(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211219069.4 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 江苏新晖测控科技有限公司 地址 226233 江苏省南 通市启东市惠萍镇 新晖路1号 (72)发明人 孟俊杰　王宇翔　 (74)专利代理 机构 南京明杰知识产权代理事务 所(普通合伙) 32464 专利代理师 胡晓燕 (51)Int.Cl. G01C 13/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01F 23/80(2022.01) G01M 10/00(2006.01) A01G 25/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于人工智能的乡村河流液位监控系 统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于人工智能的乡村河 流液位监控系统及方法， 属于液位监测技术领 域。 本发明包括以下步骤： 步骤一： 利用水准仪对 河流深度进行测量， 基于测量结果对乡村河流流 场进行模拟； 步骤二： 基于降雨量和排水量对乡 村河流流场中的河流液位进行预测； 步骤三： 根 据步骤二中的河流液位预测结果， 利用乡村河流 对农业进行层级灌溉， 本发明利用河流渗水对农 业进行初步灌溉， 减少水资源浪费， 实现了对处 于不同地势位置的河流液位进行同步监测， 进一 步提高了系统的监测效率， 以及实现了对农业进 行层级灌溉， 减少了农业灌溉成本， 以及便于对 农业灌溉进行有效管理， 避免出现农业灌溉不完 全的情况。 权利要求书5页 说明书10页 附图1页 CN 115540831 A 2022.12.30 CN 115540831 A 1.一种基于人工智能的乡村河流液位 监控方法， 其特 征在于： 所述方法包括以下步骤： 步骤一： 利用水准仪对河流深度进行测量， 基于测量结果对乡村河流 流场进行模拟； 步骤二： 基于降雨 量和排水量对乡村河流 流场中的河流液位进行 预测； 步骤三： 根据步骤二中的河流液位预测结果， 利用乡村河流对农业进行层级 灌溉。 2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的乡村河流液位监控方法， 其特征在于： 所 述步骤一中基于河流深度对乡村河流 流场进行模拟的具体方法为： 1)将水准仪放置在距离河流岸边Xm的位置， 前视尺放置在河流中心处， 后视尺放置在 距离水准仪 的水平位置处， 通过利用水准仪读取的前后视尺数值对河流深度 HAB进行计算， 具体的计算公式为： HAB＝Hb‑Ha； 其中， 水准仪和前后视尺位于同一直线上， Y表示测量的河流宽度， Hb表示通过水准仪读 取的后视尺数值， Ha表示通过水准仪读取的前视尺数值； 2)以1)中水准仪放置的地势高度为基准， 在乡村河流地势高于或低于基准的位置， 重 复1)操作， 得到处于 不同地势位置的河流深度 其中， i＝1,2,3 …,n， 表示对水准仪测量 位置的编号； 3)将流速传感器固定在前视尺下部， 对河流处于不同地势位置的流速进行测量； 4)基于河流宽度、 水准仪测量时的河流位置、 河流流速和河流深度对乡村河流流场进 行模拟。 3.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的乡村河流液位监控方法， 其特征在于： 所 述步骤二中基于降雨量和排水量对乡村河流流场中的河流液位进 行预测， 具体的预测方法 为： (1)基于排水量 Q1和降雨量Q2对河流液位进行 预测， 则河流液位hi的具体公式为： 其中， i＝1,2,3 …,n， 表示对水准仪测量位置的编号， Qi表示水准仪在第i个测量位置处 单位时间内水流通过河流横截面的体积， Y表示测量的河道宽度， Vi表示流速传感器在第i 个测量位置处测量的河流流速， Q1表示河流排水量， Q2表示降雨量， l表示农村河流长度， 表示对河流下降液位与河流上升液位之间的差值进行计算， 表示对河流初始 液位进行计算， hi表示在第i个测量位置时 的河流液位， 表示河流横断面的实测面积与预 测面积之间满足的比例关系； (2)将(1)中预测的河流液位hi与步骤一中计算得到的河流深度进行比较分析， 当 时， 表示此时河流有水流渗出， 此时预测的河流液位为 当 时， 此时预测 的河流液位 为hi； (3) 基于预 测的 河流液位hi对河流每一阶 段的 渗水量Qi′进行预 测 ， 则权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115540831 A 2根据各种类农业的土壤情况结合就近原则对农业进行初步灌 溉， 其中， 表示第i个测量 位置至第i+1个测量 位置之间的河流长度。 4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的乡村河流液位监控方法， 其特征在于： 所 述步骤三中判断乡村河流能否满足农业灌溉的具体方法为： Step1： 根据各种类农业的分布情况， 对各种类农业的总灌溉量进行计算， 具体的计算 公式为： 其中， j＝1,2,3 …,m， j表示农业种类编号， Sj表示第j种农业对 应的种植面积， wj表示第j种农业单位面积未进行初步灌溉需求的灌溉量， 表示第j种 农业根据自身土壤情况初步灌溉时需求的灌溉 量； Step2： 基于地势高低对各种类农业到河流的最短灌溉距离进行计算， 具体方法为： 判断预测的河流液位hi与河流流速最高时的河流液位 之间的大小关系， 当 时： ①.根据步骤二中预测的河流液位寻找河流流速最高时的河流液位， 则此时河流液位 下降了 其中 表示河流 流速最高时的河流液位； ②.基于①中计算结果， 在 保证河流每一阶段流速最大的前提下， 河流每一阶段允许排 出的最大水量为 其中， 表示第i个测量位置至第i+1个测量位置 之间的河流长度； ③.对各种类农业到河流的最短距离dj进行计算， 选取最短距离dj中最小值对应的农业 种类作为第一灌溉地， 基于最短距离dj可知第j种农业可得到的最大灌溉量为 将得到的最大灌溉量与第j种农业需求的总灌 溉量Wj进行比较， 当 时， 对第j种农业与附近其它种类农业的最短距离d ′j进行计 算， 当最短距离d ′j小于对应种类农业距离河流最短的距离时， 选取d ′j最小值代表的农业种 类作为第j种农业的第二灌溉地， 判断第二灌溉量 是否满足第 二灌溉地需求的总灌溉量， 若满足， 基于剩余灌溉量寻找第三灌溉地， 若不满足， 则将第二 灌溉地需求的总灌溉量替换成 其中W′j表示第二灌溉地 需求的总灌溉 量； ④.重复③， 直至所有种类的农业都完成灌溉任务； 当hi与 的大小关系不一时， 在 的河流阶段， 不对农业进行灌溉， 在 的河流阶段， 执 行操作①‑④对农业进行灌溉； 当 时， 将河流流速最高时的河流液位调整为 执行操作 ①‑④对农业权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115540831 A 3