CN105956718A - 一种灌区水资源优化配置方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灌区水资源优化配置方法和系统，包括：接收用户选择的待优化配置的灌区；加载并设置灌区的基础数据；根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；将所述基础数据输入所述优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。本发明实施例提供的灌区水资源优化配置方法和系统，通过对目标模型进行调整，可以适用于不同优化目标，根据灌区的基础数据得到灌区的水资源配置方案，可以直接应用于不同的灌区，减少了类似软件开发过程中不必要的重复性工作，针对不同的灌区特点进行合理的灌溉，减少了水资源的浪费，也促进了农作物的生长。

Description

一种灌区水资源优化配置方法和系统

技术领域

本发明涉及农业生产管理技术领域，尤其设计一种灌区水资源优化配置方法和系统。

背景技术

中国现有的水资源已越来越不能满足社会发展的需求。人口的爆炸性增长，新兴产业对水资源的额外需求，国内的粮食生产都加剧了水资源用户之间的矛盾竞争。农业面临着与其他领域用水户(如工业、城镇居民等)更激烈的竞争。我国是个严重缺水的国家，而农业灌溉用水约占国民生产用水的70％以上，所以，农业节水是缓解我国水资源短缺的最重要的措施。然而由于缺乏科学的优化管理工具，水资源利用效率相对低下，当地的管理人员如何寻求更有效的管理方案面临着很多技术难题。结合多种技术与经济框架，做出优化管理系统，可以为管理者提供更有效的帮助。

在多去的十几年已经出现了一些用于农业灌溉水资源的优化模型，但这些模型基本上都具有自己特定的目标，清晰的应用领域及有限的农作物种类，而不具备灵活方便、适用性强、可移植的特点。

首先，以往的模型都是具有特定的决策目标。这些模型的优化目标主要是实现经济的最大化。它们目标都是提前已经设计成型的，使用者很难重新设计或二次修改这些目标，对大多数优化管理系统来说甚至只有一个决策目标，更别提选择某个目标的可能。例如，模型目标固定为实现农作物生产效益最大化，实现水资源约束条件下附加价值最大化，通过分配有限的水资源至不同灌溉区域实现系统总收益最大化。其次，所有这些灌区优化管理系统是针对特定研究区域的。绝大多数灌区优化管理系统仅定位于一个或两个区域，系统都是定制的，不能够直接应用于其它地区。再次，有些灌区优化管理系统只局限于当地特定的农作物。大多数的灌区优化管理系统是针对某一种农作物而单独设计完成的。这些灌区优化管理系统作为有效的工具用来优化配置当地的水资源，但由于它们仅限定于特定的农作物，系统的应用范围十分有限。

因此，有必要开发一种通用的灌区水资源优化配置方法和系统以减少类似软件开发过程中不必要的重复性工作。

发明内容

为解决现有灌区优化管理系统无法适用于不同地区，不同农作物和不同目标的缺陷，本发明实施例提供了一种通用的灌区水资源优化配置方法。

为此目的，本发明提出了一种灌区水资源优化配置方法，包括：

接收用户选择的待优化配置的灌区；

加载并设置灌区的基础数据；

根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

将所述基础数据输入所述优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

优选的，在所述加载并设置灌区的基础数据，之前还包括：

接收用户输入的用户名和密码；

检测所述用户名和密码是否匹配；

如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；

若不是，则加载并设置灌区的基础数据。

优选的，该方法还包括：

若所述用户名为管理员账户，则展示注册用户信息管理界面。

优选的，所述根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型，具体包括：

根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

根据当前的优化目标，调整所述目标模型，生成优化模型。

优选的，所述输出灌区的水资源配置数据，包括：

以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。

另一方面，本发明还提供了一种灌区水资源优化配置系统，包括：

系统登录模块，用于接收用户选择的待优化配置的灌区；

数据设置模块，用于加载并设置灌区的基础数据；

模型设置模块，用于根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

求解输出模块，用于将所述基础数据输入预设的优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

优选的，所述系统登录模块还包括：

接收单元，用于接收用户输入的用户名和密码；

匹配单元，用于检测所述用户名和密码是否匹配；

判断单元，用于如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；

其中，所述数据设置模块，用于在所述用户名不是管理员账户时，加载并设置灌区的基础数据。

优选的，所述系统还包括：注册用户信息管理模块；

所述注册用户信息管理模块，用于当用户名为管理员账户时，展示注册用户信息管理界面。

优选的，所述模型设置模块具体包括：

目标模型建立单元，用于根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

优化模型生成单元，用于根据当前的优化目标，调整目标模型，生成优化模型。

优选的，所述求解输出模块包括：

显示单元，用于以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

存储单元，用于若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。

本发明实施例提供的灌区水资源优化配置方法和系统，根据优化的目标，通过对目标模型进行调整，得到优化模型，将灌区的基础数据输入到该优化模型中，得到灌区合理的水资源配置方案；通过对目标模型进行调整，可以适用于不同优化目标，根据灌区的基础数据得到灌区的水资源配置方案，可以直接应用于不同的灌区，减少了类似软件开发过程中不必要的重复性工作，针对不同的灌区特点进行合理的灌溉，减少了水资源的浪费，也促进了农作物的生长。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种灌区水资源优化配置方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的选择求解方式的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种灌区水资源优化配置方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种灌区水资源优化配置系统的框架示意图；

