[发明专利]渠系闸门智能控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种渠系闸门智能控制方法及装置，具体为采集水位、流量和闸门信号，并通过无线传输方式和有线方式与控制模块通信，其中水位信号包括闸前水位信号、闸后水位信号和中游水位信号，流量信号为闸后流量信号；智能控制模块按照基于模糊神经网络和前馈控制的智能控制方法对水位、流量和闸门开度关系进行处理，输出闸门开度控制信号，控制闸门开度。采用本发明的渠系闸门智能控制装置结合其控制方法，实现渠系闸门和水位流量的控制，满足灌区用水需求。

技术领域

水利行业电动闸门监控技术领域，特别是涉及一种渠系闸门自动控制方法及装置。

背景技术

灌区渠道系统是重要的水利设施，对农业生产起到了重要的输水调水作用。渠系通常由多级闸门分隔成相串连的多个渠段，为使各渠段的水量合理有序调控，各渠段利用闸门的启闭来调节水位和流量。渠系闸门自动控制是灌区现代化水平重要体现，通过实时获取灌区水位、流量信息操作渠系闸门，完成水位、流量的精确控制，满足灌溉用水时效性，提高水资源利用率。

渠系闸门控制主要有以下几种方式：下游常水位运行、上游常水位运行和等体积运行(中点恒水位运行)。现有闸门自动控制方法大多采用了下游常水位运行、上游常水位运行，而等体积运行方案通过操作闸门来保持渠段内任意时刻都蓄有相对稳定的水量，即能够保持稳定的蓄水量。等体积运行优点在于水流状态能够快速恢复到恒定流状态，同时，其建设成本介于上游常水位运行和下游常水位运行之间。

对于渠系等体积运行，往往需要获取更多的渠系运行参数，构成反馈控制系统。然而，由于缺乏有效的测量手段，致使部分运行参数缺失，影响到控制性能。灌区工程传感器应用特点是测量点分散、传输距离远、供电困难。针对渠系闸门控制中的运行参数测量，如果应用传统的有线测量和传输方式，只能是减少测量点、就近选择测量点，使得测量精度及测量效果降低，直接影响到闸门控制性能。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种渠系闸门智能控制方法及装置，通过获取渠系运行中重要参数，对闸门开度实施精确的控制，满足灌区水位、流量精准调控目的。

为了实现上述目的，本发明所设计的渠系闸门智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集水位、流量和闸门信号，并通过无线传输方式和有线传输方式传输，其中，水位、流量信号采用无线方式传输，闸门信号采用有线方式传输；

所述水位信号包括闸前水位信号、闸后水位信号和中游水位信号，流量信号为闸后流量信号；

所述闸门信号包括闸门限位开关信号、闸门开度信号；

按照基于模糊神经网络和前馈控制的智能控制方法对水位、流量和闸门开度关系进行处理，输出闸门开度控制信号，控制闸门开度。进一步地，无线传输方式包括短距离ZigBee无线技术和GPRS远程传输。灌区视野开阔，无遮挡建筑物，具备了天然的无线通信条件，利用无线通信技术建立渠系闸门控制数据采集系统，能够获取更多更全面的监测参数，有助于提升渠系闸门控制系统的性能。

进一步地，所述基于模糊神经网络和前馈控制的智能控制方法具体为：

步骤1.利用专家以及实践总结确定闸门控制模糊规则表，将模糊规则语言变量以向量形式表示，作为训练样本数据；

步骤2.用模糊神经网络控制器代替常规的模糊控制器，以渠段中点设定水位与测量水位之差、渠段中点设定水位与测量水位之差的变化率作为输入，计算闸门开度值作为输出；

步骤3.加入前馈控制器，以闸前当前水位、闸前上时刻水位作为输入，计算闸门开度补偿量；

步骤4.计算闸门开度目标，输出闸门开度调整量。

更进一步地，所述步骤1的具体过程包括：