一种水利工程安全监测方法及系统

1.本技术涉及人工智能领域，尤其涉及一种水利工程安全监测方法及系统。


背景技术：

2.水是人类生活和生产必不可少的资源，但由于水在自然存在的状态下并不能完全符合人类的需要，因此通过修建水利工程来满足生产生活需要。水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。
3.目前，通过进行水利工程的兴建来改变河道水流，既能防洪，又能引水灌溉，进而通过调节不同时期的水量，发展农业，保障民生。保障水利工程的安全是水利工作的重中之重。通过对水利建筑物的安全进行监测，掌握大坝性状变化和安全状态，进而分析水利工程的安全情况。
4.然而，水利工程在工作的过程中，由于建筑变化是缓慢积累的，往往在监测出异常情况时，已经发生重大安全事故，来不及采取补救措施。同时，对于监测过程产生的众多数据无法进行准确分析，导致遗漏险情。现有技术中存在水利工程安全监测智能化程度低，监测准确度低的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种水利工程安全监测方法及系统，用以解决现有技术中存在水利工程安全监测智能化程度低，监测准确度低的技术问题。
6.鉴于上述问题，本技术提供了一种水利工程安全监测方法及系统。
7.第一方面，本技术提供了一种水利工程安全监测方法，其中，所述方法应用于安全监测系统，所述安全监测系统包括流量采集装置，所述方法包括：基于大数据采集目标水利工程基础信息，其中，所述目标水利工程基础信息包括位置信息和工作信息；根据所述位置信息筛选上下游水利工程站点，获得上下游站点集合；通过所述流量采集装置实时采集所述上下游站点集合的水位和流量信息，获得水位-流量数据集；根据所述水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集；根据所述工作信息判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集；将所述相邻站点水位差值数据集，所述相邻站点流量差值数据集和所述泄洪期数据集输入监测方案模型中，得到泄洪期监测方案；根据所述泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行安全监测。
8.另一方面，本技术还提供了一种水利工程安全监测系统，其中，所述系统包括：基础信息采集模块，所述基础信息采集模块用于基于大数据采集目标水利工程基础信息，其中，所述目标水利工程基础信息包括位置信息和工作信息；站点筛选模块，所述站点筛选模块用于根据所述位置信息筛选上下游水利工程站点，获得上下游站点集合；数据采集模块，所述数据采集模块用于通过流量采集装置实时采集所述上下游站点集合的水位和流量信息，获得水位-流量数据集；信息分析模块，所述信息分析模块用于根据所述水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集；判断模块，所
述判断模块用于根据所述工作信息判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集；数据输入模块，所述数据输入模块用于将所述相邻站点水位差值数据集，所述相邻站点流量差值数据集和所述泄洪期数据集输入监测方案模型中，得到泄洪期监测方案；安全监测模块，所述安全监测模块用于根据所述泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行安全监测。
9.本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本技术通过大数据采集目标水利工程基础信息，其中，目标水利工程基础信息包括位置信息和工作信息，然后通过位置信息对上下游水利工程站点进行筛选，通过流量采集装置实时采集上下游站点集合的水位和流量信息，得到水位-流量数据集，根据水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集，根据工作信息判断目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集，将相邻站点水位差值数据集，相邻站点流量差值数据集和泄洪期数据集输入到监测方案模型中，进而得到泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行安全监测。达到了对水利工程的进行高精度监测，提高监测准确度，保证水利工程安全的技术效果。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
