本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，具體涉及一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)：

1、水電站的閘門控制是保障水庫水位、流量調(diào)節(jié)與防洪等多重任務(wù)的重要手段，在大規(guī)模水電站中，涉及到多個(gè)水電站閘門的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，這些數(shù)據(jù)對(duì)于設(shè)備的監(jiān)控與調(diào)控至關(guān)重要。

2、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(bds)的出現(xiàn)，能夠在普通移動(dòng)通訊信號(hào)不能覆蓋的地區(qū)或通信光纖線路遭受破壞的緊急情況下無源通訊、控制系統(tǒng)，提供高精度的定位和時(shí)間同步功能，利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立一個(gè)綜合監(jiān)測(cè)模型，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以有效評(píng)估閘門的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)開度誤差進(jìn)行精確調(diào)整。

3、現(xiàn)有技術(shù)中可利用馬爾科夫鏈對(duì)閘門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)際預(yù)測(cè)過程中馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)的未來狀態(tài)只與當(dāng)前狀態(tài)強(qiáng)相關(guān)，并未考慮歷史狀態(tài)，而水電站作為固定的大型水利工程，其數(shù)據(jù)明顯具有周期性、季節(jié)性，因此現(xiàn)有技術(shù)中的馬爾科夫鏈的狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)存在不準(zhǔn)確的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)在利用馬爾科夫鏈對(duì)水電站閘門進(jìn)行開度狀態(tài)預(yù)測(cè)時(shí)，未考慮歷史數(shù)據(jù)造成預(yù)測(cè)狀態(tài)結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明提出了一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，所述方法包括：

3、對(duì)于每個(gè)閘門，根據(jù)所述歷史水位數(shù)據(jù)和歷史開度數(shù)據(jù)確定每個(gè)歷史時(shí)刻下的狀態(tài)參數(shù)；統(tǒng)計(jì)歷史時(shí)段下相鄰歷史時(shí)刻下狀態(tài)參數(shù)之間的轉(zhuǎn)移次數(shù)，獲得每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況下的轉(zhuǎn)移概率；

4、根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)與每個(gè)閘門的歷史開度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，獲得每個(gè)閘門的氣象影響權(quán)重并對(duì)所述轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行加權(quán)，獲得第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率；根據(jù)預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)和歷史氣象數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，獲得氣象變化權(quán)重，并對(duì)所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率和所述轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行加權(quán)調(diào)整，獲得第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率；

5、非泄洪渠閘門的每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況下的第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率組成每個(gè)非泄洪渠閘門的第一狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，根據(jù)所述第一狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣?yán)民R爾科夫鏈確定每個(gè)非泄洪閘門的預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況；

6、在歷史數(shù)據(jù)中，統(tǒng)計(jì)泄洪渠閘門的上一級(jí)閘門在預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下，泄洪渠閘門的每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況的數(shù)量，獲得上級(jí)影響權(quán)重，根據(jù)所述上級(jí)影響權(quán)重對(duì)泄洪渠閘門的第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率和所述轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行加權(quán)調(diào)整，獲得第三加權(quán)轉(zhuǎn)移概率，構(gòu)建泄洪渠閘門的第二狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，并確定預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況。

7、進(jìn)一步地，所述狀態(tài)參數(shù)的獲取方法包括：

8、對(duì)于歷史水位數(shù)據(jù)和歷史開度數(shù)據(jù)中的每個(gè)維度，將維度中的數(shù)據(jù)范圍劃分為十個(gè)等級(jí)區(qū)間；每個(gè)閘門在歷史時(shí)刻下對(duì)應(yīng)的兩個(gè)等級(jí)區(qū)間構(gòu)成一個(gè)二元組，所述二元組作為狀態(tài)參數(shù)。

9、進(jìn)一步地，所述歷史氣象數(shù)據(jù)包括歷史溫度數(shù)據(jù)和歷史降水量數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步地，所述氣象影響權(quán)重的獲取方法包括：

11、將所述歷史溫度數(shù)據(jù)和歷史降水量數(shù)據(jù)任意一個(gè)維度作為待分析氣象維度；

12、對(duì)于所述待分析氣象維度，以年為時(shí)間長(zhǎng)度在所述歷史時(shí)段內(nèi)進(jìn)行分段，獲得每年的待分析維度數(shù)據(jù)序列以及閘門開度數(shù)據(jù)序列；

13、獲得同一時(shí)段下所述待分析維度數(shù)據(jù)序列與所述閘門開度數(shù)據(jù)序列之間的差異距離，以及周期性差異；將所周期性差異和所述差異距離的乘積作為每個(gè)時(shí)段下的初始影響因子；將所有時(shí)段的平均初始影響因子進(jìn)行負(fù)相關(guān)映射并歸一化，獲得所述待分析氣象維度下的氣象影響因子；

14、將歷史溫度數(shù)據(jù)維度下的氣象影響因子作為分母，所述歷史降水量數(shù)據(jù)維度下的氣象影響因子作為分子，所獲得的比值進(jìn)行歸一化處理，獲得所述氣象影響權(quán)重。

15、進(jìn)一步地，所述氣象變化權(quán)重的獲取方法包括：

16、所述預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)包括預(yù)測(cè)溫度數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)降水量數(shù)據(jù)；獲得所述預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)和所述歷史溫度數(shù)據(jù)之間的第一皮爾遜相關(guān)系數(shù)；獲得所述預(yù)測(cè)降水量數(shù)據(jù)和所述歷史降水量數(shù)據(jù)之間的第二皮爾遜相關(guān)系數(shù)；將所述第一皮爾遜相關(guān)系數(shù)和所述第二皮爾遜相關(guān)系數(shù)的平均值作為所述氣象變化權(quán)重。