图5为本发明实施例提供的系统登录模块的框架示意图；

图6为本发明实施例提供的模型设置模块的框架示意图；

图7为本发明实施例提供的求解输出模块的框架示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种灌区水资源优化配置方法，包括：

S1：接收用户选择的待优化配置的灌区；

S2：加载并设置灌区的基础数据；

S3：根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

S4：将所述基础数据输入所述优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

需要说明的是，本发明实施例提供的灌区水资源优化配置方法是一个基于优化模型而设计的重要工具，它以运筹学、管理学等科学为基础，以计算机技术为手段，针对结构化、半结构化等决策问题，快速准确地为灌区决策者提供所需的数据信息及决策方案，通过综合分析比较，以达到帮助决策者决策的目的。

本发明实施例提供的灌区水资源优化配置方法以灌区水资源优化配置系统为执行主体，在用户选择要优化配置水资源的灌区后，系统记载该灌区的基础数据，用户可以继续修改和添加灌区的基础数据，包括灌区的农作物参数、分区参数、水资源参数，分区参数可以是分区上的农作物种植面积、单位水资源的输配水成本、水资源利用效率等，农作物参数可以是农作物的品种、农作物生长参数、种植及收获时间、市场销售价格等，水资源参数可以是地表水参数、地下水参数和降水参数。参数设置完成后，将这些数据写入数据库中。之后，根据用户的需要，设定优化目标，调整目标模型，通过调整约束条件，生成优化模型。进一步的，将灌区基础数据输入该优化模型，根据用户选择的模型求解方式，求解优化模型。模型求解流程如图2所示，系统判断用户选择的模型求解方式，如用户选择运用系统内部的求解程序求解，则通过不断迭代并调用系统内部的求解程序以求得最优解；否则调用其它的优化软件(如Lingo等)进行求解，其调用过程中系统会将优化模型和优化结果通过文件的方式在程序间进行传递。最后优化结果可以以图形或表格的形式进行显示，优化结果可以包括：灌区灌溉的水量，灌溉水流的流速和灌溉时间等。

本发明实施例提供的灌区水资源优化配置方法，根据优化的目标，通过对目标模型进行调整，得到优化模型，将灌区的基础数据输入到该优化模型中，得到灌区合理的水资源配置方案；通过对目标模型进行调整，可以适用于不同优化目标，根据灌区的基础数据得到灌区的水资源配置方案，可以直接应用于不同的灌区，减少了类似软件开发过程中不必要的重复性工作，针对不同的灌区特点进行合理的灌溉，减少了水资源的浪费，也促进了农作物的生长。

优选的，在步骤S2加载并设置灌区的基础数据，之前还包括：

接收用户输入的用户名和密码；

检测所述用户名和密码是否匹配；

如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；若不是，则加载并设置灌区的基础数据。

具体的，用户输入用户名和密码，并选择灌区后，检测用户的用户名和密码是否匹配，如果匹配成功，则继续判断用户是否是管理员账户；如果用户名和密码匹配不成功，则继续输入正确的用户名和密码。如果不是管理员账户，则进行后续的对所选的灌区进行水资源优化配置。

优选的，在上述实施例的基础上，该方法还包括：若所述用户名为管理员账户，则展示注册用户信息管理界面。具体的，如果判断出是管理员账户，则登录成功后，展示注册用户信息管理界面，用户在此界面可以对所有账户进行管理操作，包括新建用户，修改用户级别，修改密码，查看用户的注册时间和上次登录时间。

优选的，步骤S3：所述根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型，具体包括：

根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

根据当前的优化目标，调整所述目标模型，生成优化模型。

具体的，通过大量基础数据和对应的合理的水资源配置数据，建立目标模型，根据用户的需要，调整约束条件，调整目标模型，生成优化模型，再将当前待优化灌区的基础数据输入该优化模型，求解优化模型，将优化结果进行输出。

优选的，步骤S4中所述输出灌区的水资源配置数据，包括：

以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。

具体的，根据用户选择的输出项目，如灌溉时间，可以在展示界面上以图形的方式显示优化结果，用户还可以在界面上通过按钮，将显示的图像以图片形式进行存储或者将优化结果导出到表格中。

