基于信息关联的水调系统自动计算方法与流程

本发明涉及一种基于信息关联的水调系统自动计算方法，属于水调自动化技术领域。

背景技术：

水调自动化系统的运行需要采集机组、闸门、水雨情等各项原始信息，并对这些信息按照一定的逻辑和顺序匹配相应的算法进行处理计算，从而形成完整的水调业务计算逻辑，并成为水调系统各项决策分析的依据，同时在采集、计算、校核的基础上进一步完成业务信息的报送，因此水调系统自动计算是水调系统稳定正常运行的基础，而水调系统计算策略则是自动计算的核心。

传统的水调系统自动计算分为两大类，一类为数据处理，主要完成实时数据换算、面雨量计算和历史时段数据处理，依据待处理数据的类型进行分类，采用不同的算法进行处理；另一类为水务计算，主要根据水量平衡原理计算包括入库流量、出库、发电流量、弃水流量在内的各个水务计算量，数据处理和水务计算的各个计算量之间依靠计算设置的时间差相互配合形成了完整的水调信息处理策略。

这种计算方式由于忽略了水调业务中各项信息之间的关联关系，仅仅依靠设置时钟偏移完成计算之间的相互配合，这种计算方式存在的缺陷体现如下几个方面，一方面当部分采集数据出现缺失时需要进行多次往复的补算，同时要求水调系统用户熟悉和了解各项数据之间的关联关系，且操作过程比较繁琐；另一方面在于系统出现数据处理和水务计算衔接失效时会造成自动计算失败，造成一些关联计算量失真，从而产生错误数据并造成关联数据项不一致；还有一方面由于两个自动计算程序独立开发和运行，无法实现处理算法共享和有序积累。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于信息关联的水调系统自动计算方法，用以建立水调系统各个数据量之间的关联关系，实现水调系统计算逻辑上存在一定依存关系的数据量之间的关联计算，从而提高数据的一致性，降低水调系统运行维护难度，并提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于信息关联的水调系统自动计算方法，包括以下步骤：

1）对计算量进行关联分析，确定计算量关联关系；

2）根据不同计算量的特性及相互之间的关联关系及计算量算法绑定进行配置，形成自动计算信息关联策略，并定义不同计算量之间计算的优先级；

3）设置定时自动计算的计算时间点，同时各个计算时间点之间设置一定的偏移量；

4）根据自动计算信息关联策略按照优先级顺序以及计算量绑定的相应算法进行自动计算。

前述的步骤1）中，计算量包括雨量数据，水位数据，机组及闸门信息，水情报文信息和水务计算。

前述的步骤1）中，对计算量进行关联分析，包括以下内容：

所述雨量数据产生的规律为达到一定量值产生一次计数，无降雨时每天定时发生一次计数，测站雨量采集完成后进行的计算有将实时雨量数据整理成小时数据，在小时数据的基础上进行面雨量计算或区间面雨量计算，面雨量计算与各个测站雨量存在依存关系，在小时数据的基础上完成测站及面雨量的日、旬、月整理计算，同时在日以上的数据存在0点数据和8点数据之分；

所述水位数据分为流域内水位站和库水位站数据，为定时加变幅的方式产生数据，计算内容有水位流量关系转换、库水位站或重要水位站的主备合成，从实时数据整理成日、旬、月各时段数据；

所述机组及闸门信息包括机组状态、闸门开度、机组有功、机组无功、机组电量和线路电量，其中，机组状态和闸门开度本身不需要进行自动计算，但是参与水务计算，机组有功和机组无功计算进行时段数据整理，机组电量和线路电量进行电量统计计算，并在小时电量基础上进行各时段数据整理；

所述水情报文包括报汛站降雨、流量、水库报汛站入库、出库和降雨，不需要绑定算法，只需进行时段数据整理；

所述水务计算是依据经过整理后的时段数据及实测实时数据进行水量平衡计算，计算结果包括各机组发电流量、各闸门泄流量、发电流量、弃水流量、入库流量、水头、电量、损失流量和耗水率，计算过程中需要提取机组状态、闸门开度实时数据，同时提取库水位、尾水位、机组出力时段数据。

