执行申请灌溉调度决策支持系统及设计方法

著录项
  • CN202211145311.8
  • 20220920
  • CN115630909A
  • 20230120
  • 宁夏回族自治区水利科学研究院
  • 韩小龙;丁文捷;李桐满;陆阳;仝炳伟
  • G06Q10/10
  • G06Q10/10 G06F17/18 A01G25/16

  • 宁夏回族自治区银川市北京西路157号
  • 宁夏(64)
  • 北京创智合源知识产权代理事务所(普通合伙)
  • 马金华
摘要
本发明涉及灌溉作业技术领域,具体涉及执行申请灌溉调度决策支持系统设计及设计方法,包括注册子系统、申请审批子系统、计划子系统、执行子系统、监测子系统、交互子系统、统计分析子系统、更新计划子系统、灌溉过程通知与评价子系统和纠纷调节子系统:用水户通过APP模块提出灌溉申请,管理员汇总申请并层层审批,调度员根据申请和年度配水计划等确定输水时间和水量,审批灌溉调度计划,用水户按计划操作闸门,通过监测和交互系统将灌溉过程中流量、灌溉进度等信息反馈给服务器,并接受服务器监督管理,灌溉结束后统计分析用水量、评价灌溉过程、水费纠纷调节等,即可降低灌溉管理的工作量。
权利要求

1.执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,包括注册子系统、申请审批子系统、计划子系统、执行子系统、监测子系统、交互子系统、统计分析子系统、更新计划子系统、灌溉过程通知与评价子系统和纠纷调节子系统;

所述注册子系统、所述申请审批子系统、所述计划子系统、所述执行子系统、所述监测子系统、所述交互子系统、所述统计分析子系统、所述更新计划子系统、所述灌溉过程通知与评价子系统和所述纠纷调节子系统连接;

所述注册子系统,用于将灌区自然结构抽象为灌区逻辑结构,记录灌溉单元、渠段单元、管理单元之间的基本信息和拓扑结构;

所述申请审批子系统,用水户通过手机APP填报用水的相关信息,包括灌溉时间、水量和地点,管理员审批,获得用水和配水信息;

所述计划子系统,用于根据年度配水计划和上游来水信息,采用矩形装箱方法为所有灌溉作业建立灌溉调度计划;

所述执行子系统,基于所述灌溉调度计划管理和指导用水户APP按计划灌溉;

所述监测子系统,用于监测并反馈水情信息;

所述交互子系统,用水户通过所述手机APP报告灌溉进度,管理员汇总并报告灌溉信息;

所述统计分析子系统,汇总所述灌溉调度计划、监测和交互信息,统计分析流量和灌溉进度,为更新所述灌溉调度计划提供数据支撑;

所述更新计划子系统,用于对比计划和执行差异,调整所述灌溉调度计划,用调整后的计划指导下一个灌溉作业,督促灌溉作业平滑交接;

所述灌溉过程通知与评价子系统,将灌溉执行过程和用水量统计分析结果通知给用水户,并邀请用户对灌溉执行过程进行评价,多方面的了解了实际灌溉过程;

所述纠纷调节子系统,用于田间水量不能准确计量时,用水户与管理单元间协商纠纷进行处理。

2.如权利要求1所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,

所述申请审批子系统包括用水申请模块和审批用水模块,所述用水申请模块和所述审批用水模块依次连接;

所述用水申请模块,由灌溉单元向管理单元申报用水时间和水量信息。

所述审批用水模块,管理单元根据年度配水计划和上游来水信息,批准本期用水时间、水量和流量信息。

3.如权利要求2所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,

所述计划子系统包括申请审批数据模块、地理信息模块、灌区树型结构模块和流量时间计划模块,所述申请审批数据模块、所述地理信息模块、所述灌区树型结构模块和所述流量时间计划模块连接;

所述申请审批数据模块,用于展示批准的需水信息,采用矩形条带表示;

所述地理信息模块,展示所述需水信息的空间分布图;