11.图1为本技术实施例提供的一种水利工程安全监测方法的流程示意图；图2为本技术实施例提供的一种水利工程安全监测方法中筛选上下游水利工程站点的流程示意图；图3为本技术实施例提供的一种水利工程安全监测方法中获得水位-流量数据集的流程示意图；图4为本技术一种水利工程安全监测系统的结构示意图；附图标记说明：基础信息采集模块11，站点筛选模块12，数据采集模块13，信息分析模块14，判断模块15，数据输入模块16，安全监测模块17。
具体实施方式
12.本技术通过提供一种水利工程安全监测方法及系统，解决了现有技术中存在水利工程安全监测智能化程度低，监测准确度低的技术问题。达到了提高安全监测的准确度，缩短监测周期，提高监测效率的技术效果。
13.本技术技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
14.下面，将参考附图对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是本技术的全部实施例，应理解，本技术不受这里描述的示例实施例的限制。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。另外还需要说明的是，为
了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部。
15.实施例一如图1所示，本技术提供了一种水利工程安全监测方法，其中，所述方法应用于安全监测系统，所述安全监测系统包括流量采集装置，所述方法包括：步骤s100：基于大数据采集目标水利工程基础信息，其中，所述目标水利工程基础信息包括位置信息和工作信息；具体而言，所述目标水利工程是需要进行安全监测的任一水利工程。所述基础信息是反映所述水利工程的建设目的，运行状态的信息。所述位置信息是反映所述水利工程所处地理位置的信息。所述工作信息是反映所述水利工程在工作过程中产生的工作数据。为后续进行所述目标水利工程的运行状态分析提供基础数据。
16.步骤s200：根据所述位置信息筛选上下游水利工程站点，获得上下游站点集合；进一步的，如图2所示，所述根据所述位置信息筛选上下游水利工程站点，本技术实施例步骤s200还包括：步骤s210：根据所述位置信息利用定位系统，采集上下游分支，得到上下游分支集合；步骤s220：按照预设流量阈值对所述上下游分支集合进行筛选，得到关键流域集合；步骤s230：根据所述关键流域集合获得距离所述目标水利工程最近的站点信息，得到所述上下游站点集合。
17.具体而言，根据所述位置信息定位所述目标水利工程所处的流域，根据水文分布信息，采集上下游的流域分支，得到所述上下游分支集合。其中，所述上下游分支集合包含了所述目标水利工程的流域的上下游支流情况。所述预设流量阈值是预先设置的汇入所述目标水利工程所在流域的上游对所述目标水利工程产生影响的最大流量，以及所述目标水利工程的对下游分支的流量产生影响的最大流量。按照所述预设流量阈值筛选所述上下游分支集合，得到有影响的上下游分支，组成所述关键流域集合。从所述关键流域集合中，按照每个分支距所述目标水利工程最短的距离获取站点信息，组成所述上下游站点集合。实现了获取目标水利工程影响站点的目标，达到了为后续根据上下游影响确定监测方案提供基础数据的技术效果。
18.步骤s300：通过所述流量采集装置实时采集所述上下游站点集合的水位和流量信息，获得水位-流量数据集；进一步的，如图3所示，所述通过所述流量采集装置实时采集所述上下游站点集合的水位和流量信息，获得水位-流量数据集，本技术实施例步骤s300还包括：步骤s310：通过所述流量采集装置分别测量所述上下游站点集合中的站点水位和流量，得到多个实测流量成果表；步骤s320：根据所述多个实测流量成果表中数据，绘制多个水位-流量关系曲线、水位-面积关系曲线、水位-流速关系曲线；步骤s330：根据所述多个水位-流速关系曲线和多个所述水位-面积关系曲线，对多个所述水位-流量关系曲线进行校核，得到多个核准水位-流量曲线；步骤s340：基于多个所述核准水位-流量曲线，得到所述水位-流量数据集。
