人工智能技術在黃河水量調度中的應用研究（馮學明）

摘 要：隨着黃河涵閘遠程監測系統和超聲波自動計量儀的應用，在黃河上，爲實現人工智能調水提供了硬件基礎，採用自動推理和搜索方法、控制與自動化、自動程序設計、信息自動提取等技術手段，通過對遠程控制終端，網絡通信傳輸，遠程監控、監測系統和自動計量設施整合，實現人工智能調度黃河水。

關鍵詞：人工智能；
水量調度；
遠程監控；
數據庫；
黃河；
應用

一、慨述

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文縮寫爲AI。它是研究、開發用於模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。涉及信息論、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。

隨着黃河涵閘遠程監測系統和超聲波自動計量儀的應用，在黃河上，爲實現人工智能調水提供了硬件基礎，通過對遠程控制終端，網絡通信傳輸，遠程監控、監測系統和自動計量設施整合，實現人工智能調水。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，提高調度精度，爲實現功能性不斷流之水量調度提供技術支撐。研究途徑是充分利用現有運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程涵閘監測技術和超聲波自動計量技術，採用自動推理和搜索方法、控制與自動化、自動程序設計、信息自動提取等技術手段，實現智能調水。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，以增強項目研究的可靠性，同時節約投資。

二、人工智能調水內容

人工智能調水主要研究內容，是在遠程終端上下達調度指令及計劃引水流量和引水量，經過網絡通信傳輸到涵閘現地站，利用水量調度智能數據庫檢索和查詢，依據引水指標流量，提取涵閘初始開啓高度等參數值，通過PLC控制模塊和控制系統開啓閘門，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，分析測算涵閘開啓高度調整值，返過來對涵閘開啓高度進行自動調整，最終達成實際引水與計劃引水一致，實現黃河水量智能調度。

三、遠程監控技術和自動計量設施

1.河南黃河涵閘遠程監控系統依託原有的通信網完成數據傳輸工作，省局至市局由光纖、微波連接，部分市局至縣局由光纖連接，縣局至涵閘現地站間的數據傳輸主要依賴光纖路由和無線寬帶接入，通信網絡較完善。目前已建遠程監控涵閘現地站32座，典型涵閘5座，有4座正常，正常運行率達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。

黑崗口閘遠程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能調水技術研究和應用場地。

四、人工智能調度數據庫

智能調度數據庫是整個系統建立的軟件支撐部分，提供系統運行的初始調度參數和涵閘調整參數，它直接影響系統運行的效率和精度。

1.智能數據庫的建立

智能數據庫應包括以下信息，閘前水位、閘後水位、引水指標流量、實測引水流量、閘門最大開啓高度、流量與開啓控度關係等與水量調度有關數據資料。

2.智能數據庫的更新

智能數據庫採用自動和人工更新方式。通過對智能數據庫初始開閘高度值的提取，控制涵閘開啓，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，進而調整涵閘開啓高度，當實測水量與計劃水量誤差在允許範圍內，不再對涵閘開啓高度進行調整，待這一過程完成後，將有關參數自動入庫，補充和調整數據庫中已有參數，通過不斷自動更新完善數據庫，使數據庫信息準確和完整。

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次爲宜，並且與智能數據庫的準確性和完整性有關。

3.調整梯度設置，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立方米每秒爲一個梯度，進行調整。

4.初始引水參數設定。以計劃引水流量爲關鍵字在數據庫中查找，若有與之相匹配的參數，就提取相應涵閘開啓高度參數進行設定；
若無相關參數，就按與之接近的參數進行設定，但所選參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參數，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.在初始引水參數設定過程中，檢索不到相應引水參數時，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.涵閘開啓出現機械故障時，應自動報警。

稿件來源：黃河報·黃河網