所述灌区树型结构模块,用于展示渠段单元与灌溉单元间的空间拓扑关系;

所述流量时间计划模块,用于展示所述需水信息的时间分布。

4.如权利要求3所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,

所述执行子系统包括定时器、灌溉监督模块和中控闸门智能锁,所述定时、所述灌溉通知监督模块和所述中控闸门智能锁连接;

所述定时器,按照灌溉调度计划依次通知用水户APP按计划灌溉,同时生成中控闸门智能锁指令;

所述灌溉监督模块,手机APP接受服务器通知,并督促用水户按计划操作闸门;

所述中控闸门智能锁,用于控制闸门或泵站的开关。

5.如权利要求4所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,

所述监测子系统包括监测模块和反馈模块,所述监测模块和所述反馈模块依次连接;

所述监测模块,基于所述执行情况对水情、闸门状态进行监测,生成水情信息;

所述反馈模块,将所述水情信息反馈给服务器,为所述更新子系统提供数据支撑。

6.如权利要求5所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,

所述交互子系统包括流量交互模块和进度交互模块,所述流量交互模块和进度交互模块并行连接;

所述流量交互模块,用水户通过手机APP反馈水情信息;

所述进度交互模块,用水户通过手机APP反馈作业执行进度。

7.执行申请灌溉调度决策支持系统的设计方法,采用如权利要求1所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,其特征在于,包括以下步骤:

通过注册子系统对灌溉单元、渠段单元和管理单元进行规划,并建立灌区逻辑结构,记录田地基本信息、渠道自然条件和管理组织结构基本信息;

通过所述申请审批子系统获得需水/配水时间、地点和水量信息;

通过所述计划子系统初始化作业灌溉调度计划;

通过所述执行子系统指导用户按计划灌溉,促进灌溉作业间平稳衔接;

通过所述监测子系统监测获得水情信息;

通过所述交互子系统获得灌溉进展或流量信息;

通过所述统计分析子系统分析当前最有可能的实际流量;

通过所述更新子系统按照当前最有可能的实际流量实时更新所述灌溉调度计划,使所述灌溉调度计划与实际相互统一;

通过所述灌溉过程通知与评价子系统系统,将监测和分析的结果通知给执行人,并获得执行人对灌溉过程的评价;

通过所述纠纷调节子系统协调用水户、管理员、监测设备、运维服务之间纠纷。

说明书
技术领域

本发明涉及灌溉作业技术领域,尤其涉及执行申请灌溉调度决策支持系统设计及设计方法。

一般的在行水期时,灌溉管理员需要昼夜往返于各个闸门口之间,从而导致工作人员十分辛苦;随着水资源日益短缺。节水灌溉技术大范围推广应用加剧了繁重的灌溉管理工作,迫切需要新的灌溉管理模式。另外,由于基层明渠计流设备精度不足,也迫切需要创新田间流量计算统计方式。

测控一体化闸门的推广和应用有助于降低灌溉管理工作量,改善田间水计量等问题,但也大大提高了现代化灌区建设成本,也迫切需要低建设运维成本的方案。

执行申请灌溉可以按需申请,有利于节灌和水量计量。但广泛推广节水灌溉必然会威胁渠道安全。迫切需要建立灌溉调度计划,指导用水户按计划灌溉。

另外,灌区情况复杂,灌溉计划也需要实时变化才能,适应运维环境,因此需要建立改善用水管理,协作和沟通方式(调度决策支持)。

最后,针对田间明渠测流不准确,本文所述执行申请灌溉推广难度大等问题,设计了灌溉纠纷调节系统,由用水户、管理员、运维团队、信息系统之间协调妥善处理分歧的纠纷调节子系统。

本发明的目的在于提供执行申请灌溉调度决策支持系统及设计方法,旨在解决现有的灌溉管理工作量较大问题。

为实现上述目的,第一方面,本发明提供了执行申请灌溉调度决策支持系统,包括注册子系统、申请审批子系统、计划子系统、执行子系统、监测子系统、交互子系统、统计分析子系统、更新计划子系统、灌溉过程通知与评价子系统和纠纷调节子系统;

