[發(fā)明專利]一種基于人工智能的排水系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210993282.4
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115081095B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李榮祥;李文姣;范宙;張建新;李柄榮
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南易凈環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28;E03F1/00;G06F113/08;G06F113/14
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43105
• 代理人: 張繼綱

1.一種基于人工智能的排水系統(tǒng)，包括中樞分析模塊，以及與之相連接的執(zhí)行控制模塊和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，且執(zhí)行控制模塊與若干排水控制設(shè)備相連接，其特征在于：

通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備周期性采集獲取基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)，并將基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中樞分析模塊；其中，基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)包括靜態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)和動態(tài)天氣數(shù)據(jù)；

中樞分析模塊構(gòu)建高區(qū)DEM模型和低區(qū)DEM模型，結(jié)合靜態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)構(gòu)建二維水力模型；以及利用動態(tài)天氣數(shù)據(jù)對二維水力模型進(jìn)行全流程模擬確定若干關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；并根據(jù)模擬過程獲取若干關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)衰減模型；

通過目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)對二維水力模型進(jìn)行模擬，結(jié)合節(jié)點(diǎn)衰減模型確定各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)衰減值；基于實(shí)時(shí)衰減值和節(jié)點(diǎn)衰減閾值規(guī)劃排水路徑，且執(zhí)行控制模塊結(jié)合排水路徑智能控制若干排水控制設(shè)備；

在所述二維水力模型構(gòu)建完成之后，所述中樞分析模塊根據(jù)動態(tài)天氣數(shù)據(jù)對所述二維水力模型進(jìn)行模擬，確定若干所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括：

通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取目標(biāo)區(qū)域的所述動態(tài)天氣數(shù)據(jù)；其中，動態(tài)天氣數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、降水量和降雪量；

根據(jù)所述動態(tài)天氣數(shù)據(jù)模擬所述目標(biāo)區(qū)域中的天氣環(huán)境，在模擬過程中分析所述二維水力模型的運(yùn)行狀態(tài)，分析各排水節(jié)點(diǎn)的排水流量確定若干所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；

對各所述排水節(jié)點(diǎn)的排水流量進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果確定若干所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括：

確定所述二維水力模型中的排水節(jié)點(diǎn)；其中，排水節(jié)點(diǎn)為管道彎曲處或者管道交匯處；在模擬過程中獲取各所述排水節(jié)點(diǎn)的排水流量，建立以排水流量為因變量的流量變化曲線，標(biāo)記F(t)；其中，t為排水流量采集時(shí)間；

當(dāng)存在F(t)LPY時(shí)，通過公式JPX=∫(F(t)-LPY)獲取節(jié)點(diǎn)評估系數(shù)JPX；根據(jù)節(jié)點(diǎn)評估系數(shù)JPX與節(jié)點(diǎn)評估閾值的對比確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；其中，節(jié)點(diǎn)評估閾值根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型和管道直徑設(shè)定，LPY為流量評估閾值；

在確定若干所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之后，通過設(shè)置的衰減天氣數(shù)組對所述二維水力模型進(jìn)行模擬，提取各所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)衰減模型，包括：

設(shè)置所述衰減天氣數(shù)組；

基于所述衰減天氣數(shù)組模擬所述二維水力模型的運(yùn)行，并時(shí)刻記錄各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度衰減值；基于強(qiáng)度衰減值的變化建立所述節(jié)點(diǎn)衰減模型；

將關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)與一條衰減天氣數(shù)據(jù)拼接成一條標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)，將對應(yīng)的強(qiáng)度衰減值作為標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)；通過若干標(biāo)準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)和對應(yīng)的若干標(biāo)準(zhǔn)輸出數(shù)據(jù)來訓(xùn)練人工智能模型，獲取對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)衰減模型；其中，相關(guān)參數(shù)包括年限和材料標(biāo)簽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工智能的排水系統(tǒng)，其特征在于，所述中樞分析模塊分別與執(zhí)行控制模塊和數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信和/或電氣連接；其中，數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括攝像頭以及各類型傳感器；

所述中樞分析模塊發(fā)送控制信號至所述執(zhí)行控制模塊，所述執(zhí)行控制模塊對若干排水控制設(shè)備進(jìn)行智能控制；其中，排水控制設(shè)備包括閘門和泵站。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工智能的排水系統(tǒng)，其特征在于，在接收所述基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)之后，所述中樞分析模塊基于所述靜態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)構(gòu)建生成所述二維水力模型，包括：

確定目標(biāo)區(qū)域；其中，目標(biāo)區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)建模數(shù)據(jù)對應(yīng)的區(qū)域；

將所述目標(biāo)區(qū)域劃分獲取高區(qū)排水和低區(qū)匯水面積，并構(gòu)建高區(qū)DEM模型和低區(qū)DEM模型；

基于所述靜態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)構(gòu)建所述二維水力模型；其中，靜態(tài)設(shè)備數(shù)據(jù)包括管道GIS數(shù)據(jù)、泵站數(shù)量以及泵站位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人工智能的排水系統(tǒng)，其特征在于，通過所述目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)對所述二維水力模型進(jìn)行模擬，并確定各所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)衰減值，包括：

獲取所述目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)；其中，目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)包括當(dāng)前天氣數(shù)據(jù)或者預(yù)測天氣數(shù)據(jù)；

確定各所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前衰減值，結(jié)合所述節(jié)點(diǎn)衰減模型以及所述目標(biāo)天氣數(shù)據(jù)獲取對應(yīng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)衰減值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于人工智能的排水系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的所述實(shí)時(shí)衰減值小于等于節(jié)點(diǎn)衰減閾值時(shí)，則判斷該關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)無法繼續(xù)進(jìn)行排水任務(wù)；以及

結(jié)合該關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)周邊的所述排水節(jié)點(diǎn)規(guī)劃排水路徑，并通過所述執(zhí)行控制模塊根據(jù)所述排水路徑控制若干所述排水控制設(shè)備。