融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統及調度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統及調度方法，所述調度系統包括外源信息接入模塊、內源信息采集模塊、分布式信息傳輸模塊、多源信息集成模塊、調度效果校核模塊、自適應優(yōu)化模塊以及遠程控制中心。本發(fā)明以水庫上游子流域及下游河道控制性斷面為基礎單元，提供多源信息的監(jiān)測及傳輸功能，并在融合所述多源信息的基礎上實現梯級水庫綜合調度效果的動態(tài)分析與校核功能；將梯級水庫調度下泄流量與下游河道控制性斷面流量、水位、水質間的非線性響應關系函數化，提供了梯級水庫綜合調度的自適應尋優(yōu)和反饋改善功能，本發(fā)明的特點在于顯著提升了梯級水庫的防洪、發(fā)電、航運、生態(tài)、水環(huán)境等綜合效益。
【專利說明】融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統及調度方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電工程優(yōu)化調度【技術領域】，特別涉及一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統及調度方法。

【背景技術】
[0002]我國水能資源豐富，位居世界前列。有效地開發(fā)利用水能資源，既能夠增加能源供應、保障我國能源安全，也是減少溫室氣體排放、有效應對全球氣候變化的重要舉措。除水能利用之外，水利水電工程往往還兼具著防洪、供水、航運、生態(tài)保護等多種功能，是經濟社會發(fā)展的重要保障。由此可見，加快水利水電工程建設的步伐，對于提高水資源利用效率、改善能源結構、保護水生態(tài)環(huán)境、推動經濟發(fā)展，將起到積極推動作用。經過多年發(fā)展，我國已經在長江、金沙江、雅礱江、大渡河、烏江等流域建成了大量的梯級水利樞紐工程。如何高效合理調度這些梯級水庫，充分發(fā)揮它們的綜合效益，是目前水利水電工程優(yōu)化調度【技術領域】的一個重要議題。
[0003]傳統的水庫調度一般是技術經濟優(yōu)先，通常采用最大發(fā)電量來權衡水電站的效益，而未充分考慮上下游不同河段、不同利益的綜合效益。國內外雖然已在梯級水庫調度方面進行了一定的探索和實踐，但還缺少一套有效的梯級水庫綜合調度系統與實施方法。造成該現狀的主要原因有:
[0004]1、梯級水庫綜合調度涉及到上下游多個水庫，又同時涵蓋了防洪、發(fā)電、航運、供水、生態(tài)等多方面，具有多目標、多約束的特性，是一類復雜的系統工程；在實施梯級水庫調度時，不但上下梯級之間往往相互影響，不同調度目標之間也往往相互制約；因此，梯級水庫的綜合調度，不再是傳統的單庫發(fā)電效益調度問題，而是關系到多個水庫的防洪、通航、生態(tài)與發(fā)電等綜合效益發(fā)揮，需要充分考慮各方面的權衡；
[0005]2、有別于傳統調度技術主要針對單個水庫的調度，實施梯級水庫綜合調度需對各個子流域的氣象、水文、水庫運行狀態(tài)參數進行實時監(jiān)測、儲存和傳輸，涉及范圍廣，監(jiān)測參數多，對信息傳輸能力要求高；
[0006]3、梯級水庫綜合調度覆蓋范圍更廣，不可確定因素更多，常規(guī)調度技術在動態(tài)調整與智能尋優(yōu)方面存在一些不足，需要尋求更有針對性、更智能化的調度分析技術，以實現定量、實時地調度梯級水庫，發(fā)揮其最佳綜合效益。
[0007]綜上所述，提供一種更加有效的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統及調度方法，成為本領域技術人員亟待解決的問題。
[0008]公開于該發(fā)明【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。


