本發(fā)明涉及智能控制。更具體地，本發(fā)明涉及基于水利監(jiān)測數(shù)據(jù)的水閘智能控制方法。

背景技術(shù)：

1、水閘是建在河道、渠道及水庫、湖泊岸邊，具有擋水和泄水功能的低水頭水工建筑物。水閘是水利樞紐工程不可或缺的重要組成部分，在防洪排澇、水量調(diào)度、灌溉供水等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

2、水閘作為水利工程的重要組成部分，其安全運行直接關(guān)系到水利工程的綜合效益和社會經(jīng)濟發(fā)展；傳統(tǒng)的水閘監(jiān)測控制方式存在人工巡檢周期長、檢測效率低等問題，難以滿足現(xiàn)代化水利工程管理的需求，因此，在現(xiàn)代水利工程管理中，水閘控制系統(tǒng)的智能化轉(zhuǎn)型已成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢。

3、近年來，隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，基于傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及人工智能技術(shù)的水閘智能控制系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用進入了快速發(fā)展階段。

4、傳感器的設(shè)置和安裝數(shù)量受限于成本、技術(shù)復(fù)雜性和現(xiàn)場環(huán)境等因素，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不足以全面了解水域的狀況；例如，在大型水庫或復(fù)雜的河道系統(tǒng)中，僅在關(guān)鍵位置設(shè)置傳感器，設(shè)置的傳感器的數(shù)量有限，雖然可以獲取局部水位數(shù)據(jù)，但難以反映整個水域的詳細情況，這直接影響了水閘智能控制的準確性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述傳感器的設(shè)置和安裝數(shù)量受限于成本、技術(shù)復(fù)雜性和現(xiàn)場環(huán)境等因素，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不足以全面了解水域的狀況的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于水利監(jiān)測數(shù)據(jù)的水閘智能控制方法，包括：采集水閘所處的蓄水體的監(jiān)測數(shù)據(jù)和水面視頻；根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中多個監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)，預(yù)估多個待評估位置的流量數(shù)據(jù)，并與監(jiān)測數(shù)據(jù)一起輸入至水位預(yù)測模型中，通過獲得的水位預(yù)測值對水閘開度進行調(diào)整；預(yù)估多個待評估位置的流量數(shù)據(jù)，包括：將監(jiān)測位置/待評估位置在所有視頻幀中對應(yīng)的像素點的灰度值，組成監(jiān)測位置/待評估位置的主序列；獲得以監(jiān)測位置在各視頻幀中對應(yīng)的像素點為中心的監(jiān)測區(qū)域，將所有視頻幀的同一個監(jiān)測區(qū)域中相同位置的像素點的灰度值，組成監(jiān)測位置的從屬序列；通過分解獲得主序列和從屬序列的多個分量；通過監(jiān)測位置的主序列與所有從屬序列在同一分量上的分布情況，計算分量的穩(wěn)定性；通過不同監(jiān)測位置的主序列在同一分量上的分布情況，計算分量的區(qū)分性；根據(jù)穩(wěn)定性和區(qū)分性從所有分量中選擇多個主分量；根據(jù)頻率將所有主分量分為多個高頻分量和多個低頻分量；對于任意一個待評估位置，通過待評估位置與相鄰的監(jiān)測位置在低頻分量上的趨同性，以及待評估位置與其余的監(jiān)測位置在高頻分量上的趨同性，確定待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值。

2、本發(fā)明通過多維度數(shù)據(jù)的獲取，通過水面視頻補充了監(jiān)測數(shù)據(jù)的視覺信息，有助于更直觀地了解水面變化；通過在相鄰的監(jiān)測位置之間設(shè)置多個待評估位置，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中多個監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)，獲得待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值，能夠解決傳感器數(shù)量有限的問題，同時，待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值豐富了流量信息，實現(xiàn)了對更多位置的流量監(jiān)測，提升了系統(tǒng)的全面性和智能控制的準確性。

3、優(yōu)選地，所述待評估位置的設(shè)置方法，包括：對于相鄰的兩個監(jiān)測位置和，，為所有監(jiān)測位置的數(shù)量；將相鄰的兩個監(jiān)測位置和之間的距離記為；在相鄰的兩個監(jiān)測位置和之間設(shè)置4個待評估位置，因此，4個待評估位置分別為、、、。

4、優(yōu)選地，所述計算分量的穩(wěn)定性，包括：；式中，為第個分量的穩(wěn)定性，為第個監(jiān)測位置的所有從屬序列的第個分量上第個數(shù)值的均值，為第個監(jiān)測位置的主序列的第個分量上第個數(shù)值，為取絕對值函數(shù)，為所有監(jiān)測位置的數(shù)量，為一個分量的長度，為自然指數(shù)函數(shù)。

5、本發(fā)明中，局部監(jiān)測區(qū)域中各位置的流量數(shù)據(jù)具有相似性，從屬序列的分量應(yīng)當(dāng)與其對應(yīng)監(jiān)測位置的主序列的分量保持相近的分布特征，基于此特征，對監(jiān)測位置的主序列與所有從屬序列在同一分量上的分布情況進行分析，計算監(jiān)測位置的主序列與所有從屬序列在同一分量上的分布的穩(wěn)定性，為后續(xù)從所有分量中選擇出符合要求的主分量，提供了數(shù)據(jù)支持。