所述注册子系统、所述申请审批子系统、所述计划子系统、所述执行子系统、所述监测子系统、所述交互子系统、所述统计分析子系统、所述更新计划子系统、所述灌溉过程通知与评价子系统和所述纠纷调节子系统连接;

所述注册子系统,用于将灌区自然结构抽象为灌区逻辑结构,记录灌溉单元、渠段单元、管理单元之间的基本信息和拓扑结构;

所述申请审批子系统,用水户通过手机APP填报用水的相关信息,包括灌溉时间、水量和地点,管理员审批,获得用水和配水信息;

所述计划子系统,用于根据上游来水信息,为所有灌溉作业建立灌溉调度计划;

所述执行子系统,基于所述灌溉调度计划管理和指导用水户APP按计划灌溉;

所述监测子系统,用于监测并反馈水情信息;

所述交互子系统,用水户通过所述手机APP报告灌溉进度,管理员汇总并报告灌溉信息;

所述统计分析子系统,汇总所述灌溉调度计划、监测和交互信息,统计分析流量和灌溉进度,为更新所述灌溉调度计划提供数据支撑;

所述更新计划子系统,用于对比计划和执行差异,调整所述灌溉调度计划,用调整后的计划指导下一个灌溉作业,督促灌溉作业平滑交接;

所述灌溉过程通知与评价子系统,将灌溉执行过程和用水量统计分析结果通知给用水户,并邀请用户对灌溉执行过程进行评价,多方面的了解了实际灌溉过程;

所述纠纷调节子系统,用于田间水量不能准确计量时,用水户与管理单元间协商纠纷调节子系统的方法。

其中,所述申请审批子系统包括用水申请模块和审批用水模块,所述用水申请模块和所述审批用水模块依次连接;

所述用水申请模块,由灌溉单元向管理单元申报用水时间和水量信息。

所述审批用水模块,管理单元根据年度配水计划和上游来水信息,批准本期用水时间、水量和流量信息。

其中,所述计划子系统包括申请审批数据模块、地理信息模块、灌区树型结构模块和流量时间计划模块,所述申请审批数据模块、所述地理信息模块、所述灌区树型结构模块和所述流量时间计划模块连接;

所述申请审批数据模块,用于展示批准的需水信息,采用矩形条带表示;

所述地理信息模块,展示所述需水信息的空间分布图;

所述灌区树型结构模块,用于展示渠段单元与灌溉单元间的空间拓扑关系;

所述流量时间计划模块,用于展示所述需水信息的时间分布。

其中,所述执行子系统包括定时器、灌溉监督模块和中控闸门智能锁,所述定时、所述灌溉通知监督模块和所述中控闸门智能锁连接;

所述定时器,按照灌溉调度计划依次通知用水户APP按计划灌溉,同时生成中控闸门智能锁指令;

所述灌溉监督模块,手机APP接受服务器通知,并督促用水户按计划操作闸门;

所述中控闸门智能锁,用于控制闸门或泵站的开关。

其中,所述监测子系统包括监测模块和反馈模块,所述监测模块和所述反馈模块依次连接;

所述监测模块,基于所述执行情况对水情、闸门状态进行监测,生成水情信息;

所述反馈模块,将所述水情信息反馈给服务器,为所述更新子系统提供数据支撑。

其中,所述交互子系统包括流量交互模块和进度交互模块,所述流量交互模块和进度交互模块并行连接;

所述流量交互模块,用水户通过手机APP反馈水情信息;

所述进度交互模块,用水户通过手机APP反馈作业执行进度。

第二方面,本发明提供了执行申请灌溉调度决策支持系统的设计方法,采用如第一方面所述的执行申请灌溉调度决策支持系统,包括以下步骤:

通过注册子系统对灌溉单元、渠段单元和管理单元进行规划,并建立灌区逻辑结构,记录田地基本信息、渠道自然条件和管理组织结构基本信息;

通过所述申请审批子系统获得需水/配水时间、地点和水量信息;

