[发明专利]一种一体化闸门过闸流量自动控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种一体化闸门过闸流量自动控制方法及系统，包括获取闸门的实时水情检测信息；根据实时水情检测信息，建立不同流态下的闸门流量水位开度模型；根据闸门流量水位开度模型以及对闸门未来运行状态的规划，预测闸门未来排水体积；根据闸门未来排水体积的预测值，规划闸门当前运行方式，达到在预期时间内排出期望体积的水量的效果。本发明通过在灌区闸门设置相应的数据采集设备，实时获取水情检测信息，通过建立模型和设计算法通过控制闸门开度变化来实现在预期时间内排出期望体积水量的功能。从而达到自动化规划闸口流量的控制。提高供水的准确性，水资源使用效率，降低劳动强度，实现灌区的无人值守，提高灌溉效益，促进农业发展。

技术领域

本发明涉及一体化闸门过闸流量控制技术领域，特别涉及一种一体化闸门过闸流量自动控制方法及系统。

背景技术

农业的生产结构包括种植业、畜牧业、林业、渔业和副业，其中以种植业为主。农业灌溉是种植业中非常重要的环节，我国农田的灌溉面积达11.1亿亩，居世界第一，其中耕地灌溉面积10.2亿亩，占全国耕地总面积的50.3％。按照目前我国的用水量统计，每年全国总用水量的一半用于农业灌溉，但仍不能满足其需求。由于灌区面积广、区域偏僻，绝大多数灌区的闸门控制、信息管理等工作基本上靠灌区管理人员的手动控制与记录，且管理手段落后，导致其中大量的灌溉用水由于没有被科学精准地分配而被浪费。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种一体化闸门过闸流量自动控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种一体化闸门过闸流量自动控制方法，具体步骤包括：

获取闸门的实时水情检测信息；

根据实时水情检测信息，建立不同流态下的闸门流量水位开度模型；

根据闸门流量水位开度模型以及对闸门未来运行状态的规划，预测闸门未来排水体积；

根据闸门未来排水体积的预测值，规划闸门当前运行方式，达到在预期时间内排出期望体积的水量的效果。

作为本发明的进一步的方案：所述根据实时水情检测信息，建立不同流态下的闸门流量水位开度模型的具体步骤包括：

采集一体化闸门现场的闸前水位、闸后水位、闸门开度，以及闸口流量的数据信息；

根据数据信息确定闸门开度与闸门流量之间的函数关系，并采用最小二乘法进行多项式拟合，建立闸门流量水位开度模型。

作为本发明的进一步的方案：所述采集数据信息和多项式拟合的具体步骤包括：

首先在闸前蓄水池进行蓄水，使得闸前水位达到预设高度；

预设闸门开度后开始放水，并测得实时闸前水位H、闸门开度e、闸后水位h_t，以及闸口流量的数据Q，同时不断调整闸门开度[0～e_max]，保持闸前水位获得多组数据；

根据得到多组数据后判断需要获取流态数据类型，若获取自由出流数据，则保持闸后水位畅通，若获取淹没出流的数据，则将闸门后排水口关闭，进行蓄水使得满足闸后水位大于水跃高度后采集数据；

根据流态数据类型，若是自由出流态，则进行Q与的多项式拟合，得到闸门流量水位开度模型为：

若是淹没出流态，则进行Q与的多项式拟合，得到闸门流量水位开度模型为：

式中，b为闸门宽度，μ(e,H)为闸门开度与闸门水位多项式拟合结果，f(H,h_t)为闸门淹没出流系数与闸前闸后水位比多项式拟合结果；

根据具体的数据点分布情况尝试用不同的最高次数进行拟合，得到拟合程度最好的多项式类型。