[發(fā)明專利]基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810210376.3
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108459570B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱金秀
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G06N3/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用生成對抗網(wǎng)絡(luò)框架，包括生成卷積網(wǎng)絡(luò)和判別卷積網(wǎng)絡(luò)；生成卷積網(wǎng)絡(luò)：輸入各河段用水量、閘門上下游水位以及過閘流量的歷史數(shù)據(jù)，輸出閘門開度和閘門配水時間；判別卷積網(wǎng)絡(luò)：判斷生成卷積網(wǎng)絡(luò)輸出的閘門開度和閘門配水時間分別與實際的閘門開度和閘門配水時間是否一致。同時也公開了該系統(tǒng)的方法。本發(fā)明根據(jù)歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練生成卷積網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練好的生成卷積網(wǎng)絡(luò)建立配水系統(tǒng)河網(wǎng)中各個河段用水量、閘門上下游水位、過閘流量與閘門開度、閘門配水時間的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)灌溉配水河網(wǎng)閘群聯(lián)調(diào)控制，達到系統(tǒng)整體配水調(diào)度最優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)及方法，屬于灌溉配水系統(tǒng)智能控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水資源不足已成為社會經(jīng)濟發(fā)展的主要限制因素之一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水占全國總用水量的70％，而灌溉用水在農(nóng)業(yè)用水中占相當大的比重。配水系統(tǒng)就是在滿足用水量的條件下，根據(jù)水閘的水位、閘門開度組合情況，動態(tài)、實時和智能控制閘群聯(lián)動，實現(xiàn)水量在空間和時間上的合理分配，實現(xiàn)水資源的高效利用，提高水資源的利用率。現(xiàn)有的配水系統(tǒng)分為就地控制、集中控制和遠程控制閘門方式，隨著計算機及自動控制技術(shù)的應(yīng)用，遠程控制方式應(yīng)用越來越多，管理人員可在控制中心實現(xiàn)對閘門的遠程操作，但大部分的閘門開度主要依靠人工來進行測算和控制，沒有采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，無法動態(tài)跟蹤水位變化和相關(guān)閘門狀態(tài)，不能充分發(fā)揮閘群的整體效益，實現(xiàn)系統(tǒng)閘群聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)整體配水調(diào)度最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)及方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用生成對抗網(wǎng)絡(luò)框架，包括生成卷積網(wǎng)絡(luò)和判別卷積網(wǎng)絡(luò)；

生成卷積網(wǎng)絡(luò)：輸入各河段用水量、閘門上下游水位以及過閘流量的歷史數(shù)據(jù)，輸出閘門開度和閘門配水時間；

判別卷積網(wǎng)絡(luò)：判斷生成卷積網(wǎng)絡(luò)輸出的閘門開度和閘門配水時間分別與實際的閘門開度和閘門配水時間是否一致。

基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的灌溉配水智能控制系統(tǒng)的方法，包括以下步驟，

設(shè)置系統(tǒng)訓(xùn)練次數(shù)，初始化生成卷積網(wǎng)絡(luò)和判別卷積網(wǎng)絡(luò)；

固定判別卷積網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練生成卷積網(wǎng)絡(luò)，固定生成卷積網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練判別卷積網(wǎng)絡(luò)；

根據(jù)訓(xùn)練次數(shù)，完成判別卷積網(wǎng)絡(luò)和生成卷積網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練；

將訓(xùn)練完成的生成卷積網(wǎng)絡(luò)作為控制模型，即輸入各河段用水量、閘門上下游水位以及過閘流量的實際數(shù)據(jù)，預(yù)測閘門開度和閘門配水時間；

根據(jù)預(yù)測的閘門開度和閘門配水時間，控制各閘門開度和配水時間。

初始化生成卷積網(wǎng)絡(luò)，即設(shè)置生成卷積網(wǎng)絡(luò)的代價函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、初始參數(shù)以及梯度更新算法；

初始化判別卷積網(wǎng)絡(luò)，即設(shè)置判別卷積網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、初始參數(shù)以及梯度更新算法。

生成卷積網(wǎng)絡(luò)的代價函數(shù)為，