一种智慧水务综合管理系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及智慧城市，尤其涉及一种智慧水务综合管理系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、智慧城市是运用信息和通信技术来提升城市管理和公共服务效率的概念，它涵盖了多个领域，包括交通、能源、环境、水务等。智慧水务综合管理系统作为智慧城市中的一个重要组成部分，专注于水务领域的数据收集、分析和管理。智慧水务综合管理系统是一个集数据采集、监测、控制、分析和管理于一体的系统。它的目的是提高水资源的有效利用、减少水污染、改善供水和排水系统的运营效率，并实现对水务系统的全面监控和智能化管理。

2、通过智慧水务综合管理系统，可以实现对水资源的实时监测和数据分析，掌握水质、水量、水压等关键指标。系统可以通过传感器网络、远程监控设备、大数据分析和人工智能等技术手段，实时收集和分析水务数据，对供水和排水系统进行优化调度，提前发现异常情况，并通过智能决策支持系统给出合理的运维决策。系统能够提高水务管理的效率和准确性，降低运维成本，提升用户满意度。同时，通过智慧水务综合管理系统，可以实现水资源的合理配置、减少浪费，保护环境，实现可持续发展的目标。

3、在现有的智慧水务综合管理系统中，存在综合性、数据处理与分析、响应速度、设备管理与优化以及安全共享等方面的不足。系统模块之间缺乏协同与整合，导致数据无法有效流通与共享。现有系统在数据处理和分析方面受限，难以从庞大复杂的水务数据中提取有价值信息。响应速度较慢，无法实时监测与快速响应突发事件。设备管理与优化依赖人工检测，难以实现智能化管理与配置优化。数据安全与共享方面存在挑战，缺乏有效的安全机制与跨部门、跨组织的数据共享机制。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种智慧水务综合管理系统、方法、设备及介质。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种智慧水务综合管理系统是由数据安全与共享模块、智能资源调度模块、设备智能化模块、数据挖掘与分析模块、实时监测与响应模块、异常与优化模块组成；

