都江堰灌区“数字水调”系统的智能化体系结构研究VIP免费

都江堰灌区“数字水调”系统的智能化体系结构研究摘要：“数字水调”是“数字水利”的重要组成部分，是实现灌区水资源优化调度的基础技术支撑。鉴于都江堰灌区流域范围广、农业灌面大、大中城市多的特点，提出采用分层递阶的智能系统体系结构搭建都江堰灌区数字水调系统。系统由组织级（决策层）、协调级（管理层）过程级（执行层）构成，通过通信网络形成一个从管理局到各管理处、再到下层各管理站点的分层递阶的网络结构。它把人工智能的高层决策、系统理论中先进的数字建模和优化方法、以及过程控制中的实时监控结合在一起，组成了一个适合水资源调度工程的科学体系。该系统已经开始在都江堰灌区实施，初步实现了灌区水资源调度自动化功能。关键词：水资源，数字水调，分层递阶，智能系统1．引言进入21世纪，随着经济的增长和城市化进程的推进，我国水资源短缺的矛盾日益尖锐，水环境恶化的状况令人触目惊心，已经严重地威胁到人们的生存环境，制约了经济社会的发展。中央领导集体站在人与自然和谐共处，社会经济的发展与资源环境相协调的高度审视新时期的治水方针，以科学的发展观为指导，提出以水资源的可持续利用保障经济社会可持续发展的新的治水思路，在世纪之交完成了中国水利在治水理念上的一次飞跃。水资源作为基础性的自然资源和战略性的经济资源，在国家经济社会发展中基础性、全局性、战略性的地位日益凸显。为了实现水资源的可持续利用，必须科学开发和合理利用水资源，让有限的水资源得到最有效的使用。然而，由于多方面的原因，我国水管部门长期存在的管理方式粗放、技术手段落后的状况并未得到根本改变，已经非常紧缺的水资源依然浪费严重，水资源的有效利用率远远低于发达国家的水平。应用先进的电子信息技术、计算机技术、现代通信技术、智能控制技术、空间信息与3S技术构建水资源调度信息系统（即“数字水调”系统），实现水资源管理的信息化、网络化、智能化，通过对水资源的优化调度和科学决策,达到水资源可持续利用的目标,是一项具有重要政治意义和显著社会经济效益的战略举措。都江堰灌区“数字水调”系统就是在这样的背景下提出的。2．都江堰灌区“数字水调”系统面对的特殊的问题都江堰灌区位于四川盆地的腹心地带,灌区幅员辽阔,渠系纵横,属于四川省经济最发达的地区和主要的粮食产区。鉴于都江堰灌区流域范围广、农业灌面大、大中城市多的特点，构建“数字水调”系统将面对一系列的特殊问题。以岷江为主干的都江堰灌区流经7个市、36个县（区/市），灌溉面积1009万亩。作为全国最大的特大型灌区，都江堰管理局辖8个管理处，每个管理处下属若干个管理站，每个管理站下面又有若干个水调监控点，影响水资源优化调度的变量很多，相互关联作用复杂，从系统论的观点看，都江堰灌区“数字水调”系统是一个复杂的巨系统，属于大系统理论的范畴，而大系统的建模和协调优化至今仍是系统理论研究中的难点。构建都江堰灌区“数字水调”系统需要建立庞大的数据库、知识库和规则库，涉及到海量数据信息，既有大量的历史数据，又有大量的实时监测数据，信息资源的开发和管理是系统建设的核心问题。由于管理局不同的管理处信息化建设的时间、规模不同，因而采用的数据采集装置、数据传输方式和数据库平台也各不相同。从信息论的观点看，都江堰灌区“数字水调”系统面对的是一个跨不同数据平台的系统，实现数据的有效整合和无缝连接具有极大的难度。传统意义上的灌区主要担负农田灌溉任务，功能比较单一。随着工业化建设的兴起，特别是改革开放以来经济的高速发展和城市化进程的加快，灌区的功能已经有了根本的改变。目前，都江堰灌区除了担负工业用水、生活用水、灌溉用水、生态环保用水外，还兼具防洪、发电、旅游、水产养殖、水土保持等综合功能。从控制论的观点看，“数字水调”系统是一个典型的多目标、多任务控制系统，在控制规律的确定、控制方案的优化和控制算法的选取方面，既有大量需要深入研究的理论和方法问题，也有大量工程实现的技术问题。3.“数字水调”系统的智能化体系结构3.1问题的提出基于对都江堰灌区“数字水调”系统功能和特点的分析可以看出：都...