本申請涉及灌區(qū)灌溉配水，尤其涉及一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法及裝置、電子設(shè)備、介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變化和人口增長，水資源供需矛盾日益凸顯，特別是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，水資源的合理分配對于保障糧食安全和可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。因此，如何科學(xué)指導(dǎo)灌區(qū)配水優(yōu)化，減少渠系損失，提高灌溉水利用率，成為農(nóng)田水利穩(wěn)健發(fā)展的關(guān)鍵。

2、在傳統(tǒng)的灌區(qū)配水過程中，由于缺乏實時數(shù)據(jù)支持和智能化管理，配水計劃往往基于農(nóng)作物生長制度、灌區(qū)渠系分布及人工經(jīng)驗進行制定，這種模式在時間尺度上較為固定，難以實時應(yīng)對氣象條件及水源水情的變化，導(dǎo)致輸配水模式粗略且缺乏靈活性和時效性。隨著信息技術(shù)和人工智能的發(fā)展，結(jié)合氣象條件和灌溉需水預(yù)報的實時渠系輸配水成為可能，優(yōu)化目標(biāo)也從單一的渠系輸配水損失最小化，發(fā)展到兼顧渠系輸水平穩(wěn)的多目標(biāo)建模。

3、在灌區(qū)渠系優(yōu)化配水模型的研究中，已經(jīng)出現(xiàn)了多種智能算法，如差分進化、多目標(biāo)粒子群和nsga-ii，這些算法在灌區(qū)渠系輸配水問題上的時效性、精細(xì)化有所改良，但在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：輸水模型的仿真精度不夠高，使得后續(xù)調(diào)優(yōu)方案與實際相差較遠(yuǎn)。

4、綜上所述，灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控技術(shù)的發(fā)展，不僅需要考慮水資源的合理分配和利用，還需要結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)和智能算法，以實現(xiàn)灌區(qū)的科學(xué)化管理和高效調(diào)度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的是提供一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法及裝置、電子設(shè)備、介質(zhì)，以解決相關(guān)技術(shù)中存在的輸水模型的仿真精度不夠高的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法，包括：

3、s1：收集歷史文字記錄的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)和信息化建設(shè)后傳感器所采集的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)，所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)包括氣象特征數(shù)據(jù)、作物數(shù)據(jù)各灌片不同土層的墑情數(shù)據(jù)以及對應(yīng)時段的閘門調(diào)度方案；

4、s2：構(gòu)建渠網(wǎng)水動力模型；

5、s3：使用所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)率定所述渠網(wǎng)水動力模型，并利用率定完成的渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)集；

6、s4：構(gòu)建transformer模型，并使用所述仿真數(shù)據(jù)集對transformer模型進行訓(xùn)練；

7、s5：使用訓(xùn)練后的transformer模型和粒子群算法，結(jié)合優(yōu)化目標(biāo)，尋找最優(yōu)閘門調(diào)度方案；

8、s6：獲取應(yīng)用所述最優(yōu)閘門調(diào)度方案的灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)，將所述灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)作為負(fù)反饋對s4訓(xùn)練后的transformer模型進行再訓(xùn)練。

9、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控裝置，包括：

10、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于收集歷史文字記錄的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)和信息化建設(shè)后傳感器所采集的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)，所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)包括氣象特征數(shù)據(jù)、作物數(shù)據(jù)各灌片不同土層的墑情數(shù)據(jù)以及對應(yīng)時段的閘門調(diào)度方案；

11、模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建渠網(wǎng)水動力模型；

12、率定及數(shù)據(jù)生成模塊，用于使用所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)率定所述渠網(wǎng)水動力模型，并利用率定完成的渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)集；

13、模型構(gòu)建及訓(xùn)練模塊，用于構(gòu)建transformer模型，并使用所述仿真數(shù)據(jù)集對transformer模型進行訓(xùn)練；

14、優(yōu)化模塊，用于使用訓(xùn)練后的transformer模型和粒子群算法，結(jié)合優(yōu)化目標(biāo)，尋找最優(yōu)閘門調(diào)度方案；