【發(fā)明內容】

[0009]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，在充分融合大量氣象、水文、水質等多源信息的基礎上，形成以梯級水庫綜合效益最大為目標的梯級水庫調度方法，使其具有動態(tài)分析、校核、自適應調節(jié)、反饋改善等功能，充分發(fā)揮梯級水庫的防洪、發(fā)電、航運、生態(tài)、水環(huán)境效益。本發(fā)明的另一目的在于提供一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度方法。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其包括:
[0011]外源信息接入模塊(I)、內源信息米集模塊⑵、分布式信息傳輸模塊⑶、多源信息集成模塊(4)、調度效果校核模塊(5)、自適應優(yōu)化模塊￠)以及遠程控制中心(7)，其中:所述外源信息接入模塊(I)采用互聯網加密的方式同步接收來自所述調度系統以外的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)、外源水文資料(HSl)、外源水質資料(QSl)以及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)，所述外源信息接入模塊(I)接收到的資料存儲在遠程控制中心(7)內；所述內源信息采集模塊(2)包括在梯級水庫的上游針對不同類型的子流域布置的監(jiān)測站點以及在水庫下游河道關鍵控制性斷面布置的監(jiān)測站點，每個監(jiān)測站點設置一種或者多種類型的多參數一體式監(jiān)測設備來采集當前調度時段的內源氣象資料(WS2)、內源水文資料(HS2)、內源水質資料(QS2)、內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)，以用于彌補外源信息接入模塊(I)在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；所述內源信息采集模塊(2)采集的資料經由分布式信息傳輸模塊(3)傳入遠程控制中心(7)內；所述分布式信息傳輸模塊(3)包括在梯級水庫的上游針對不同類型的子流域布置的通訊節(jié)點以及在水庫下游河道關鍵控制性斷面布置的通訊節(jié)點；所述分布式信息傳輸模塊(3)采用三層信息通訊網絡結構進行信息雙向傳輸，以一方面用于接收內源信息采集模塊(2)采集的資料，并逐層上傳至遠程控制中心(7)內存儲，以及另一方面能夠將遠程控制中心(7)下發(fā)的遠程指令逐層下發(fā)至內源信息采集模塊(2);所述多源信息集成模塊(4)將外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊(2)的資料進行標準化處理后集中存儲在遠程控制中心(7)內，并且能夠產生下一調度時段的氣象預報資料和水文預報資料；所述調度效果校核模塊(5)設置于遠程控制中心(7)內，所述調度效果校核模塊(5)能夠在每一個調度時段的初始時刻，通過接收多源信息集成模塊(4)提供的信息，分析下游河道關鍵控制斷面的防洪效果、通航效益、生態(tài)現狀、水環(huán)境現狀以及梯級水庫發(fā)電效益，并且校核當前水庫調度方式是否適用于下一調度時段；所述自適應優(yōu)化模塊(6)設置于遠程控制中心(7)內，所述自適應優(yōu)化模塊
(6)能夠通過計算得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫調度方案，并將調度方案傳輸至遠程控制中心(7)，然后下發(fā)至梯級水庫的調度室，以在下一調度時段實施新的優(yōu)化調度方案；所述遠程控制中心(7)與所述外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊
(2)、分布式信息傳輸模塊(3)、多源信息集成模塊(4)、調度效果校核模塊(5)、自適應優(yōu)化模塊(6)通信連接以控制各個模塊的工作狀態(tài)及后臺數據處理，所述遠程控制中心(7)包括外源信息服務器(71)、內源信息服務器(72)、頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)、多源信息服務器(74)、效益分析服務器(75)、優(yōu)化分析服務器(76)。
[0012]優(yōu)選地，在所述梯級水庫的上游的子流域包括山區(qū)型子流域和平原型子流域，其中，在所述山區(qū)型子流域采用串聯式監(jiān)測站點分布模式，在平原型子流域采用網狀監(jiān)測站點分布模式；各監(jiān)測站點內包括氣象監(jiān)測設備(21)、水文監(jiān)測設備(22)、水質監(jiān)測設備
