(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211075477.7 (22)申请日 2022.09.05 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115146566 A (43)申请公布日 2022.10.04 (73)专利权人 北京恒润安科技有限公司 地址 100095 北京市海淀区西北旺镇唐家 岭村南2号院1幢房1 107 (72)发明人 李建明　 (74)专利代理 机构 北京鼎德宝 专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 11823 专利代理师 牟炳彦 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 103295165 A,2013.09.1 1 CN 108846572 A,2018.1 1.20 CN 114415520 A,202 2.04.29 CN 108536101 A,2018.09.14 WO 20212590 09 A1,2021.12.3 0 吴仲坚等.灌溉渠道设备. 《海河水利》 .1982, 审查员 张慧雯 (54)发明名称 一种基于水动力模型的灌区全渠系管控系 统 (57)摘要 本发明公开一种基于水动力模型的灌区全 渠系管控系统， 涉及数据识别、 控制技术领域， 解 决的技术问题是提高灌区全渠系管控和调度能 力。 采用的方案是， 一种基于水动力模型的灌区 全渠系管控系统， 包括： 灌区全渠系数据提取模 块、 数据信息耦合模型、 分析模块、 预警模块、 调 度控制模块、 计算机管理系统和通信系统， 其中 所述计算机管理系统分别与灌区全渠系数据提 取模块、 数据信息耦合模型、 分析模块、 预警模 块、 调度控制模块和通信系统连接。 本发明在一 维水动力学模 型中加入水平衡方程， 在二维水动 力学模型中加入积水深度函数公 式， 在三维水动 力学模型中加入地表排水受地质状况高度的控 制函数等方法， 大 大提高了灌区全 渠分析能力。 权利要求书5页 说明书15页 附图2页 CN 115146566 B 2022.12.27 CN 115146566 B 1.一种基于水动力模型的灌区全渠系管控系统， 其特 征在于： 所述系统包括： 灌区全渠系数据提取模块， 用于通过传感器组或者数据采集模块获取灌区全渠范围内 数据信息， 并对上游、 中游或者下游数据信息进行采集、 分类、 计算或者处 理； 数据信息耦合模型， 用于耦合灌区全渠系不同位置或方位的数据信息， 通过耦合方程 实现不同灌溉区域信息的耦合； 其中所述数据信息耦合模型包括数据耦合接口、 数据信息识别模块、 数据关联模块和 融合模块， 其中所述数据耦合接口的输出端与数据信息识别模块的输入端连接， 所述数据 信息识别模块的输出端与数据关联模块的输入端连接， 数据关联模块的输出端与融合模块 的输入端连接； 分析模块， 通过水动力模型对输入的灌区全渠系不同位置或方位的数据信息进行分 析， 以动态监测分析农田灌溉过程中的数据信息； 预警模块， 对分析出的灌区全渠系不同位置或方位的数据信 息的异常数据信 息进行误 差诊断和预警输出， 提高农田灌溉数据信息的预警和分析能力； 调度控制模块， 根据分析出的灌区全渠系不同位置或方位的数据信 息的异常数据信 息 进行调度， 以全方面调度或者 把控灌区全渠系不同位置或方位的数据信息； 计算机管理系统， 用于计算或者控制灌区全渠系不同位置或方位的数据信息内容； 通信系统， 用于将输入的灌区全渠系不同位置或方位的数据信 息从一个位置传递到另 一个位置， 以实现数据信息的分享与交 互； 其中所述计算机管理系统分别与灌区全渠系数据提取模块、 数据信息耦合模型、 分析 模块、 预警模块、 调度控制模块和通信系统连接； 所述数据信 息耦合模型通过数据耦合接口接收灌区全渠系不同阶段的数据信 息， 其中 数据耦合接口为兼容多种数据通信的接口， 所述数据信息识别模块通过识别数据传输信息 的通信协议、 数据传输属 性或者数据节点选择数据传输通道， 通过传输通道进而识别灌区 全渠系不同阶段的数据信息， 所述数据关联模块通过灰色关联度函数将灌区全渠系不同阶 段的数据信息关联起来， 所述融合模块通过灰色关联度函数计算结果将一维水动力学模 型、 二维水动力学模型以及三维水动力学模型融合； 灰色关联度函数的融合方法为： 筛选灌区全渠系不同阶段的数据信息， 将筛选出来的数据信息输入一维水动力学模 型、 二维水动力学模型以及三维水动力学模型中， 通过耦合度函数实现不同数据信息的融 合， 其中耦合度函数C为： （1） 在公式 （1） 中， 其中 、 和 分别表示一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及 三维水动力学模型中函数耦合指数； 其中灰色 关联度输出函数记作为： （2）权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115146566 B 2在公式 （2） 中， 其中 和 分别表示一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及 三维水动力学模型融合后的标准化参数值， 和 表示一维水动力学模型、 二维水动力学模 型以及三维水动力学模型融合后数据信息指标个数， 表示一维水动力学模型、 二维水动 力学模型以及三维水动力学模型融合后的分辨 率系数； 灰色关联度输出函数记作为 ， 其中一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及三 维水动力学模型 数据信息融合能力函数为：                                 （3） 在公式 （3） 中， 表示数据信息 融合能力函数； 在灌区全渠系信 息管理过程中， 表 示一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及三维水动力学模型融合后的水参数样本容 量， 表示一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及 三维水动力学模型 融合后的数据关 联度函数； 耦合协调度函数表示 为： （4） 在公式 （4） 中， 其中 表示耦合协调度， 表示耦合度， 表示灌区渠系不同阶段子系 统协调综合得分， 、 表示灌区渠系不同阶段子系统的待定系数。 2.根据权利要求1所述的一种基于水动力模型的灌区全渠系管控系统， 其特征在于： 所 述水动力模型包括数据输入模型、 全局水量水质平衡模型、 条件约束模型和渠水耗能分析 模型； 其中所述数据输入模型用于实现灌区全渠系不同位置或方位的数据信息的输入， 全 局水量水质平衡模型以水量平衡原理为基础， 实现灌区全渠系不同位置或方位数据信息的 水量平衡计算， 条件约束模型用于计算灌区全渠系不同位置或方位的数据信息在灌区全渠 系中实现管控的约束， 渠水耗能分析模型用于分析灌区全渠模拟流域信息， 其中所述数据 输入模型还包括一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及三维水动力学模型， 其中数据 输入模型的输出端与一维水动力学模型、 二 维水动力学模型以及三 维水动力学模型的输入 端连接， 所述一维水动力学模型、 二维水动力学模型以及三维水动力学模型 的输出端与全 局水量水质平衡模型的输入端连接， 所述全局水量水质平衡模型的输出端与条件约束模型 的输入端连接， 所述条件约束模型的输出端与渠水耗能分析模型的输入端连接 。 3.根据权利要求1所述的一种基于水动力模型的灌区全渠系管控系统， 其特征在于： 所 述灌区全渠系数据提取模块包括ARM嵌入式处理器， 其中所述ARM嵌入式处理器为ARM   Cortex应用处理器， ARM  Cortex应用处理器的芯片外接复位电路、 晶振电路、 OV7670模块、 AL422B模块、 帧缓存储器、 无线通讯模块、 显示模块、 计算机管 理系统、 CMOS摄像头和定位模 块。 4.根据权利要求1所述的一种基于水动力模型的灌区全渠系管控系统， 其特征在于： 耦权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115146566 B 3