通过所述计划子系统初始化作业灌溉调度计划;

通过所述执行子系统指导用户按计划灌溉,促进灌溉作业间平稳衔接;

通过所述监测子系统监测获得水情信息;

通过所述交互子系统获得灌溉进展或流量信息;

通过所述统计分析子系统分析当前最有可能的实际流量;

通过所述更新子系统按照当前最有可能的实际流量实时更新所述灌溉调度计划,使所述灌溉调度计划与实际相互统一;

通过所述灌溉过程通知与评价子系统系统,服务器将监测和分析的结果通知给执行人,并获得执行人对灌溉过程的评价;

通过所述纠纷调节子系统协调用水户、管理员、监测设备、运维服务之间纠纷。

本发明的执行申请灌溉调度决策支持系统及设计方法,所述注册子系统,用于将灌区自然结构抽象为灌区逻辑结构,记录灌溉单元、渠段单元、管理单元之间的基本信息和拓扑结构;所述申请审批子系统,用水户通过手机APP填报用水的相关信息,包括灌溉时间、水量和地点,管理员审批,获得用水和配水信息;所述计划子系统,用于根据年度配水计划和上游来水信息,为所有灌溉作业建立所述灌溉调度计划;所述执行子系统,基于所述灌溉调度管理中控闸门智能锁,指导用水户按计划灌溉;所述监测子系统,基于所述中控闸门智能锁,监测并反馈水情信息;所述交互子系统,用水户通过手机APP报告灌溉进度,管理员汇总灌溉信息,向上一级管理单元报告;所述统计分析子系统,汇总灌溉调度计划、监测和交互信息,统计分析流量和灌溉进度,为更新灌溉调度计划提供数据支撑;所述更新子系统用于对比计划和执行差异,调整灌溉调度计划,用调整后的计划指导下一个灌溉作业,督促灌溉作业平滑交接;所述灌溉过程通知与评价子系统系统,将监测和分析的结果通知给执行人,并获得执行人对灌溉过程的评价;所述纠纷调节子系统,用于田间水量不能准确计量时,用水户与管理单元间协商纠纷调节子系统的方法。

用水户通过模块提出灌溉申请,管理员汇总申请水量并层层审批;调度员根据申请和年度配水计划等确定输水时间和水量,审批灌溉调度计划;用水户根据批准的灌溉调度计划,在规定的时间内操作闸门达到批准的流量,自助管理灌溉,灌溉过程中及时将流量、灌溉进度、预计结束时间等信息监测或交互反馈给服务器,并接受服务器监督管理;灌溉排程结束后,服务器将用水时段、用水总量,是否按计划操作闸门等信息发送给用水户,并辅助管理员收缴水费,改进灌溉管理过程,从而解决了现有的灌溉管理工作量较大的问题。

为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案(或解决方案),下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的执行申请灌溉调度决策支持系统的结构示意图。

图2是本发明提供的灌区逻辑模型与灌溉调度计划的原理图。

图3是本发明提供的执行申请灌溉模块使用的实例图。

图4是阀门智能锁的结构示意图。

图5是阀门智能门锁的活动图。

图6是本发明提供的执行申请灌溉调度决策支持系统的协作图。

图7是本发明提供的执行申请灌溉调度决策支持系统的界面图。

图8是本发明提供的执行申请灌溉调度决策支持系统的设计方法的流程图。

1-注册子系统、2-申请审批子系统、3-计划子系统、4-执行子系统、5-监测子系统、6-交互子系统、7-统计分析子系统、8-更新计划子系统、9-灌溉过程通知与评价子系统、10-纠纷调节子系统、21-用水申请模块、22-审批用水模块、31-申请审批数据模块、32-地理信息模块、33-灌区树型结构模块、34-流量时间计划模块、41-定时器、42-灌溉通知监督模块、43-中控闸门智能锁、51-监测模块、52-反馈模块、61-流量交互模块、62-进度交互模块、91-灌溉过程通知模块、92-用户评价模块。