19.具体而言，所述流量采集装置是对水流量进行测量的装置，可选的，包括：雷达流量计、电磁流量计等。通过采集多个站点的水位和流量，得到多个实测流量成果表。其中，所述实测流量成果表是实时采集的水位和流量信息，水位与流量是一一对应的。进而，通过将实测流量成果表中的数据绘制在以水位为横坐标，分别以流量、面积和流速为纵坐标的坐标轴中，得到对应的关系曲线。所述水位-流量关系曲线反映了水流断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系变化情况；所述水位-面积关系曲线反映了水流断面的水位与该断面的面积之间的关系变化情况；所述水位-流速关系曲线反映了水流断面出的水位与通过该断面的水流流速之间的关系变化情况。利用所述多个水位-流速关系曲线和多个所述水位-面积关系曲线对所述多个水位-流量关系曲线进行校核，按照流量等于面积和流速的乘积，调整所述水位-流量曲线。根据校准后的水位-流量曲线，得到所述水位-流量数据集。达到了提高对水位-流量的准确采集，提高数据的准确度的技术效果。
20.步骤s400：根据所述水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集；具体而言，所述数据分析是通过从所述水位-流量数据集中多次获取相邻站点的水位-流量数据，进行作差，得到多个相邻站点水位差值和相邻站点流量差值，汇总后得到所述相邻站点水位差值数据集和所述相邻站点流量差值数据集。相邻站点的水位差值和流量差值是否稳定，影响所述水利工程监测的时间点和监测次数。由此，达到了提高监测的准确性的技术效果。
21.步骤s500：根据所述工作信息判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集；进一步的，所述根据所述工作信息判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，本技术实施例步骤s500还包括：步骤s510：基于所述工作信息获取所述目标水利工程的实时水位信息和实时流量信息；步骤s520：判断所述实时水位信息是否超过预定水位阈值，得到水位判断结果；步骤s530：判断所述实时流量信息是否超过预定流量阈值，得到流量判断结果；步骤s540：根据所述水位判断结果和所述流量判断结果，判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，得到时期判断结果。
22.进一步的，所述获得泄洪期数据集，本技术实施例步骤s540还包括：步骤s541：根据所述工作信息，获得上下游水量信息和水位变化信息；步骤s542：根据所述上下游水量和所述水位变化信息，确定所述目标水利工程所处的泄洪阶段；步骤s543：根据所述时期判断结果和所述时期判断结果和所述泄洪阶段，获得对应的所述泄洪期数据集。
23.具体而言，所述实时水位信息是反映所述目标水利工程的水位的实时变化情况的信息。所述实时流量信息是反应所述目标水利工程的水流断面出的流量实时变化情况的信息。所述预定水位阈值是所述目标水利工程进入泄洪期的最低水位，通过判断所述实时水位信息是否超过所述预定水位阈值，可以得到所述水位判断结果，其中，当超过所述预定水位阈值时，所述水位判断结果是所述目标水利工程的水位情况符合进入泄洪期的要求。所
述预定流量阈值是所述目标水利工程进入泄洪期的最低流量，通过判断所述实时流量信息是否超过所述预定流量阈值，可以得到所述流量判断结果。其中，当超过所述预定流量阈值时，所述流量判断结果是所述目标水利工程的流量情况符合进入泄洪期的要求。当水位和流量都符合泄洪期的要求时，可以判断所述目标水利工程处于泄洪期，即所述时期判断结果。
24.具体而言，所述上下游水量信息是上游来水量与下泄量之间的关系信息。所述水位变化信息是所述目标水利工程的水库水位变换情况。所述泄洪阶段包括：泄洪初期，连续稳定泄洪期和泄洪末期。当所述上游来水量大于下泄量，水库水位抬升时，可以判断所述目标水利工程处于泄洪初期；当所述上游来水量小于下泄量，水库水位回落，连续稳定泄洪下泄较泄洪初期减小时，可以判断所述目标水利工程处于泄洪末期；当所述上游来水量大于下泄量的程度稳定，水库水位也处于稳定状态时，表明所述目标水利工程处于连续稳定泄洪期。根据对应的泄洪阶段，采集对应的泄洪期数据集。所述泄洪期数据集是反映所述目标水利工程在泄洪期工作状态的数据，包括：闸门启闭数量，堰孔信息，流量和水位等数据。由此，达到了根据不同阶段进行数据采集，提高数据的准确性的技术效果。
