人工智慧技術在黃河水量排程中的應用研究（馮學明）

摘 要：隨著黃河涵閘遠端監測系統和超聲波自動計量儀的應用，在黃河上，為實現人工智慧調水提供了硬體基礎，採用自動推理和搜尋方法、控制與自動化、自動程式設計、資訊自動提取等技術手段，通過對遠端控制終端，網路通訊傳輸，遠端監控、監測系統和自動計量設施整合，實現人工智慧排程黃河水。

關鍵詞：人工智慧；
水量排程；
遠端監控；
資料庫；
黃河；
應用

一、慨述

人工智慧(Artificial Intelligence) ，英文縮寫為AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴充套件人的智慧的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。涉及資訊理論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學等多門學科。

隨著黃河涵閘遠端監測系統和超聲波自動計量儀的應用，在黃河上，為實現人工智慧調水提供了硬體基礎，通過對遠端控制終端，網路通訊傳輸，遠端監控、監測系統和自動計量設施整合，實現人工智慧調水。目地是完成引水計劃引水量與實際引水量的無縫藕合，將因技術原因造成涵閘實際引水與計劃引水誤差降至最低，提高排程精度，為實現功能性不斷流之水量排程提供技術支撐。研究途徑是充分利用現有執行較穩定的系統和成熟的技術，在分析的基礎上，整合已有黃河下游遠端涵閘監測技術和超聲波自動計量技術，採用自動推理和搜尋方法、控制與自動化、自動程式設計、資訊自動提取等技術手段，實現智慧調水。先在有條件的引水口門先行應用研究，如開封市局黑崗口閘，以增強專案研究的可靠性，同時節約投資。

二、人工智慧調水內容

人工智慧調水主要研究內容，是在遠端終端上下達排程指令及計劃引水流量和引水量，經過網路通訊傳輸到涵閘現地站，利用水量排程智慧資料庫檢索和查詢，依據引水指標流量，提取涵閘初始開啟高度等引數值，通過PLC控制模組和控制系統開啟閘門，待閘後引水流量穩定，自動計量儀自動計量引水量，然後計算實測引水量和引水指標引水量之差，分析測算涵閘開啟高度調整值，返過來對涵閘開啟高度進行自動調整，最終達成實際引水與計劃引水一致，實現黃河水量智慧排程。

三、遠端監控技術和自動計量設施

1.河南黃河涵閘遠端監控系統依託原有的通訊網完成資料傳輸工作，省局至市局由光纖、微波連線，部分市局至縣局由光纖連線，縣局至涵閘現地站間的資料傳輸主要依賴光纖路由和無線寬頻接入，通訊網路較完善。目前已建遠端監控涵閘現地站32座，典型涵閘5座，有4座正常，正常執行率達80％。

2.自動計量設施目前在張菜園、黑崗口、柳園、彭樓、二水廠等工業引水口安裝應用，計量儀顯示的引水量已經被河務部門和灌區單位共同認可和採納。

黑崗口閘遠端監控系統和自動計量設施都較完善，引水條件較好，加之常年引水，最有條件適合做人工智慧調水技術研究和應用場地。

四、人工智慧排程資料庫

智慧排程資料庫是整個系統建立的軟體支撐部分，提供系統執行的初始排程引數和涵閘調整引數，它直接影響系統執行的效率和精度。

1.智慧資料庫的建立

智慧資料庫應包括以下資訊，閘前水位、閘後水位、引水指標流量、實測引水流量、閘門最大開啟高度、流量與開啟控度關係等與水量排程有關資料資料。

2.智慧資料庫的更新

智慧資料庫採用自動和人工更新方式。通過對智慧資料庫初始開閘高度值的提取，控制涵閘開啟，然後經自動計量儀實測水量，計算得出實測水量與計劃水量誤差，進而調整涵閘開啟高度，當實測水量與計劃水量誤差在允許範圍內，不再對涵閘開啟高度進行調整，待這一過程完成後，將有關引數自動入庫，補充和調整資料庫中已有引數，通過不斷自動更新完善資料庫，使資料庫資訊準確和完整。

五、涵閘引水自動調整

1.調整範圍應在涵閘最大――最小高度之間。

2.調整次數（一次引水計劃下達過程中）不適過頻繁，以3次——5次為宜，並且與智慧資料庫的準確性和完整性有關。

3.調整梯度設定，視自動計量設施引水管道直徑和引水流量而定。一般以0.5立方米每秒為一個梯度，進行調整。

4.初始引水引數設定。以計劃引水流量為關鍵字在資料庫中查詢，若有與之相匹配的引數，就提取相應涵閘開啟高度引數進行設定；
若無相關引數，就按與之接近的引數進行設定，但所選引數與計劃引水誤差應控制在一定範圍內，否則，第一次要人工設定初始引數，然後入庫更新。

六、出措報警

1.實際引水量與計劃引水量超出誤差，沒有自動調整的，應自動報警。

2.在初始引水引數設定過程中，檢索不到相應引水引數時，應自動報警。

3.一次引水調整過程超過5次（有待研究），實際引水仍未控制在所要求範圍內，應重設調整梯度值。

4.涵閘開啟出現機械故障時，應自動報警。

稿件來源：黃河報·黃河網