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图7,第一方面,本发明提供执行申请灌溉调度决策支持系统,包括包括注册子系统1、申请审批子系统2、计划子系统3、执行子系统4、监测子系统5、交互子系统6、统计分析子系统7、更新计划子系统8、灌溉过程通知与评价子系统9和纠纷调节子系统10;

所述注册子系统1、所述申请审批子系统2、所述计划子系统3、所述执行子系统4、所述监测子系统5、所述交互子系统6、所述统计分析子系统7、所述更新计划子系统8、所述灌溉过程通知与评价子系统9和所述纠纷调节子系统10连接;

所述注册子系统1,用于将灌区自然结构抽象为灌区逻辑结构,记录灌溉单元、渠段单元、管理单元之间的基本信息和拓扑结构;

所述申请审批子系统2,用水户通过手机APP填报用水的相关信息,包括灌溉时间、水量和地点,管理员审批,获得用水和配水信息;

所述计划子系统3,用于根据年度配水计划和上游来水信息,矩形装箱方法为所有灌溉作业建立灌溉调度计划;

所述执行子系统4,基于所述灌溉调度计划管理和指导用水户APP按计划灌溉;

所述监测子系统5,用于监测并反馈水情信息;

所述交互子系统6,用水户通过所述手机APP报告灌溉进度,管理员汇总并报告灌溉信息;

所述统计分析子系统7,汇总所述灌溉调度计划、监测和交互信息,统计分析流量和灌溉进度,为更新所述灌溉调度计划提供数据支撑;

所述更新计划子系统8,用于对比计划和执行差异,调整所述灌溉调度计划,用调整后的计划指导下一个灌溉作业,督促灌溉作业平滑交接;

所述灌溉过程通知与评价子系统9,将灌溉执行过程和用水量统计分析结果通知给用水户,并邀请用户对灌溉执行过程进行评价,多方面的了解了实际灌溉过程;

所述纠纷调节子系统10,用于田间水量不能准确计量时,用水户与管理单元间协商纠纷进行处理。

在本实施方式中,所述注册子系统1,包括灌溉单元、渠段单元、管理单元属性以及它们之间的逻辑结构,依“树”形连接,灌溉单元属性包括空间位置(GIS中的polygon);属性数据包括(土壤、作物、管理员、经济价值等)2;渠段单元属性包括标志性横断面(结构形式、上底、下底、高),纵断面属性(比降、长度、接口、桩号);管理单元属性包括管理员姓名、、调度权限等;所述灌区逻辑结构包括将灌区自然结构抽象为二叉树的拓扑关系,和灌溉单元、渠段单元与管理单元的聚合关系;用水户通过手机APP模块提出灌溉申请,管理员汇总申请水量并层层审批,调度员根据申请和年度配水计划等确定输水时间和水量,审批灌溉调度计划,用水户根据批准的灌溉调度计划,在规定的时间内操作闸门达到批准的流量,自助管理灌溉,灌溉过程中及时将流量、灌溉进度、预计结束时间等信息反馈给服务器,并接受服务器监督管理,灌溉排程结束后,服务器将用水时段、用水总量,是否按计划操作闸门等信息发送给用水户,并收缴水费,即可防止工作人员在进行放水时往返各个闸口之间,从而解决了现有的灌溉管理员工作量较大的问题。即通过循环装箱程序,不断更新所述灌溉调度计划,指导执行申请灌溉作业的平滑实施;通过岗位、角、职责分工协作减少灌溉管理工作量;通过人、机、信息系统之间的协调实现“以人为本,实时监测,多元核算,智能分析,动态预测,精准服务”的数字灌区的总目标。

进一步的,所述申请审批子系统2包括用水申请模块21和审批用水模块22,所述用水申请模块21和所述审批用水模块22依次连接;

