CN107609787A - 基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，当闸泵群联合调度达到需要调度的条件时，系统通过模型算法中选择对应的条件算法。包括来水预报、闸泵群河道的水位达到一定条件时，结合防洪安全、生态补水、用水分配功能进行分析选择相应的模型数据。通过数学模型计算完成后，输出整个闸泵群联合调度预案。再通过模拟调度演示当模拟演示，当演示结果不满足要求时，可通过人工调整或者根据演示结果相应修正优化调度预案，再进行模拟直到满足实际要求。当模拟演示结果满足要求时，进入下一步的实际综合调度，在实际综合调度的过程中可实时通过远程监控。

Description

基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法

技术领域

本发明涉及一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法。

背景技术

水闸、泵站等防洪工程作为防洪减灾体系的重要组成部份，在抵御涝潮灾害、保护环境生态等方面发挥着巨大的作用，同时也关系到千百万人民的生命财产安全和经济可持续发展，是涉及社会公众安全、社会稳定和发展的大事。随着社会经济的迅速发展对水利信息化、现代化提出了更高的要求，亟需建设完善、智能化的自动调度系统。相对于以往的调度方案和调度执行，通过数学模型整合计算后形成的全新的调度预案，可实现管辖区域水闸、泵站的统一自动调度，将大大提高工作效率。

现有技术方案如下：

1.通过天气预报，根据已有的人工经验，对闸泵站进行提前开启，对河网内的水进行提前排空。

2.通过对原有闸泵站的调度预案，根据实际的条件再对单个闸泵站进行调度。

3.闸泵站都需要建设有远程控制系统，可提高闸泵运行管理的工作效率。无远程控制系统的闸泵站，通过人工到现场对闸泵站的控制调度。

4.现有的调度指令是通过电话或者传真的方式，然后值班人员再对闸泵进行控制，影响调度效率。

现有方案的技术缺点：

1.现有的来水预报通过人工经验或者粗略的预估，闸泵数量多的情况下，无法准确认的调度，是否会重复调度等问题。

2.只能对闸泵站进行自动控制调度，无法满足于闸泵群调度的需求。

3.人工调度需要值班人员到现场进行控制，效率较低。

4.调度指令下发通过电话或传真发送，存在信息接收到执行的时间滞后性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，通过一闸泵群智能调度系统中的采集模块，获取待检测河段的水情信息；所述闸泵群智能调度系统中防洪调度管理单元中的来水预报子单元判断该水情信息是否达到闸泵群联合调度条件；当达到闸泵群联合调度条件时，系统通过一预置预报模型，结合该待检测河段对应的预设防洪安全信息、预设生态补水信息以及预设用水分配信息，并根据一河道历史调度预案数据库，输出整个闸泵群的联合调度预案；再通过一模拟调度演示系统对该联合调度预案模拟演示，当演示结果不满足待检测河段预设控制要求时，通过远程调整或演示结果相应修正优化调度预案，再进行模拟演示直到满足实际要求；当模拟演示结果满足待检测河段预设控制要求时，输出实际综合调度预案，以供调度人员在实际综合调度过程中参考。

在本发明一实施例中，所述闸泵群联合调度条件包括：闸泵群河道水位预警阈值以及洪水预警阈值。

在本发明一实施例中，所述来水预报子单元还与一用于提供降雨预报数据的雷达回波预测系统、一存储有历年历史降雨数据的历史降雨信息数据库、一用于监测待检测河段闸泵群工作状态的闸泵监测系统以及一降雨径流经验预报系统匹配。

在本发明一实施例中，所述降雨径流经验预报系统采用一降雨径流经验预报模型，通过对每次降雨的流域平均雨量、相应产生的径流总量以及前期影响雨量建立一三变数降雨径流相关图，记为流域最大蓄水量，令， 其中，为蒸发系数，为时段，且当时，取；通过计算出降雨开始时的值及各时段的累积雨量，通过三变数降雨径流相关图获取累积径流量，并通过计算相邻两时段的累积径流量之差获取该时段的净雨量。。

