在一个优选的实施方式中，当出现紧急性排洪任务时，管理系统获取排洪区域位置信息，基于排洪区域位置信息选择相应数量的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业，包括以下步骤：

27、管理系统获取排洪区域位置信息依据对排洪区域对排灌设备的需求数量，通过地图软件自动获取每个停放站点与排洪区域的行车距离，将所有停放站点依据行车距离由近到远进行排序；

28、检查排序后的第一个停放站点中支持使用的排灌设备数量，若第一个停放站点支持使用的排灌设备数量大于等于排洪区域对排灌设备的需求数量，则选择第一个停放站点的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业；

29、若第一个停放站点支持使用的排灌设备数量小于排洪区域对排灌设备的需求数量，则继续检查下一个停放站点，累积当前停放站点及之前停放站点支持使用的排灌设备数量，若累积支持使用的排灌设备数量大于等于排洪区域对排灌设备的需求数量，则选择累积后停放站点的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业。

30、一种水利应急排灌设备智能管理系统，包括停放站点标识模块、异常预测模块、管理模块；

31、停放站点标识模块：获取管理区域中所有排灌设备的停放站点，并对每个停放站点添加唯一标识，标识内容包括停放站点的排灌设备停放数量以及停放站点位置信息，当出现紧急性排洪任务时，获取排洪区域位置信息，基于排洪区域位置信息选择相应数量的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业；

32、异常预测模块：在排洪过程中，定时通过传感设备获取排灌设备的多源数据，并通过预测模型分析多源数据后预测排灌设备是否会出现异常；

33、管理模块：基于预测结果将所有运行中的排灌设备分别划入一级集合、二级集合以及三级集合中，根据排灌设备的集合划分结果生成相应的管理策略。

34、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

35、1、本发明通过管理系统获取排洪区域位置信息，基于排洪区域位置信息选择相应数量的排灌设备前往排洪区域进行排洪作业，在排洪过程中，定时通过传感设备获取排灌设备的多源数据，并通过预测模型分析多源数据后预测排灌设备是否会出现异常，基于预测结果将所有运行中的排灌设备分别划入一级集合、二级集合以及三级集合中，管理系统根据排灌设备的集合划分结果生成相应的管理策略。该管理系统能够在排灌设备运行过程中进行异常预测，并结合异常预测结果提前进行排灌设备的调度管理，从而保障排洪区域的稳定排洪作业，避免安全事故的发生；

36、2、本发明通过获取调度停放站点最远距离、交通通行效率以及排洪区域水位上升速率，将调度停放站点最远距离、交通通行效率以及排洪区域水位上升速率综合计算获取紧急系数，紧急系数越大，表明当前排灌设备调度任务越紧急，若紧急系数大于紧急阈值，判断当前排灌设备调度任务紧急，生成紧急调度管理策略，若紧急系数小于等于紧急阈值，判断当前排灌设备调度任务不紧急，生成缓和调度管理策略。该管理系统在进行排灌设备调度管理时，能够综合分析当前调度任务的紧急性，不仅有效保障排洪区域的稳定排洪，而且还能避免过度管理。