具体的，如图3所示，本发明实施例提供的技术方案为：用户输入用户名和密码，选择目标灌区后，系统进行用户验证，如果验证通过，且该用户不是管理员，则加载目标灌区的基础数据，可以对农作物参数、分区参数、水资源参数进行设置，将这些参数写入数据库中。选择目标模型，调整约束条件，生成优化模型，将目标灌区的基础数据输入该优化模型，选择模型求解方式，进行模型求解，选择输出项目，进行优化结果的图形显示，并将图形以图片或表格的形式保存。相反的，如果用户验证不同则继续输入用户名和密码，选择目标灌区；如果登录的用户是管理员，则进行用户信息管理。

另一方面，如图4所示，本发明还提供了一种灌区水资源优化配置系统，该系统可以采用上述实施例提供的水资源优化配置方法，该系统4包括：

系统登录模块41，用于接收用户选择的待优化配置的灌区；

数据设置模块42，用于加载并设置灌区的基础数据；

模型设置模块43，用于根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

求解输出模块44，用于将所述基础数据输入预设的优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

本发明实施例提供的灌区水资源优化配置系统，根据优化的目标，通过对目标模型进行调整，得到优化模型，将灌区的基础数据输入到该优化模型中，得到灌区合理的水资源配置方案；通过对目标模型进行调整，可以适用于不同优化目标，根据灌区的基础数据得到灌区的水资源配置方案，可以直接应用于不同的灌区，减少了类似软件开发过程中不必要的重复性工作，针对不同的灌区特点进行合理的灌溉，减少了水资源的浪费，也促进了农作物的生长。

优选地，如图5所示，所述系统登录模块41还包括：

接收单元411，用于接收用户输入的用户名和密码；

匹配单元412，用于检测所述用户名和密码是否匹配；

判断单元413，用于如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；

其中，所述数据设置模块，用于在所述用户名不是管理员账户时，加载并设置灌区的基础数据。

优选地，该系统还包括：与系统登录模块连接的注册用户信息管理模块；

所述注册用户信息管理模块，用于当用户名为管理员账户时，展示注册用户信息管理界面。

优选地，如图6所示，所述模型设置模块43具体包括：

目标模型建立单元431，用于根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

优化模型生成单元432，用于根据当前的优化目标，调整目标模型，生成优化模型。

优选地，如图7所示，所述求解输出模块44包括：

显示单元441，用于以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

存储单元442，用于若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。

对于与方法对应的系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，达到的技术效果也与方法实施例起到的效果相同，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，包括：

接收用户选择的待优化配置的灌区；

加载并设置灌区的基础数据；

根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

将所述基础数据输入所述优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

2.根据权利要求1所述的一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，在所述加载并设置灌区的基础数据，之前还包括：

接收用户输入的用户名和密码；

检测所述用户名和密码是否匹配；

如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；

若不是，则加载并设置灌区的基础数据。

3.根据权利要求2所述的一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，还包括：

若所述用户名为管理员账户，则展示注册用户信息管理界面。

4.根据权利要求1所述的一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，所述根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型，具体包括：

根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

根据当前的优化目标，调整所述目标模型，生成优化模型。

5.根据权利要求4所述的一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，所述输出灌区的水资源配置数据，包括：

以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。

6.一种灌区水资源优化配置系统，其特征在于，包括：

系统登录模块，用于接收用户选择的待优化配置的灌区；

数据设置模块，用于加载并设置灌区的基础数据；

模型设置模块，用于根据优化目标，调整目标模型，生成优化模型；

求解输出模块，用于将所述基础数据输入预设的优化模型，输出所述灌区的水资源配置数据；

其中，所述基础数据包括：农作物参数、分区参数、水资源参数。

7.根据权利要求6所述的一种灌区水资源优化配置系统，其特征在于，所述系统登录模块还包括：

接收单元，用于接收用户输入的用户名和密码；

匹配单元，用于检测所述用户名和密码是否匹配；

判断单元，用于如果匹配，则判断所述用户名是否为管理员账户；

其中，所述数据设置模块，用于在所述用户名不是管理员账户时，加载并设置灌区的基础数据。

8.根据权利要求7所述的一种灌区水资源优化配置系统，其特征在于，所述系统还包括：注册用户信息管理模块；

所述注册用户信息管理模块，用于当用户名为管理员账户时，展示注册用户信息管理界面。

9.根据权利要求6所述的一种灌区水资源优化配置系统，其特征在于，所述模型设置模块具体包括：

目标模型建立单元，用于根据大量基础数据和水资源配置数据，建立目标模型；

优化模型生成单元，用于根据当前的优化目标，调整目标模型，生成优化模型。

10.根据权利要求6所述的一种灌区水资源优化配置方法，其特征在于，所述求解输出模块包括：

显示单元，用于以图形或表格的方法进行灌区的水资源配置数据的显示；

存储单元，用于若接收到用户触发存储按钮的指令，则将显示的图形或表格进行存储。