6、優(yōu)選地，計算分量的區(qū)分性，包括：；式中，為第個分量的區(qū)分性，為所有監(jiān)測位置的主序列的第個分量上第個數(shù)值的方差，為所有監(jiān)測位置的主序列的第個分量上第個數(shù)值的均值，為一個分量的長度。

7、本發(fā)明中，不同監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)之間具有差異，不同監(jiān)測位置的主序列的同一個分量上的分布特征較為離散，基于此特征，對所有監(jiān)測位置的主序列在同一分量上的分布情況進行分析，計算不同監(jiān)測位置的主序列在同一分量上的分布的區(qū)分性，為后續(xù)從所有分量中選擇出符合要求的主分量，提供了數(shù)據(jù)支持。

8、優(yōu)選地，所述根據(jù)穩(wěn)定性和區(qū)分性從所有分量中選擇多個主分量，包括：計算所有分量的穩(wěn)定性的均值，并作為第一閾值；計算所有分量的區(qū)分性的均值，并作為第二閾值；將穩(wěn)定性大于第一閾值且區(qū)分性大于第二閾值的分量作為主分量。

9、優(yōu)選地，所述確定待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值，包括：根據(jù)趨同性的計算公式，計算待評估位置與每個監(jiān)測位置在每個分量上的趨同性；通過待評估位置與其對應(yīng)的相鄰的監(jiān)測位置在所有低頻分量上的趨同性之和，計算待評估位置的流量數(shù)據(jù)的趨勢項；通過將待評估位置與其對應(yīng)的其余的監(jiān)測位置在所有高頻分量上的趨同性之和，計算待評估位置的流量數(shù)據(jù)的波動項；將流量數(shù)據(jù)的趨勢項和波動項之和，作為待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值。

10、本發(fā)明通過劃分低頻分量和高頻分量，可以更全面地捕捉水閘流量數(shù)據(jù)的趨勢特性和變化規(guī)律；低頻分量的趨勢項能夠提供長期的、穩(wěn)定的變化方向，而高頻分量的波動項則能夠反映短期的、快速的變化，將兩者結(jié)合起來，可以更準確地預(yù)測待評估位置的流量數(shù)據(jù)，從而提高水閘控制的精度。

11、優(yōu)選地，所述趨同性的計算公式為：；式中，為待評估位置與第個監(jiān)測位置在第個主分量上的趨同性，為一個分量的長度，為第個監(jiān)測位置的主序列的第個主分量上第個數(shù)值，為待評估位置的主序列的第個主分量上第個數(shù)值，為判斷函數(shù)，如果和的差異小于，則等于1，如果和的差異大于或者等于，則等于0。

12、優(yōu)選地，所述計算待評估位置的流量數(shù)據(jù)的趨勢項，包括：將待評估位置與其對應(yīng)的相鄰的監(jiān)測位置在所有低頻分量上的趨同性之和，作為待評估位置與其對應(yīng)的相鄰的監(jiān)測位置在低頻分量上的趨同性，并記為、；；式中，為待評估位置的流量數(shù)據(jù)的趨勢項，、為待評估位置對應(yīng)的相鄰的監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)。

13、優(yōu)選地，所述計算待評估位置的流量數(shù)據(jù)的波動項，包括：將待評估位置與其對應(yīng)的第個其余的監(jiān)測位置在所有高頻分量上的趨同性之和，作為待評估位置與其對應(yīng)的第個其余的監(jiān)測位置在高頻分量上的趨同性，并記為，，待評估位置對應(yīng)的其余的監(jiān)測位置有個，為所有監(jiān)測位置的數(shù)量；；式中，為待評估位置的流量數(shù)據(jù)的波動項，為待評估位置與其對應(yīng)的第個其余的監(jiān)測位置在高頻分量上的趨同性，為待評估位置對應(yīng)的第個其余的監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)，為待評估位置的流量數(shù)據(jù)的趨勢項。

14、本發(fā)明充分利用了所有監(jiān)測位置的數(shù)據(jù)，包括相鄰的和非相鄰的，相鄰的監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)用于捕捉長期趨勢，而非相鄰的監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)則有助于捕捉短期波動；最大限度地利用現(xiàn)有的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的利用效率。

15、優(yōu)選地，所述通過獲得的水位預(yù)測值對水閘開度進行調(diào)整，包括：計算獲得的水位預(yù)測值與目標水位的誤差，將水位預(yù)測值與目標水位的誤差輸入到水閘開度調(diào)整模型中，獲得閘門開度調(diào)整量，通過閘門開度調(diào)整量對水閘開度進行調(diào)整。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、本發(fā)明通過多維度數(shù)據(jù)的獲取，通過水面視頻補充了監(jiān)測數(shù)據(jù)的視覺信息，有助于更直觀地了解水面變化；通過在相鄰的監(jiān)測位置之間設(shè)置多個待評估位置，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中多個監(jiān)測位置的流量數(shù)據(jù)，獲得待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值，能夠解決傳感器數(shù)量有限的問題；其中，通過劃分低頻分量和高頻分量，可以更全面地捕捉水閘流量數(shù)據(jù)的趨勢特性和變化規(guī)律，同時，本發(fā)明最大限度地利用現(xiàn)有的監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的利用效率，更準確地預(yù)測待評估位置的流量數(shù)據(jù)，獲得的待評估位置的流量數(shù)據(jù)的預(yù)估值豐富了流量信息，實現(xiàn)了對更多位置的流量監(jiān)測，提升了系統(tǒng)的全面性和智能控制的準確性。