15、負(fù)反饋模塊，用于獲取應(yīng)用所述最優(yōu)閘門調(diào)度方案的灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)，將所述灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)作為負(fù)反饋對模型構(gòu)建及訓(xùn)練模塊訓(xùn)練后的transformer模型進行再訓(xùn)練。

16、根據(jù)本申請實施例的第三方面，提供一種電子設(shè)備，包括：

17、一個或多個處理器；

18、存儲器，用于存儲一個或多個程序；

19、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如第一方面所述的方法。

20、根據(jù)本申請實施例的第四方面，提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，該指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如第一方面所述方法的步驟。

21、本申請的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

22、采用先使用渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)集對transformer模型進行粗訓(xùn)練，再使用調(diào)度后的實際灌溉數(shù)據(jù)對transformer模型進行迭代訓(xùn)練的方式，不僅解決了輸水模型的仿真精度不夠高的問題，還降低了輸水模型在信息化建設(shè)不足的灌區(qū)的應(yīng)用難度。與基于水動力學(xué)模擬的灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法相比，本發(fā)明可根據(jù)實際情況和需要靈活調(diào)整模型復(fù)雜度。最低可在缺乏高精度的灌區(qū)三維矢量數(shù)據(jù)和不對圣維南方程組進行求解的情況下構(gòu)建簡化的渠網(wǎng)水動力模型，降低了本發(fā)明的使用門檻。

23、相較于基于rnn、lstm、gru和sru模型的灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法，本發(fā)明使用的transformer模型計算時不依賴上一次計算結(jié)果，計算速度更快，能更好的配合優(yōu)化算法尋優(yōu)。其次，通過使用渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)訓(xùn)練transformer模型，使其擁有了更強的魯棒性。

24、此外，本發(fā)明考慮了模型后續(xù)維護的問題，通過使用具有注意力機制的transformer模型，使得模型在部署后仍能持續(xù)迭代預(yù)測精度，具有更強的泛用性。

25、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，收集歷史文字記錄的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)和信息化建設(shè)后傳感器所采集的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)后，還包括：對所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗和格式化處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣象特征數(shù)據(jù)包括光照、降雨、溫度和濕度，所述作物數(shù)據(jù)包括種植類型和生長期。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)建渠網(wǎng)水動力模型，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)率定所述渠網(wǎng)水動力模型，并利用率定完成的渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)集，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，構(gòu)建transformer模型，并使用所述仿真數(shù)據(jù)集對transformer模型進行訓(xùn)練，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用訓(xùn)練后的transformer模型和粒子群算法，結(jié)合優(yōu)化目標(biāo)，尋找最優(yōu)閘門調(diào)度方案，包括：

8.一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，其特征在于，該指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種灌區(qū)渠網(wǎng)輸配水優(yōu)化調(diào)控方法及裝置、電子設(shè)備、介質(zhì)，包括：收集歷史文字記錄的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)和信息化建設(shè)后傳感器所采集的灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)；構(gòu)建渠網(wǎng)水動力模型；使用所述灌區(qū)灌溉數(shù)據(jù)率定所述渠網(wǎng)水動力模型，并利用率定完成的渠網(wǎng)水動力模型生成仿真數(shù)據(jù)集；構(gòu)建Transformer模型，并使用所述仿真數(shù)據(jù)集對模型進行訓(xùn)練；使用訓(xùn)練后的模型和粒子群算法，結(jié)合優(yōu)化目標(biāo)，尋找最優(yōu)閘門調(diào)度方案；獲取應(yīng)用所述最優(yōu)閘門調(diào)度方案的灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)，將所述灌區(qū)實際灌溉數(shù)據(jù)作為負(fù)反饋對訓(xùn)練后的模型進行再訓(xùn)練。更為精準(zhǔn)的滿足灌區(qū)作物需水、實現(xiàn)水資源優(yōu)化利用的同時，便于推廣使用以及未來模型迭代。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇玉杰,祝鄭歐,蔣元中,過團挺,李河,顧文鈺,周禮英,馬技,廖佳慶,斯艦艇,田嘉皓,江志鵬,樊春龍,孫菁雯,曾嘉杰
受保護的技術(shù)使用者：杭州定川信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23