(23)、水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備(24);其中所述氣象監(jiān)測設備(21)包括雨量傳感器、風速/風向傳感器、氣溫傳感器、氣壓傳感器、光照計、濕度傳感器；所述水文監(jiān)測設備(22)包括水位傳感器、流量傳感器；所述水質監(jiān)測設備(23)包括水溫傳感器、酸堿度傳感器、溶解氧傳感器、高錳酸鹽指數分析儀、化學需氧量傳感器、探頭式藻類熒光儀、多參數營養(yǎng)鹽傳感器；所述水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備(24)包括壩前水位傳感器、尾水水位傳感器、流量傳感器；各個監(jiān)測設備均預留用于與分布式信息傳輸模塊(3)連接的雙向端口，并且通過所述雙向端口將監(jiān)測到的資料傳入遠程控制中心(7)，并能夠通過所述雙向端口接收遠程控制中心
(7)的下發(fā)指令來控制各個監(jiān)測設備；其中，所述外源信息接入模塊(I)接收到的資料存儲在所述外源信息服務器(71)內；所述內源信息采集模塊(2)采集的資料存儲在所述內源信息服務器(72)內。
[0013]優(yōu)選地，所述分布式信息傳輸模塊(3)包括底層通訊網絡(31)、中間層通訊網絡
(32)、頂層通訊網絡(33);其中所述底層通訊網絡(31)在山區(qū)型子流域采用串聯式通訊節(jié)點分布模式，在平原型子流域采用網狀通訊節(jié)點分布模式；每一個子流域內的底層通訊網絡(31)包含多個通訊節(jié)點和路由節(jié)點，各個通訊節(jié)點與鄰近的監(jiān)測設備通過所述雙向端口進行有線連接，同時各個通訊節(jié)點之間通過局域網無線網絡協議進行局域無線組網；所述中間層通訊網絡(32)的各個節(jié)點由設置在每個子流域末端出口處的子流域信息采集傳輸中心組成，所述中間層通訊網絡(32)的節(jié)點之間通過互聯網加密的方式互聯；所述底層通訊網絡(31)的通訊節(jié)點傳輸的資料匯集到中間層通訊網絡(32)的子流域信息采集傳輸中心后，再上傳至頂層通訊網絡(33);所述頂層通訊網絡(33)包含有至少一個頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)，所述頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)設置在遠程控制中心(7)內并與內源信息服務器(72)有線連接，并且終端節(jié)點(73)與中間層通訊網絡(32)的子流域信息采集傳輸中心通過互聯網加密的方式連接。
[0014]優(yōu)選地，所述多源信息集成模塊(4)包括信息集成單元(41)、氣象預報單元(42)、水文預報單元(43);其中所述信息集成單元(41)接收當前調度時段的外源氣象資料(WSl)、外源水文資料(HSl)、外源水質資料(QSl)及當前調度時段的內源氣象資料(WS2)、內源水文資料(HS2)、內源水質資料(QS2)、內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)以及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)、氣象預報單元(42)輸出的下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)、水文預報單元(43)輸出的下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，并且對接收到的資料進行標準化處理、集中存儲與更新；其中，僅當所述外源信息接入模塊(I)不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)時，啟動氣象預報單元(42)，利用信息集成單元(41)中接收到的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)或者內源氣象資料(WS2)，采用數據驅動方法實施流域短期氣象預測并提供下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)作為補充，并將內源氣象預報資料(WP2)輸入至信息集成單元(41)存儲；所述水文預報單元(43)利用信息集成單元(41)中當前調度時段的外源水文資料(HSl)或內源水文資料(HS2)及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)或內源氣象預報資料(WP2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)并將內源水文預報資料(HPl)輸入至信息集成單元(41)存儲。
[0015]優(yōu)選地，所述調度效果校核模塊(5)設置于效益分析服務器(75)內，所述調度效果校核模塊(5)包括防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元
(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)、發(fā)電效益分析單元(55)以及調度校核單元(56);在調度期內的每個調度時段的初始時刻，啟動所述調度效果校核模塊(5)中的各個分析單元進行分析。
[0016]優(yōu)選地，所述調度效果校核模塊(5)中各個分析單元的分析方法分別為:
[0017]A)所述防洪效果分析單元(51)采用梯級水庫下游河道防洪控制性斷面的防洪安全保證率ft(F)來分析防洪效果:
[0018]其中防洪安全保證率ft(F)是通過下面的公式I得到:1 M
[0019]./:(廠)=77Σ"〈.(公式 1)，其中，