前述的步骤1）中，计算量关联关系包括纵向关联和横向关联；所述纵向关联是指不同时段粒度之间的信息关联，自动计算类型从时间粒度层次上分为实时计算、小时计算、日计算、旬计算、月计算、年计算，所述纵向关联从低时间粒度向高时间粒度进行逐步计算，由实时数据计算小时数据，小时数据计算日数据，由日数据计算旬、月数据，由月数据计算年数据；所述横向关联是指同时段单位内不同计算量之间的关联；所述横向关联计算包括由测站雨量计算面雨量，由库水位、机组出力、机组状态计算发电流量；由闸门开度、库水位计算闸门泄流量；由期初期末水位、发电流量、弃水流量、尾水位进行水量平衡计算生成入库流量、耗水率。

前述的纵向关联计算中还需要根据计算量特性及容错要求绑定一定的算法，包括机组出力的最大最小范围判定及修正，测站雨量、电表读数、水位过程的计算连续性校验算法。

前述的步骤2）中，计算量之间计算的优先级是指不同计算量需要按照先横向后纵向，先底层后高层的顺序进行计算。

前述的步骤3）中，需要对小时和日数据计算设置多个自动计算时间点，各个自动计算时间点均相对于计算基准时间设置一定的偏移量。

前述的步骤4）中，所述自动计算分为定时自动计算和手工自动计算；所述定时自动计算是指根据设置的计算时间点和偏移量进行计算，主要根据同时间粒度数据之间的数据关联关系进行计算，即进行横向关联计算；所述手工自动计算则先完成横向关联计算，然后按照数据的时间粒度的层次关系，从低时间粒度向高时间粒度计算，即纵向关联计算；自动计算过程中如果某个计算量未取到对应值或者无默认值则当前计算返回。

前述的自动计算过程中构建数据库，函数库，算法库和策略库；

所述数据库存放各种粒度的历史时间序列数据及对应数据序列的点号定义，数据采集获得的数据存放到数据库中，同时数据计算产生的各项计算结果也存放到数据库中；

所述函数库存放进行计算所需的各项函数，包括从数据库中读取计算依赖数据的函数、存储计算结果的写库函数以及进行各种数据转换计算所需的函数；

所述算法库建立在函数库和策略库的基础上，为实现自动计算目标而设计的算法，包括水量平衡、连续性校验、弃水调峰损失；

所述策略库为自动计算运行时绑定的关联策略，各个计算量绑定的相应算法，算法对应的各项参数以及计算的优先级。

本发明所达到的有益效果：

本发明根据水调系统各个信息量之间的逻辑关联关系，从横向和纵向两个维度建立起水调系统各个信息量之间的关联策略，按照一定的计算顺序、绑定相应的算法进行自动计算，一方面可以针对不同的计算数据项特性绑定不同的处理算法，从而提高水调系统计算的容错性和计算成果的稳定性；另一方面在部分采集信息中断条件下，由于各个计算数据项之间存在自动关联关系，进行某些量手动计算时能进行关联计算，从而减轻了自动计算的补算工作量，并提高了数据的一致性；同时本发明方法逻辑结构清晰，便于随着业务的需要进行各项扩充和提升。

附图说明

图1为本发明基于信息管理的水调系统自动计算方法流程图；

图2为基于信息关联的水调系统自动计算逻辑图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

水调自动化系统的运行需要从多个外部系统采集相应的原始信息，如从水情测报系统采集原始水雨情信息；从机组监控系统采集机组有功、无功、机组状态；从电量计费系统采集机组电量信息；从水情报文系统中采集水情报文信息，不同的数据类型有不同的来数规律和处理算法，同时在进行各项数据处理中各项信息之间存在一定的逻辑顺序，基于信息关联的水调系统自动计算策略是在分析数据特性及处理要求的基础上，完成策略编辑，并进行自动计算。

本发明的基于信息管理的水调系统自动计算方法总体上经过计算量关联分析、关联策略编辑及配置、定时计算点及偏移量设置和自动计算四个步骤，计算流程如图1所示。

1、计算量关联分析

1）雨量

雨情数据是水调系统采集的重要原始数据，来数类型规律主要有自报和加报两种形式，常见通信信道有短信、北斗、海事、有线、VHF等等，每种类型的数据有不同的特征值。雨量原始数据产生的规律为达到一定量值产生一次计数，无降雨时产生每天定时发生一次计数，测站雨量采集完成后进行的计算主要有将实时雨量数据整理成小时数据，在小时数据的基础上进行面雨量计算或区间面雨量计算，面雨量计算与各个测站雨量存在依存关系，在小时数据的基础上完成测站及面雨量的日、旬、月整理计算，同时在日以上的数据存在0点数据和8点数据之分。