所述用水申请模块21,由灌溉单元向管理单元申报用水时间和水量信息。

所述审批用水模块22,管理单元根据年度配水计划和上游来水信息,批准本期用水时间、水量和流量信息。

在本实施方式中,由灌溉单元向管理单元申报用水时间和水量信息,管理单元根据上游来水,批准本期用水时间,水量,流量等信息,通过所述用水申请模块21获得需水信息,通过审批用水模块22获得配水信息,服务器汇总各个节点的申请审批信息,为灌溉调度计划奠定数据基础。

进一步的,所述计划子系统3包括申请审批数据模块31、地理信息模块32、灌区树型结构模块33和流量时间计划模块34,所述申请审批数据模块31、所述地理信息模块32、所述灌区树型结构模块33和所述流量时间计划模块34连接;

所述申请审批数据模块31,用于展示批准的需水信息,采用矩形条带表示;

所述地理信息模块32,展示所述需水信息的空间分布图;

所述灌区树型结构模块33,用于展示渠段单元与灌溉单元间的空间拓扑关系;

所述流量时间计划模块34,用于展示所述需水信息的时间分布。

在本实施方式中,通过所述申请审批数据模块31示批准的需水信息,采用矩形条带表示,其中所述地理信息模块32展示所述需水信息的空间分布图,其次所述灌区树型结构模块33展示渠道与灌溉单元的空间拓扑关系,最后所述流量时间计划模块34展示所述需水信息时间分布。通过二叉树拓扑约束下定向裁剪分层装箱(2DR-SBP)算法,寻配水/需水,时间(流量图)/空间(GIS图),空间拓扑结构/渠道物理参数约束下最大化程度满足用水户需求的配水方案(即初始化灌溉调度计划),并将该计划结果直观的展现在系统主界面上。

进一步的,所述执行子系统4包括定时器41、灌溉监督模块42和中控闸门智能锁43,所述定时器、所述灌溉监督模块42和所述中控闸门智能锁43连接;

所述定时器41,服务器按照灌溉调度计划依次通知用水户APP和中控闸门智能锁按计划灌溉;

所述灌溉监督模块,手机APP接受服务器通知并督促用水户按计划操作闸门;

所述中控闸门智能锁,用于控制闸门或泵站的开关。

在本实施方式中,通过所述中控闸门智能锁管理灌溉,通过水位和超声波监测水情和闸门状态,通过灌溉进度交互模块汇报流量,指导灌溉作业间顺利衔接。

进一步的,所述监测子系统5包括监测模块51和反馈模块52,所述监测模块51和所述反馈模块52依次连接;

所述监测模块51,基于所述执行情况对水情、闸门状态进行监测;

所述反馈模块52,将所述监测信息反馈给服务器,为所述更新子系统提供数据支撑。

在本实施方式中,通过所述监测模块51对放水时的水情进行监测,并生成水情信息,所述反馈模块52将所述水情信息进行反馈给所述服务器,用于更新灌溉调度计划。

进一步的,所述交互子系统6包括流量交互模块61和进度交互模块62,所述流量交互模块61和进度交互模块并行连接;

所述流量交互模块61,用水户通过手机APP反馈水情信息;

所述进度交互模块62,用于反馈灌溉区域的灌溉进度。

在本实施方式中,交互模块与监测模块互相支撑,也可单独应用以弥补监测模块不足,是统计分析中重要的数据来源,也是灌溉纠纷调节时的关键证据,通过交互模块实现以人为本的监测管理方案。