在本发明一实施例中，所述联合调度预案包括：方案编号、方案名称、方案开始时间、方案结束时间、计算步长、调度目标节点、节点流量、水库入库流量、水库出库流量、水位、库容、调度预案增加权限、调度预案删除权限、调度预案修改权限、调度闸门编号、调度闸门数量、闸门开度、闸门调度时间、调度泵站编号、泵站调度机组、泵站调度机组数量、泵站调度机组启动功率以及泵站调度机组机组启动时间。

在本发明一实施例中，所述闸泵群智能调度系统包括所述采集模块、数据服务模块、业务应用模块以及用户模块；所述采集模块包括：自动采集单元以及远程上报单元；所述数据服务模块包括：工程基础数据库、实时水雨情数据库、工程巡查数据库、工程运行管理数据库以及地理空间数据库；所述业务应用模块包括综合信息管理子模块、移动应用子模块、公众服务子模块、系统管理子模块、GIS平台、ESB服务总线、工作流中间件以及报表中间件；所述用户模块包括：上级用户单元以及工作管理单元。

在本发明一实施例中， 所述自动采集单元包括：水雨情检测子单元、供情监测子单元、视频监控子单元以及扎泵控制子单元；所述远程上报单元包括：巡查数据子单元、业务数据子单元、办公数据子单元、台账数据子单元以及资料档案子单元。

在本发明一实施例中，所述综合管理子模块包括：基础信息管理单元、监测信息管理单元、台账信息管理单元、防洪调度管理单元以及日常管理单元。

在本发明一实施例中，所述防洪调度管理单元包括：来水预报子单元、所述防洪智能调度子单元、防洪预案子单元以及预警管理子单元。

在本发明一实施例中，对实际综合调度预案的调度结果进行评价，并对实际综合调度预案进行修正，且将将修正后的实际综合调度预案存储至所述河道历史调度预案数据库。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.通过专业的来水预报模型，对不同的来水进行预报预测，然后通过仿真模拟计算，分析来水预报中的不确定因素，协助系统自动制定调度预案。

2.通过专业的联合调度模型，根据来水预报输出的结果进行分析计算，综合闸泵群的实际情况，输出整个闸泵群闸泵调度计划，系统根据联合调度计划，自动生成整个闸泵群里站的调度预案。

3.通过对来水预报分析，以及根据联合调度模型输出联合调度计划，然后通过远程自动化进行自动控制，实现“无人值守望”的目标。

4.生成联合调度预案后，通过对预案进行模拟演示，直到满足需求后再进行实际的联合调度。

5.实际调度完成后，输出调查结果评价反馈给联合调度系统，判断是否需要对本次调度对行优化修正，重新开始下一次的综合调度流程。

附图说明

图1为本发明中闸泵群智能调度系统的系统框图。

图2为本发明中基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，在本实施例中，如图1所示，还提供一种闸泵群智能调度系统，包括采集模块、数据服务模块、业务应用模块以及用户模块；采集模块包括：自动采集单元以及远程上报单元；数据服务模块包括：工程基础数据库、实时水雨情数据库、工程巡查数据库、工程运行管理数据库以及地理空间数据库；业务应用模块包括综合信息管理子模块、移动应用子模块、公众服务子模块、系统管理子模块、GIS平台、ESB服务总线、工作流中间件以及报表中间件；用户模块包括：上级用户单元以及工作管理单元。

进一步的，在本实施例中，自动采集单元包括：水雨情检测子单元、供情监测子单元、视频监控子单元以及扎泵控制子单元；远程上报单元包括：巡查数据子单元、业务数据子单元、办公数据子单元、台账数据子单元以及资料档案子单元。