25.步骤s600：将所述相邻站点水位差值数据集，所述相邻站点流量差值数据集和所述泄洪期数据集输入监测方案模型中，得到泄洪期监测方案；进一步的，所述将所述相邻站点水位差值数据集，所述相邻站点流量差值数据集和所述泄洪期数据集输入监测方案模型中，输出泄洪期监测方案，本技术实施例步骤s600还包括：步骤s610：构建所述监测方案模型，包括初始监测方案模型和修正方案模型；步骤s620：将所述泄洪期数据集输入所述初始监测方案模型中，得到初始监测方案；步骤s630：将所述相邻站点水位差值数据集、所述相邻站点流量差值数据集和所述初始监测方案输入所述修正方案模型中，得到泄洪期监测方案。
26.具体而言，所述监测方案模型是用于生成水利工程监测方案的功能模型，包括所述初始监测方案模型和所述修正方案模型。其中，所述初始监测方案模型是根据所述目标水利工程的泄洪期数据，在不考虑上下游影响的情况下，输出进行初始监测的方案的功能模型。所述修正模型方案是通过考虑相邻站点之间的水位差值和流量差值，考虑实时的水情，对所述初始监测方案进行修正的功能模型。通过结合目标水利工程自身因素和上下游影响因素，得到准确的泄洪期监测方案。由此，达到了提高监测方案的准确性，提高监测的智能化程度，缩短监测周期的技术效果。
27.步骤s700：根据所述泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行安全监测。
28.进一步的，本技术实施例步骤s700还包括：步骤s710：当所述目标水利工程处于非泄洪期时，获得下游顶托距离和水温信息；步骤s720：判断所述下游顶托距离是否超过预定顶托距离，若超过，获取初始非泄洪期监测方案；步骤s730：根据所述水温信息，对所述初始非泄洪期监测方案进行修正，得到非泄洪期监测方案；步骤s740：按照所述非泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行水利监测。
29.具体而言，所述下游顶托距离是由于下游站点进行防汛库容拦蓄上游来水，开启的闸门较多且有深孔闸门，使上游来水遇到阻挡后回流时，水流回流的距离。由于水流回流会导致上游水域的水位升高，当回流距离超过所述预定顶托距离时，会对目标水利工程的监测产生影响。由此，当所述下游顶托距离超过所述预定顶托距离时，得到初始非泄洪期监测方案。其中，所述预定顶托距离是下游回流不会影响目标水利工程监测的最大距离。
30.具体的，所述水温信息是所述目标水利工程处水流的温度。水温高的话，水域中的水生植物生长旺盛，河槽粗糙率增加，行洪能力会降低。因此，需要根据所述水温信息对所述初始非泄洪期监测方案进行修正，得到所述非泄洪期监测方案。由此，实现了对根据目标水利工程的不同时期确定不同的监测方案，提高监测准确度和监测效率的技术效果。
31.综上所述，本技术所提供的一种水利工程安全监测方法具有如下技术效果：1.本技术通过根据大数据对目标水利工程基础信息进行采集，得到位置信息和工作信息，然后根据位置信息对上下游水利工程站点进行筛选，得到上下游站点集合，通过流量采集装置采集数据信息后，获得水位-流量数据集，然后根据水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集，进而判断目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集，将相邻站点水位差值数据集，相邻站点流量差值数据集和泄洪期数据集输入监测方案模型中，得到泄洪期监测方案，对目标水利工程进行安全监测。达到了提高安全监测的智能化程度，缩短监测时间，提高监测质量的技术效果。
32.2.本技术通过对上下游站点集合中的站点水位和流量进行采集，得到多个实测流量成果表，然后绘制多个水位-流量关系曲线、水位-面积关系曲线、水位-流速关系曲线，根据流量、面积和流速之间的关系，对多个水位-流量关系曲线进行校核，得到多个核准水位-流量曲线，然后得到水位-流量数据集。达到了提高对水位-流量的准确采集，提高数据的准确度的技术效果。