进一步的,所述统计分析子系统7,依据所述灌溉调度计划、所述监测子系统5和所述交互子系统6,分析当前实际灌溉流量,包括三角分布,β分布等模块,依据实际环境选用。

设:计划流量为Qs,监测流量为Qm,通过交互推断流量为Qi,假设随机数Qs、Qm、Qi与实际流量为Qt之间存在固定的概率分布,则

所述三角分布即Qt=(Qs+Qm+Qi)/3

方均差为

所述β分布等Qt=(Qs+4Qm+Qi)/6,

方均差为

在本实施方式中,综合所述灌溉调度计划、水情监测、用水户交互等信息,实现一数一源,多元核算的流量统计分析功能。采用统计分析的方式厘清理论计划、仪器监测、人文估算之间的偏差,弥补田间流量设备不够,精度不足等问题,所述判断模块,如果未完成所述灌溉调度计划,则根据执行情况更新计划;如果完成所述灌溉调度计划,则进入灌溉结果通知与评价模块91,所述更新子系统包括二叉树拓扑约束下开维分层装箱(2DR-ODP)算法,在所述灌溉调度初始计划(2DR-SBP)34的基础上,用(2DR-ODP)算法更新灌溉调度计划。所述(2DR-SBP)和所述(2DR-ODP)算法连接;所述(2DR-ODP)算法,用于更新所述灌溉调度计划。

在本实施方式中,所述更新子系统3根据所述所述监测子系统的水情信息,更新所述灌溉调度计划,并用更新的调度计划指导所述执行子系统4,保证灌溉作业顺利衔接。

进一步的,所述灌溉过程通知与评价子系统9包括灌溉过程通知模块91和用户评价模块92。

所述灌溉过程通知模块91,用于服务器将监测和分析的结果发给用水户;

所述用水户评价模块,用于用水户通过手机APP评价此次灌溉过程。

所述用水户评价模块,采用灌溉申请与实际灌溉之间的欧式距离评价用户满意度。设灌溉作业:

其中灌溉申请Apply,灌溉作业排程Schedule,灌溉执行Execute,Q表示水量,H表示开始时间。

则全体用水户满意度:

在本实施方式中,通过所述灌溉过程通知和所述用水户评价,多方面了解灌溉过程中的问题,为后续优化调度算法,灌溉纠纷调节等提供支撑。

请参阅图8,第二方面,在使用本发明提供了执行申请灌溉调度决策支持系统的设计方法,在设计第一方面所述的执行申请灌溉调度决策支持系统时,应该采用以下步骤:

S1通过注册子系统1对灌溉单元、渠段单元和管理单元进行规划,并建立灌区逻辑结构,记录田地基本信息、渠道自然条件和管理组织结构基本信息;

具体的,在GIS底图中将管理区域分为若干灌溉单元,与渠段建立树形结构,注册面积、土壤属性、权属等基本信息。

将干渠管理处、管理所、管理段、农村用水协会,闸门、需水池等抽象为管理单元,沿灌区逻辑结构聚合在树节点上。

S2通过所述申请审批子系统2获得需水/配水时间、地点和水量信息;

具体的,灌溉申请沿着灌区逻辑结构层层汇总,层层审批,形成需水计划。

S3通过所述计划子系统3,初始化作业灌溉调度计划;

具体的,采用矩形货物装箱的形式反应供需水矛盾,综合灌溉申请审批、年度计划、来水预测、需水/配水时间、地点、水量等多方面信息,结合本区域的输水损失、灌溉管理制度、值班计划等制定本轮灌溉调度计划,灌溉申请Y={Q,H|y∈Y,Q是申请流量,H是申请时段};

灌溉审批D={D∈C|[0,1]y=0拒绝,y=1批准}。

按灌区逻辑结构逐层分解配水计划:

配水计划Z={z∈C|z2n=zn-z2n+1} (1)

按灌区逻辑结构逐层汇总申请:

申请汇总Z'={z'∈C|z'n=Q2n×H2n+Q2n+1×H2n+1} (2)

配水计划与申请汇总之间的差反应了供需水矛盾。服务器采用二叉树拓扑约束下定向裁剪分层装箱(2DR-SBP)算法,辅助调度员用矩形货物装箱的方法分配水资源,同时指导并建议各个管理单元的流量、持续时间、作业间衔接关系,进而初始化灌溉调度计划。

S4通过所述执行子系统4指导用户按计划灌溉,促进灌溉作业间平稳衔接;

具体的服务器通过APP督促用水户,通过中控闸门智能锁管理闸门,执行灌溉计划。

S5通过所述监控子系统5获得灌溉进展或流量信息;