进一步的，在本实施例中，综合管理子模块包括：基础信息管理单元、监测信息管理单元、台账信息管理单元、防洪调度管理单元以及日常管理单元。

进一步的，在本实施例中，防洪调度管理单元包括：来水预报子单元、防洪智能调度子单元、防洪预案子单元以及预警管理子单元。

进一步的，在本实施例中，当流域和河道上游即将出现洪水时，及时跟踪分析洪水的发展趋势，及时滚动预报最新水情，为防洪及配水调度提供基本依据。洪水预测预报在天气形势分析和实测降雨的基础上，集成专业洪水预报模型---降雨径流经验预报模型。降雨径流经验相关图是在成因分析与统计相关相结合的基础上，用每次降雨的流域平均雨量P和相应产生的径流总量R及影响它们的主要因素前期影响雨量所建立的一种定量三变数相关图。为流域最大蓄水量， =60--120毫米。其中， K为蒸发系数，一般为K=0.8--0.9。时段长一般为3小时。当时，取，单位线为10毫米净雨，时段长为3小时的单位线。时段净雨量仍用降雨径流相关图推求，查图前计算出降雨开始时的值及各时段的累积雨量,在降雨径流相关图上查得的累积径流量，相邻两时段的累积径流量之差便是该时段的净雨量。一、不同降雨模式。1、主要依据雷达回波预测未来1h降雨数据，对闸泵所管理的集雨范围相关区域范围内雷达测雨值进行计算，获取未来1h集雨区域降雨情况。2、充分借鉴近年来国内外气象模式的研究成果，通过比较分析，筛选在气象模拟和预测方面技术先进、性能优良的天气数值预报模式，结合了先进的数值方法和资料同化处理技术、经过改进的物理过程方案，同时具有多重嵌套及易于定位于不同地理位置的能力，实现降雨精度达到3km范围的未来6h网格化降雨数值预报。3、还提供一存储有历年历史降雨数据的历史降雨信息数据库，以作为降雨量数据参考。

二、工程的不同运用方式闸站工程和泵站工程在实际的工作运行。通过用于监测待检测河段闸泵群工作状态的闸泵监测系统，获取当前检测状态下河段的实际水流量。

三、不同的洪水水情调度意见。根据一用于存储河道历史时期河道水情调度预案的河道历史调度预案数据库提供的在历史不同时期的不同调度方案进行仿真模拟计算。可通过采用水文学模型对支流和区间的产汇流过程进行预测和模拟，以此作为水力学模型的输入。对河道洪水演进根据问题性质和实际情况，动态地描述洪水在防洪系统中的流动状态。结合天气形势、洪水预报成果、工情险情状况，判断洪水规模、特点、发展态势，以与水利工程防洪的主要问题和决策目标匹配。还可依据防洪调度规则和专家经验，对存储于河道历史调度预案数据库的预案进行优化，以有效运用防洪工程、减少洪灾损失为优化目标，各种不确定性因素进行分析判断，协助系统自动制定洪水调度决策预案。

进一步的，在本实施例中，防洪预案通过闸泵群各单个水利工程的调度预案先转换成软件形式，通过数学模型降雨径流经验预报模型综合分析计算并整合闸泵群所有水利工程的调度预案调度预案。根据闸泵工程防洪安全、生态补水、用水分配任务建立合理的预警机制。对不同预警响应、根据不同的水位或洪水进行预警响应。工程的不同运用方式闸站工程和泵站工程在实际的工作运行以及不同的来水上游来水、降雨来水、预报来水进行仿真模拟计算，分析防洪调度中的不确定因素，系统平台自动生成整个流域或河道的调度预案模型（人工干预），并通过网络自动完成对闸或泵进行远程开启及关闭。并对每次的调度完成后，生成调度评价，优化调度模型。