M J=I

\(ZF；'C - ZF；) / (ZF；'C — ZFf )ZFti < ZF;'f j=1,…,M
[0020]m =\Jtc.J 1-ooZFj >ZFj' j=l,...,M
[0021]其中，ft(F)為防洪安全保證率;M為下游河道防洪控制性斷面?zhèn)€數m力第j個防洪控制性斷面在t時刻的防洪效果；ζη表示第j個防洪控制性斷面在t時刻實際水位，
ZF；-C表示第j個防洪控制性斷面在t時刻的警戒水位，ZFt力第j個斷面的河床高程，當下游河道滿足防洪要求時，防洪安全保證率ft (F) e [oj]，當(j = I,...,Μ),即不能滿足防洪需求時，則ft(F) = - oo ;
[0022]B)所述通航效益分析單元(52)采用梯級水庫下游河道通航控制性斷面的通航流量保證率ft(S)來分析下游河道通航效果:
[0023]其中通航流量保證率ft (S)是通過下面的公式2得到:
[0024]=(公式 2)，其中，

尸k:1
(QStk -o^’min)/(淡rax —淡Γη)< QStk < QSt/
[0025]Ptk - {QS'r-QStk) IiQStkm^ -QS'r)QSt/ < QStk < QStk^
、QS^QSrmOrQSlyQSr-
[0026]其中，ft(S)為通航流量保證率；P為下游河道通航控制性斷面?zhèn)€數；乂為第k個通航控制性斷面在t時刻的通航效果；QS:表示第k個通航控制性斷面在t時刻的流量；
為第k個通航控制性斷面t時刻所需要的最小通航流量，QS1/為第k個通航控制性斷面在t時刻最適宜的通航流量，QSrsx為第k個通航控制性斷面在t時刻所需要的最大通航流量；
[0027]C)所述生態(tài)安全分析單元(53)采用梯級水庫下游河道水生態(tài)控制性斷面的生態(tài)流量貼近度ft(E)來分析河道生態(tài)保障現狀:
[0028]其中生態(tài)流量貼近度ft (E)是通過下面的公式3得到:

j R
[0029]./；(^)--￡/:/ (公式 3)，其中，

K /-?(QEtl — QEImr ) / (ρ￡；.ιωχ — QEt廣) QE；'min < QEtl < QE1/
[0030]r; = (QE^max — QEtl)/(QEtl^max — QE\'mm) QE； f < QE11 < QEjjnax
[-?QK < QE'r or QE] > QE11^
[0031]其中，ft(E)為生態(tài)流量貼近度洱為下游河道水生態(tài)控制性斷面?zhèn)€數； < 為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的生態(tài)保障效果；QA表示第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的流量；派畫為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最小生態(tài)流量，QEW^1 I
個水生態(tài)控制性斷面在t時刻最適宜的生態(tài)流量，QEit-為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最大生態(tài)流量；
[0032]D)所述水環(huán)境保障分析單元(54)采用梯級水庫下游河道水環(huán)境控制性斷面的水質達標率ft(Q)來分析河道水質保障現狀:
[0033]其中水質達標率ft (Q)是通過下面的公式4得到:
[0034]./,:((?) = 士 Σ4 (公式 4)，其中，
,I S1:/T1: s/:r>sr!:J
W=I°-
L 」g -oo S1: < Sl^
V.&S
[0036]其中，ft(Q)為水質達標率；W為下游河道水環(huán)境控制性斷面?zhèn)€數為第g個斷面在t時刻的水質效果Si為第g個斷面在t時刻的水質指標的達標個數Γ/力第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的水質指標數SI為第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻所需滿足的水質指標的最少達標個數；
[0037]E)所述發(fā)電效益分析單元(55)采用梯級水庫實際發(fā)電量之和與常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft (G)來分析發(fā)電效益情況:
[0038]其中各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft(G)是通過下面的公式5得到:
[0039]ft(G) =GQt/Gdt (公式 5)，
[0040]其中，調度時段內梯級水庫的實際發(fā)電量之和Gtrt為:
[0041]Goi =^Ν；,?Δ?

f:l
[0042]N；'0 = A1iQiga^H1i
[0043]其中，常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和Gdt為:
[0044]Gtft=IXrfAt