具体的,灌溉过程中及时将水情,闸门状态等信息反馈给服务器,并接受服务器监督管理。所述中控闸门智能锁包括:锁结构,单片机、闸门高度霍尔传感器、锁销、键盘、通信模块、超声波流量仪(如图4所示),所述中控闸门智能锁主要功能包括按照灌溉调度计划管理闸门开启时间和开度,并将监测的水位、流速、流量等信息和用户操作信息传回服务器(如图5所示)。

S6通过所述交互子系统6获得灌溉进展或流量信息;

具体的,灌溉过程中用水户通过手机APP及时将流量、灌溉进度、预计结束时间等信息反馈给服务器,并接受服务器监督管理。

S7通过所述统计分析子系统7分析当前最有可能的实际流量;

具体的,综合灌溉计划、水情监测、用水户交互等信息,实现一数一源,多元核算的流量统计分析功能,弥补田间测流设备不足,精度不够等问题。

S8通过所述更新子系统按照当前最有可能的实际流量实时更新所述灌溉调度计划,使所述灌溉调度计划与实际相互统一;

具体的,服务器根据监测和交互的信息采用二叉树拓扑约束下开维分层装箱(2DR-ODP)算法循环更新灌溉调度计划,督促灌溉作业顺利衔接。

S9通过所述灌溉过程通知与评价子系统,服务器将监测和分析的结果通知给用水户,并邀请用户评价灌溉过程。

具体的,通过服务器通知和用水户评价从时间、流量、计量精度、运维服务、灌溉管理等多方面的了解了实际灌溉过程,为水费纠纷调节,调度算法适配,灌溉管理过程改进等提供了依据。

S10通过所述纠纷调节子系统协调用水户、管理员、监测设备、运维服务之间纠纷。

具体的,所述纠纷调节子系统10,由于计划、测量等手段有限,田间难以准确测量水。在管理员协调下,用水户之间协调流量监测过程,用“水费”调节“流量”监测设备、率定、运维等方面的不足,需水/供水矛盾、灌溉先后顺序、流量计量精度、运维管理服务等等事关民生的大事存在天然的矛盾,处理不好必然危机系统上线运行,一般可通过增加供水、渠道清淤、设备率定、增加管理人员、降低工作量、提高工作效率、建立管理制度等方式调节,将“水费”和“运维费”打包成“用水服务费”,通过用水服务费调节灌溉纠纷即田间流量计量精度不足,率定偏差大,统计分析不够时,通过提高服务质量,降低工作量,协调用水服务费调节纠纷,提高用户满意度,从而保证系统上线。

执行申请灌溉调度决策支持系统采用手机APP申请审批用水需求,地理信息系统展示需水的空间分布,流量图Q-H展示供需水时间分布,矩形条带装箱等方式直观的反应供需水矛盾便于操作、易于扩展。进一步,将灌区自然结构抽象化为树形逻辑结构,采用装箱算法动态更新灌溉调度计划,闸门智能锁管理灌溉过程,统计分析方法完善明渠测流方式,改善了系统的通用性、灵活性和易用性。最后,对比灌溉计划与执行过程之间的差异,监督灌溉作业间平稳交接,促使理论计划转换实际行动;建立用户满意度评价方法,用水纠纷调节制度等,实现“以人为本,实时监测,多元核算,智能分析,动态预测,精准服务”的数字灌区的总目标。

信息技术的飞速发展,萌生了针对精量化节水灌溉需求的执行申请灌溉管理信息系统,迅捷地建立灌溉调度计划是调度决策支持的核心。虽然仅考虑了灌区空间结构的灌溉排程算法难以适应田间复杂的运行环境,相配套管理制度、协作机制、评价统计方法等也缺实际的检验,但是它扩展了数字化灌区研究和建设方向,在降低现代化灌区建设成本,提高水资源利用效率等方面有着良好的应用前景。随着用水户协作能力的提升,以及治水管水等服务水平的进步,必然会深入改变传统的灌溉管理模式。

以上所揭露的仅为本发明执行申请灌溉调度决策支持系统及设计方法较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

本文发布于:2024-09-25 12:30:38,感谢您对本站的认可!

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