3、所述数据安全与共享模块使用区块链的哈希树算法进行数据加密和认证，利用智能合约自动执行数据共享协议，生成安全数据链；

4、所述智能资源调度模块基于安全数据链，应用线性规划和遗传算法，以自动筛选和优化水资源的调度方案，生成优化调度方案；

5、所述设备智能化模块基于优化调度方案，利用随机森林和支持向量机算法对水泵、阀门设备的性能进行预测和优化，生成智能设备状态表；

6、所述数据挖掘与分析模块基于智能设备状态表，运用聚类算法和主成分分析进行水务数据的深度分析，生成水务数据分析报告；

7、所述实时监测与响应模块基于水务数据分析报告和边缘计算，应用时序数据库和复杂事件处理方法进行实时状态监测和响应，生成实时响应指令；

8、所述异常与优化模块基于实时响应指令和历史数据，应用孤立森林和自编码器算法进行异常检测和优化模型构建，生成最终优化和异常处理方案。

9、作为本发明的进一步方案，所述数据安全与共享模块包括数据加密子模块、数据认证子模块、智能合约子模块；

10、所述数据加密子模块采用区块链的哈希树算法，对原始数据进行分块加密，生成加密数据链；

11、所述数据认证子模块基于加密数据链，运用数字签名机制进行数据完整性和来源的验证，生成认证数据标识；

12、所述智能合约子模块基于认证数据标识，应用以太坊平台的智能合约自动执行数据共享协议，实现权限控制和自动审计，生成安全数据链。

13、作为本发明的进一步方案，所述智能资源调度模块包括需求预测子模块、资源分配子模块、策略生成子模块；

14、所述需求预测子模块基于安全数据链，运用线性规划和时间序列分析，预测未来水资源需求以及季节性变化，生成需求预测报告；

15、所述资源分配子模块基于需求预测报告，应用遗传算法进行全局优化，实现水资源的有效分配，生成资源分配图；

16、所述策略生成子模块基于资源分配图，应用模拟退火算法综合当前资源和环境因素，生成优化调度方案。

17、作为本发明的进一步方案，所述设备智能化模块包括设备监测子模块、性能优化子模块、节能调节子模块；

18、所述设备监测子模块基于优化调度方案，采用随机森林算法和传感器数据对设备实时工作状态进行多维度监测，生成设备监测报告；

19、所述性能优化子模块基于设备监测报告，运用支持向量机算法进行非线性映射，从而实现水泵、阀门的性能优化，生成优化设备性能报告；

20、所述节能调节子模块基于优化设备性能报告，利用模糊逻辑控制进行节能调节，优化设备的能效，生成智能设备状态表。

21、作为本发明的进一步方案，所述数据挖掘与分析模块包括需求预测子模块、水质问题分析子模块、维护策略生成子模块；

22、所述需求预测子模块基于智能设备状态表，运用k-means聚类算法和概率模型预测未来的水务需求，生成水务需求预测表；

23、所述水质问题分析子模块基于水务需求预测表，运用主成分分析和相关性分析，对水质进行多角度深入分析，生成水质分析报告；

24、所述维护策略生成子模块基于水质分析报告，运用决策树和历史数据综合分析，生成设备维护策略，构建水务数据分析报告。

25、作为本发明的进一步方案，所述实时监测与响应模块包括实时数据收集子模块、异常检测子模块、智能响应子模块；

26、所述实时数据收集子模块基于水务数据分析报告，采用边缘计算和消息队列技术进行实时数据收集，生成实时数据池；

27、所述异常检测子模块基于实时数据池，运用时序数据库和复杂事件处理方法进行异常状态检测，生成异常事件记录；

28、所述智能响应子模块基于异常事件记录，运用神经网络预设响应策略进行实时反馈和指令下发，生成实时响应指令。

29、作为本发明的进一步方案，所述异常与优化模块包括异常检测子模块、欺诈识别子模块、优化建模子模块；

30、所述异常检测子模块基于实时响应指令，运用孤立森林算法和特征选择方法进行深度异常检测，生成异常检测报告；

31、所述欺诈识别子模块基于异常检测报告，应用自编码器和异常行为特征库进行欺诈或恶意行为识别，生成欺诈行为报告；

32、所述优化建模子模块基于欺诈行为报告，运用梯度提升机和群体智能算法进行优化模型的构建，生成最终优化和异常处理方案。

33、一种智慧水务综合管理方法基于智慧水务综合管理系统执行，包括以下步骤：

34、s1：采用区块链的哈希树算法对数据进行分块加密，并利用数字签名机制进行数据完整性和来源的验证，应用以太坊平台的智能合约自动执行数据共享协议，生成安全数据链；

35、s2：基于所述安全数据链，运用线性规划和时间序列分析进行未来水资源需求的预测，应用遗传算法对需求进行全局优化，并利用模拟退火算法综合当前资源和环境因素进行策略生成，生成优化调度方案；

36、s3：根据所述优化调度方案，利用随机森林算法和传感器数据对设备进行实时工作状态的多维度监测，运用支持向量机算法进行水泵、阀门的性能优化，并使用模糊逻辑控制进行节能调节，生成智能设备状态表；

37、s4：基于所述智能设备状态表，运用k-means聚类算法和概率模型进行未来水务需求预测，运用主成分分析和相关性分析对水质进行分析，应用决策树和历史数据生成维护策略，生成水务数据分析报告；

38、s5：根据所述水务数据分析报告，采用边缘计算和消息队列技术进行实时数据收集，使用孤立森林算法和特征选择方法进行深度异常检测，与自编码器和异常行为特征库进行欺诈或恶意行为识别，应用梯度提升机和群体智能算法进行优化模型构建，生成最终优化和异常处理方案。

39、一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的智慧水务综合管理方法。

40、一种设备可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的智慧水务综合管理方法。

41、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

42、本发明中，通过区块链和智能合约技术，数据安全与共享模块确保了数据加密和认证的不可篡改性和可靠性，加强了跨部门、跨组织的数据共享。智能资源调度模块通过线性规划和遗传算法，使水资源的分配和利用得到优化。借助于随机森林和支持向量机等高级机器学习算法，设备智能化模块能更准确地预测和优化水泵和阀门等设备的性能。数据挖掘与分析模块能更深入地理解水务数据，提供了基于数据的决策支持。通过时序数据库和复杂事件处理，实现了对水务系统的实时监测，并能迅速响应各种事件。异常与优化模块可以更精准地识别系统中的异常行为和资源浪费，并据此进行优化。