进一步的，在本实施例中，如图2所示，当闸泵群联合调度达到需要调度的条件闸泵群河道水位达到预警值、或者洪水到来即将超过预警值时，系统通过一预置预报模型，结合该待检测河段对应的预设防洪安全信息、预设生态补水信息以及预设用水分配信息，并根据一河道历史调度预案数据库，输出整个闸泵群的联合调度预案。

根据用户在数据准备模块中生成的边界数据，进行数据有效性检查，在边界数据、参数准备完全情况下，调用群闸调度预报系统，自动输出调度方案数据。根据实时水雨情及其发展趋势的预测预报数据，结合历史同期的影响情况以及以往调度经验，分析调度的具体内容和目标，建立各水库及泵站调度方案，确定水库及泵站调度方案的时间范围和空间范围。调度方案建立是数据处理、水库调度、仿真计算运行的前提条件。调度计划包括腾库计划、回蓄计划、检修计划、高水位计划、削峰调度计划。根据不同类型的需要拟定调度方案。联合调度预案包括：方案编号、方案名称、方案开始时间、方案结束时间、计算步长、调度目标节点、节点流量、水库入库、出库流量、水位、库容等信息。还包括：调度闸门编号、调度闸门数量、闸门开度、闸门调度时间、调度泵站编号、泵站调度机组、泵站调度机组数量、泵站调度机组启动功率以及泵站调度机组机组启动时间，如：调度预案包含什么时间，对闸泵群闸泵进行调度，对需要调度的每个闸的几个闸门进行控制，开度多少，时间多久，需要调度的泵站开几台机组，开多少功率，以及开启时间多长，通过对闸泵开启的流量监控，进行有效安排，保障防洪安全。

同时，通过权限控制，提供调度方案（预案）的增加、删除和修改功能，对于明显不合理的方案（预案）允许经过授权的用户直接删除和进行修改，但需保留修改痕迹，以备查询或撤销相关操作。

再通过模拟调度演示当模拟演示，当演示结果不满足要求系统设定的要求时，可通过人工调整或者根据演示结果相应修正优化调度预案自动生成的调度预案，再进行模拟直到满足实际要求。当模拟演示结果满足要求时，进入下一步的实际综合调度预案生成阶段。在实际综合调度的过程中可实时通过远程监控。待实际综合调度完成后，输出对本次调度结果评价，如调度结果评价需要优化，通过对实际综合调度预案中的参数数据修正，对调度数学模型进行修正优化。结果评价无需优化时结束本次调度结束。

进一步的，在本实施例中，当本闸泵群控的区域无降雨时，根据现有的流域或河道现有的水情进行防洪调度。符合一级预案条件防洪安全任务时，水位达到一级警戒线，生成一级防洪调度预案根据防洪任务进行调度生成的预案，通过人工审核后，启动防洪调度模块进行自动调度。如不满足一级预案响应条件转至二级预案防洪安全任务时，水位达到二级警戒线，生成二级防洪调度预案，结合人工审核后，启动防洪调度模块进行自行调度。如不满足二级预案响条件转至三级预案防洪安全任务时，水位达到三级警戒线，生成三级防洪调度预案，结合人工审核后，启动防洪调度模块进行自动调度。

进一步的，在本实施例中，结合有天气预报、来水预报结果，当1-3天有强降雨时（可根据实际情况设定），执行预排处理。当预报降雨量达到一级标准时预报降雨达到一级警戒线，执行一级预案根据防洪任务一级警应条件进行调度生成的预案处理，预先排空闸泵群水，达到安全水位。当预报降雨量达到二级标准时预报降雨达到二级警戒线，执行二级预案根据防洪任务二级警应条件进行调度生成的预案处理，预先排空闸泵群水，达到安全水位。预报降雨量达到三级标准时预报降雨达到三级警戒线，执行三级预案根据防洪任务三级警应条件进行调度生成的预案处理，预先排空闸泵群水，达到安全水位。