17、進(jìn)一步地，所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

18、將所述氣象影響權(quán)重與所述轉(zhuǎn)移概率相乘，獲得所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率。

19、進(jìn)一步地，所述第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

20、將所述氣象變化權(quán)重作為所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的權(quán)重，將氣象變化權(quán)重負(fù)相關(guān)映射的結(jié)果作為所述轉(zhuǎn)移概率的權(quán)重，對(duì)所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率和所述轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行加權(quán)求和，獲得所述第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率。

21、進(jìn)一步地，所述上級(jí)影響權(quán)重的獲取方法包括：

22、對(duì)于泄洪渠閘門中的任意一種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況，將所述狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況作為目標(biāo)轉(zhuǎn)移情況；統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)中上一級(jí)閘門在預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下，所述泄洪渠閘門為目標(biāo)轉(zhuǎn)移情況的數(shù)量，獲得第一數(shù)量；統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)中泄洪渠閘門的目標(biāo)轉(zhuǎn)移情況的總數(shù)量，作為第二數(shù)量；將所述第一數(shù)量與所述第二數(shù)量的比值作為初始上級(jí)影響權(quán)重，將所述初始上級(jí)影響權(quán)重與上一級(jí)閘門在預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下的第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的比值，作為所述上級(jí)影響權(quán)重。

23、進(jìn)一步地，所述第三加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

24、對(duì)于泄洪渠閘門的每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況，將對(duì)應(yīng)的所述上級(jí)影響權(quán)重作為第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的權(quán)重，將所述上級(jí)影響權(quán)重的負(fù)相關(guān)映射結(jié)果作為轉(zhuǎn)移概率的權(quán)重，對(duì)第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率和轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行加權(quán)求和，獲得所述第三加權(quán)轉(zhuǎn)移概率。

25、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

26、將任意一種狀態(tài)參數(shù)作為目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)，將所述目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)在歷史時(shí)段內(nèi)的所有狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況的總數(shù)量作為第三數(shù)量；對(duì)于所述目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)的每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況，將每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況的數(shù)量與所述第三數(shù)量的比值作為所述轉(zhuǎn)移概率。

27、本發(fā)明具有如下有益效果：

28、本發(fā)明實(shí)施例首先分析每個(gè)閘門的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)于閘門而言，每個(gè)時(shí)刻的開度和水位表征了閘門的主要狀態(tài)，因此構(gòu)建狀態(tài)參數(shù)并且分析歷史時(shí)段內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)移情況，獲得每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況下的轉(zhuǎn)移概率。轉(zhuǎn)移概率為表征歷史數(shù)據(jù)閘門狀態(tài)轉(zhuǎn)移特征的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步結(jié)合氣象數(shù)據(jù)與開度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，以及歷史氣象數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系對(duì)轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行不斷加權(quán)，使得獲得的第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率結(jié)合歷史氣象信息的變化因素以及與開度數(shù)據(jù)的相關(guān)因素，進(jìn)而保證狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步考慮到泄洪渠閘門作為低級(jí)閘門，其開度收到上一級(jí)閘門的影響，因此統(tǒng)計(jì)上一級(jí)非泄洪渠閘門在其預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下，泄洪渠閘門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況的數(shù)量特征，進(jìn)而獲得上級(jí)影響權(quán)重，獲得泄洪渠閘門的第二狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。即泄洪渠閘門在上述考慮到的歷史數(shù)據(jù)的因素基礎(chǔ)上，又結(jié)合了上級(jí)閘門的影響，使得預(yù)測(cè)出的狀態(tài)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

1.一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述方法執(zhí)行與北斗系統(tǒng)的終端，所述北斗系統(tǒng)用于記錄閘門的氣象數(shù)據(jù)和開度數(shù)據(jù)，并向閘門反饋控制指令；所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述狀態(tài)參數(shù)的獲取方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述歷史氣象數(shù)據(jù)包括歷史溫度數(shù)據(jù)和歷史降水量數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述氣象影響權(quán)重的獲取方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述氣象變化權(quán)重的獲取方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述第一加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述上級(jí)影響權(quán)重的獲取方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述第三加權(quán)轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移概率的獲取方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗技術(shù)的水電站閘門開度協(xié)同控制方法。該方法構(gòu)建狀態(tài)參數(shù)并且分析歷史時(shí)段內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)移情況，獲得每種狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)移情況下的轉(zhuǎn)移概率。結(jié)合氣象數(shù)據(jù)與開度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，以及歷史氣象數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)氣象數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系對(duì)轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行不斷加權(quán)，獲得第二加權(quán)轉(zhuǎn)移概率。統(tǒng)計(jì)上一級(jí)非泄洪渠閘門在其預(yù)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況下，泄洪渠閘門的狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況的數(shù)量特征，進(jìn)而獲得上級(jí)影響權(quán)重，獲得泄洪渠閘門的第二狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣并進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例通過結(jié)合歷史氣象數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)一步結(jié)合閘門之間的控制影響，獲得準(zhǔn)確的閘門狀態(tài)預(yù)測(cè)結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：曹夢(mèng)林,王向偉,劉建飛,隋鵬,楊興林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大唐鄉(xiāng)城水電開發(fā)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15