2）水位

水位数据分为流域内水位站和库水位站数据，通常为定时加变幅的方式产生数据，其计算内容有水位流量关系转换、库水位站或重要水位站的主备合成，从实时数据整理成日、旬、月等各种时段的数据，在数据整理中需要进行连续性校验，防止错误数据，同时还需要在数据处理过程中支持水位中断条件下有效时间内自动延续算法。

3）机组及闸门信息

机组及闸门信息包括机组状态、闸门开度、机组有功、机组无功、机组电量、线路电量等信息，其中机组状态和闸门开度本身不需要进行自动计算，但是参与水务计算，机组有功和无功计算主要进行时段数据整理，机组电量和线路电量主要在原始数据的基础上进行电量统计计算，并在小时电量基础上进行各个时段整理，同时在数据整理过程中需要进行连续性校验，防止错误数据产生。

水情报文信息

4）水情报文包括的主要信息包括报汛站降雨、流量、水库报汛站入库、出库、降雨等信息，这类信息自成体系，不需要绑定算法，完成时段整理即可。

5）水务计算

水务计算是依据经过整理后的时段数据及实测实时数据进行水量平衡计算，计算结果包括各机组发电流量、各闸门泄流量、发电流量、弃水流量、入库流量、水头、电量、损失流量、耗水率等，计算过程中需要提取机组状态、闸门开度等实时数据，同时提取库水位、尾水位、机组出力等时段数据，根据水库的特性各个水库的水务计算算法略有不同，水务计算是信息关联比较密集的自动计算类型，且不同的水库存在一定的差异性。

2、信息关联策略编辑及配置

水调系统的信息关联包括纵向关联和横向关联，纵向关联主要是指不同时段粒度之间的信息关联，自动计算类型从时间粒度层次上可以分为实时计算、小时计算、日计算、旬计算、月计算、年计算，纵向关联主要从低时间粒度向高时间粒度进行逐步计算，由实时数据计算小时数据，小时数据计算日数据，由日数据计算旬、月数据，由月数据计算年数据。纵向关联计算中还需要根据计算量特性及容错要求绑定一定的算法，包括机组出力的最大最小范围判定及修正，测站雨量、电表读数、水位过程的计算连续性校验算法；横向关联是指同时段单位内不同计算量之间的关联，包括由测站雨量计算面雨量，由库水位、机组出力、机组状态计算发电流量；由闸门开度、库水位计算闸门泄流；由期初期末水位、发电流量、弃水流量、尾水位进行水量平衡计算生成入库流量、耗水率等计算结果。不同计算量需要按照先横向后纵向，先底层后高层的顺序定义计算的优先级，同时按照计算量特性进行关联关系设置及算法绑定，最终进行配置形成自动计算信息关联策略，自动计算时按照信息关联策略及计算优先级的先后进行计算。

3、计算时间点及偏移量设置

考虑水雨情数据及报文数据的延迟到达情况，为兼顾自动计算的准确性和及时性，需要对小时和日数据计算设置多个自动计算时间点，各个自动计算时间点均相对于计算基准时间设置一定的偏移量，计算时间点设置的多少及偏移量的设置视水情站网的规模及系统运行实时性要求进行统筹灵活配置。

4、自动计算

自动计算分为定时自动计算和手工自动计算，定时自动计算根据设置的计算时间点和偏移量进行计算，主要根据同时间粒度数据之间的数据关联关系进行计算，即进行横向关联计算；手工自动计算则先完成横向关联计算，然后按照数据的时间粒度的层次关系，从低时间粒度向高时间粒度计算，即纵向关联计算，计算过程中如果某个计算量未取到对应值或者无默认值则当前计算返回。

基于信息关联的水调系统自动计算是指根据信息关联策略按照优先级顺序以及绑定相应算法进行自动计算。如图2所示，构建数据库、策略库、算法库和函数库支撑基于信息关联的水调系统自动计算架构。

数据库存放各种粒度的历史时间序列数据及对应数据序列的点号定义，数据采集获得的数据存放到数据库中，同时数据计算产生的各项计算结果也存放到数据库中；函数库存放进行计算所需的各项函数，包括从数据库中读取计算依赖数据的函数、存储计算结果的写库函数以及进行各种数据转换计算所需的函数；算法库建立在函数库和策略库的基础上，包括实现自动计算目标而设计的算法，包括水量平衡、连续性校验、弃水调峰损失等等，可以根据业务的积累进行不断扩充；策略库为自动计算运行时绑定的关联策略，各个计算量绑定的相应算法，算法对应的各项参数以及计算的优先级。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。