进一步的，在本实施例中，非汛期以及供水时期，根据现在以及供水预案，生成非汛期及供水的调度预案非汛期水位、生态补水和用水分配达到等级警戒条件要求，根据预案系统可自动完成对闸泵群的调度。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，通过一闸泵群智能调度系统中的采集模块，获取待检测河段的水情信息；所述闸泵群智能调度系统中防洪调度管理单元中的来水预报子单元判断该水情信息是否达到闸泵群联合调度条件；当达到闸泵群联合调度条件时，系统通过一预置预报模型，结合该待检测河段对应的预设防洪安全信息、预设生态补水信息以及预设用水分配信息，并根据一河道历史调度预案数据库，输出整个闸泵群的联合调度预案；再通过一模拟调度演示系统对该联合调度预案模拟演示，当演示结果不满足待检测河段预设控制要求时，通过远程调整或演示结果相应修正优化调度预案，再进行模拟演示直到满足实际要求；当模拟演示结果满足待检测河段预设控制要求时，输出实际综合调度预案，以供调度人员在实际综合调度过程中参考。

2.根据权利要求1所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述闸泵群联合调度条件包括：闸泵群河道水位预警阈值以及洪水预警阈值。

3.根据权利要求1所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述来水预报子单元还与一用于提供降雨预报数据的雷达回波预测系统、一存储有历年历史降雨数据的历史降雨信息数据库、一用于监测待检测河段闸泵群工作状态的闸泵监测系统以及一降雨径流经验预报系统匹配。

4.根据权利要求3所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述降雨径流经验预报系统采用一降雨径流经验预报模型，通过对每次降雨的流域平均雨量、相应产生的径流总量以及前期影响雨量建立一三变数降雨径流相关图，记为流域最大蓄水量，令， 其中，为蒸发系数，为时段，且当时，取；通过计算出降雨开始时的值及各时段的累积雨量，通过三变数降雨径流相关图获取累积径流量，并通过计算相邻两时段的累积径流量之差获取该时段的净雨量。

5.根据权利要求1所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述联合调度预案包括：方案编号、方案名称、方案开始时间、方案结束时间、计算步长、调度目标节点、节点流量、水库入库流量、水库出库流量、水位、库容、调度预案增加权限、调度预案删除权限、调度预案修改权限、调度闸门编号、调度闸门数量、闸门开度、闸门调度时间、调度泵站编号、泵站调度机组、泵站调度机组数量、泵站调度机组启动功率以及泵站调度机组机组启动时间。

6.根据权利要求1所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述闸泵群智能调度系统包括所述采集模块、数据服务模块、业务应用模块以及用户模块；所述采集模块包括：自动采集单元以及远程上报单元；所述数据服务模块包括：工程基础数据库、实时水雨情数据库、工程巡查数据库、工程运行管理数据库以及地理空间数据库；所述业务应用模块包括综合信息管理子模块、移动应用子模块、公众服务子模块、系统管理子模块、GIS平台、ESB服务总线、工作流中间件以及报表中间件；所述用户模块包括：上级用户单元以及工作管理单元。

7.根据权利要求2所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于， 所述自动采集单元包括：水雨情检测子单元、供情监测子单元、视频监控子单元以及扎泵控制子单元；所述远程上报单元包括：巡查数据子单元、业务数据子单元、办公数据子单元、台账数据子单元以及资料档案子单元。

8.根据权利要求2所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述综合管理子模块包括：基础信息管理单元、监测信息管理单元、台账信息管理单元、防洪调度管理单元以及日常管理单元。

9.根据权利要求4所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，所述防洪调度管理单元包括：来水预报子单元、所述防洪智能调度子单元、防洪预案子单元以及预警管理子单元。

10.根据权利要求1所述的一种基于自动生成预案的闸泵群联合自动调度方法，其特征在于，对实际综合调度预案的调度结果进行评价，并对实际综合调度预案进行修正，且将将修正后的实际综合调度预案存储至所述河道历史调度预案数据库。