33.实施例二基于与前述实施例中一种水利工程安全监测方法同样的发明构思，如图4所示，本技术还提供了一种水利工程安全监测系统，其中，所述系统包括：基础信息采集模块11，所述基础信息采集模块11用于基于大数据采集目标水利工程基础信息，其中，所述目标水利工程基础信息包括位置信息和工作信息；站点筛选模块12，所述站点筛选模块12用于根据所述位置信息筛选上下游水利工程站点，获得上下游站点集合；数据采集模块13，所述数据采集模块13用于通过流量采集装置实时采集所述上下游站点集合的水位和流量信息，获得水位-流量数据集；信息分析模块14，所述信息分析模块14用于根据所述水位-流量数据集进行数据分析，得到相邻站点水位差值数据集和相邻站点流量差值数据集；判断模块15，所述判断模块15用于根据所述工作信息判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，若处于，获得泄洪期数据集；数据输入模块16，所述数据输入模块16用于将所述相邻站点水位差值数据集，所述相邻站点流量差值数据集和所述泄洪期数据集输入监测方案模型中，得到泄洪期监测方案；
安全监测模块17，所述安全监测模块17用于根据所述泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行安全监测。
34.进一步的，所述系统还包括：分支采集单元，所述分支采集单元用于根据所述位置信息利用定位系统，采集上下游分支，得到上下游分支集合；关键流域获得单元，所述关键流域获得单元用于按照预设流量阈值对所述上下游分支集合进行筛选，得到关键流域集合；站点信息获得单元，所述站点信息获得单元用于根据所述关键流域集合获得距离所述目标水利工程最近的站点信息，得到所述上下游站点集合。
35.进一步的，所述系统还包括：流量成果表获得单元，所述流量成果表获得单元用于通过所述流量采集装置分别测量所述上下游站点集合中的站点水位和流量，得到多个实测流量成果表；曲线绘制单元，所述曲线绘制单元用于根据所述多个实测流量成果表中数据，绘制多个水位-流量关系曲线、水位-面积关系曲线、水位-流速关系曲线；校核单元，所述校核单元用于根据所述多个水位-流速关系曲线和多个所述水位-面积关系曲线，对多个所述水位-流量关系曲线进行校核，得到多个核准水位-流量曲线；数据集获得单元，所述数据集获得单元用于基于多个所述核准水位-流量曲线，得到所述水位-流量数据集。
36.进一步的，所述系统还包括：实时信息获取单元，所述实时信息获取单元用于基于所述工作信息获取所述目标水利工程的实时水位信息和实时流量信息；水位判断单元，所述水位判断单元用于判断所述实时水位信息是否超过预定水位阈值，得到水位判断结果；流量判断单元，所述流量判断单元用于判断所述实时流量信息是否超过预定流量阈值，得到流量判断结果；时期判断单元，所述时期判断单元用于根据所述水位判断结果和所述流量判断结果，判断所述目标水利工程是否处于泄洪期，得到时期判断结果。
37.进一步的，所述系统还包括：变化信息获得单元，所述变化信息获得单元用于根据所述工作信息，获得上下游水量信息和水位变化信息；泄洪阶段确定单元，所述泄洪阶段确定单元用于根据所述上下游水量和所述水位变化信息，确定所述目标水利工程所处的泄洪阶段；泄洪数据获取单元，所述泄洪数据获取单元用于根据所述时期判断结果和所述泄洪阶段，获得对应的所述泄洪期数据集。
38.进一步的，所述系统还包括：模型构建单元，所述模型构建单元用于构建所述监测方案模型，包括初始监测方案模型和修正方案模型；初始监测方案获得单元，所述初始监测方案获得单元用于将所述泄洪期数据集输入所述初始监测方案模型中，得到初始监测方案；
方案获得单元，所述方案获得单元用于将所述相邻站点水位差值数据集、所述相邻站点流量差值数据集和所述初始监测方案输入所述修正方案模型中，得到泄洪期监测方案。
39.进一步的，所述系统还包括：顶托信息获取单元，所述顶托信息获取单元用于当所述目标水利工程处于非泄洪期时，获得下游顶托距离和水温信息；距离判断单元，所述距离判断单元用于判断所述下游顶托距离是否超过预定顶托距离，若超过，获取初始非泄洪期监测方案；修正单元，所述修正单元用于根据所述水温信息，对所述初始非泄洪期监测方案进行修正，得到非泄洪期监测方案；监测单元，所述监测单元用于按照所述非泄洪期监测方案，对所述目标水利工程进行水利监测。
40.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，前述图1实施例一中的一种水利工程安全监测方法和具体实例同样适用于本实施例的一种水利工程安全监测系统，通过前述对一种水利工程安全监测方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中一种水利工程安全监测系统，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
41.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。