?-?
[0045]N；'" = ^gd
[0046]其中，ft(G)為梯級水庫的發(fā)電效益指標At為實際運行時t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和；Gdt為按常規(guī)調度運行模式下t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和，為實際運行時水庫i時段t的出力，4為水庫i在時段t的綜合出力系數；為實際運行時水庫i在時段t的發(fā)電流量；ΔΖ/p為實際運行時水庫i在時段t的水位差N 7為按常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的出力;4gd為常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的綜合出力系數，與次取值相同；為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的發(fā)電流量；Δ?/廣為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的水頭差，Λ t為時段t的時長；
[0047]F)所述調度校核單元(56)接收防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)的分析結果，依次校核梯級水庫現有調度方式是否滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求，若任一方面不滿足強制約束要求，表明當前梯級水庫調度方式在下一時段不具有繼續(xù)實施的可行性，則啟動自適應優(yōu)化模塊(6)進行自適應優(yōu)化調整。
[0048]優(yōu)選地，所述強制約束要求為:ft(F)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)中任一值均不為-①，其中，ft (F)為梯級水庫調度的防洪安全保證率；ft (S)為梯級水庫調度的通航流量保證率；ft(E)為梯級水庫調度的生態(tài)流量貼近度；ft(Q)為梯級水庫調度的水質達標率。
[0049]優(yōu)選地，所述自適應優(yōu)化模塊(6)設置于所述優(yōu)化分析服務器(76)內，包括響應分析單元(61)、自適應尋優(yōu)單元(62);其中響應分析單元(61)基于歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道控制性斷面流量、水位、水質間的非線性響應關系函數化；當調度效果校核模塊(5)中的調度校核單元(56)校核結果表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性時，啟動自適應尋優(yōu)單元(62)，通過接收多源信息集成模塊(4)中的信息集成單元(41)傳輸的內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)與下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，并根據非線性響應關系函數，得到在下一調度時段的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案；所述最優(yōu)綜合調度方案輸出給遠程控制中心(7)的頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)并且下發(fā)至梯級水庫實施。
[0050]本發(fā)明還提供一種調度方法，其使用上述融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統進行調度，其包括:
[0051]I)外源信息的同步接入:在調度期內，通過外源信息接入模塊(I)同步接收來自所述調度系統外的現有調度時段的各種資料并存儲于遠程控制中心(7)的外源信息服務器(71)中，并進行數據完整性檢驗，分析是否存在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；外源信息服務器(71)中的資料定期傳入信息集成單元(41)進行標準化處理、集中存儲與更新；
[0052]2)內源信息的補充監(jiān)測:當外源信息接入模塊⑴存在有空白區(qū)域、空白時段的缺失資料時，啟動內源信息采集模塊(2)進行補充監(jiān)測，采集空白區(qū)域、空白時段的各種資料，用于彌補外源信息接入模塊(I)的缺失資料；
[0053]所述內源信息采集模塊(2)采集的補充資料經由分布式信息傳輸模塊(3)傳入中間層通訊網絡(32)，再上傳至頂層通訊網絡(33)的終端節(jié)點(73)，最終存儲于遠程控制中心(7)的內源信息服務器(72)內；內源信息服務器(72)中的信息定期傳入信息集成單元
(41)進行標準化處理、集中存儲與更新；
[0054]3)多源信息的融合:將調度期分為T個調度時段(t = 1，...，T)，當步驟I)中的外源信息接入模塊(I)不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)時，啟動多源信息集成模塊(4)的氣象預報單元(42)，利用信息集成單元(41)中的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)或內源氣象資料(WS2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)作為補充；
[0055]然后啟動水文預報單元(43)，利用當前調度時段的外源水文資料(HSl)或內源水文資料(HS2)及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)或內源氣象預報資料(WP2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)；
[0056]定期將外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊(2)、氣象預報單元(42)、水文預報單元(43)提供的各類資料進行標準化處理后，存儲于遠程控制中心(7)的多源信息服務器(74)內的統一信息集，供調度效果分析模塊(5)和自適應優(yōu)化模塊(6)選用；
[0057]4)梯級水庫調度效果分析及校核:在每個調度時段的起始時刻，啟動調度效果校核模塊(5)，首先分別運用防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)、發(fā)電效益分析單元(55)對調度效果分別進行分析，提供定量依據；
[0058]然后運用調度校核單元(56)接收分析結果，分析當前梯級調度方式是否滿足強制約束要求:若滿足，則在下一調度時段該梯級水庫調度方式不做調整；若任一方面不滿足強制約束要求則啟動自適應優(yōu)化模塊(6)進行自適應優(yōu)化調整；
[0059]5)梯級水庫綜合調度自適應分析:當步驟4)校核結果表明當前梯級水庫調度方式不滿足強制約束要求時，啟動自適應優(yōu)化模塊(6)；
[0060]首先，運用響應分析單元(61)，接收多源信息集成模塊(4)中信息集成單元(41)的歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數化；
[0061]進而，運用自適應尋優(yōu)單元(62)，接收多源信息集成模塊(4)中信息集成單元
(41)的內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)與下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，同時借助響應分析單元￠1)提供的非線性響應關系函數，依據調度效果校核模塊(5)中各個分析單元的分析方法，找出能同時滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求的下泄流量范圍，進而采用遺傳算法對不同下泄流量下的綜合效應值進行尋優(yōu)，得到下一調度時段的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案；
[0062]6)梯級水庫綜合調度動態(tài)調控:將步驟5)中自適應尋優(yōu)單元(62)得到的最優(yōu)綜合調度方案，經由遠程控制中心(7)的頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)下發(fā)至梯級水庫的調度中心，在下一調度時段按步驟5)的最優(yōu)綜合調度方案實施；
[0063]7)在整個調度期內，重復步驟I) -6)。
[0064]優(yōu)選地，所述步驟5)中，所述自適應優(yōu)化模塊(6)的自適應尋優(yōu)單元(62)所采用的尋優(yōu)方法為:
[0065]a)計算梯級水庫綜合調度的尋優(yōu)目標TotalTarget:
[0066]其中尋優(yōu)目標TotalTarget通過下面的公式6得到:
[0067]TotalTarget = a ft (F) + β [ft (G) *ft (S) ] + λ [ft (E) *ft (Q)](公式 6),
[0068]其中，ft(F)、ft(G)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)分別為梯級水庫調度的防洪安全保證率、發(fā)電效益指標、通航流量保證率、生態(tài)流量貼近度、水質達標率；α、β、λ為別為各項對應指標的權重，且α+β + λ = 1，在蓄水期的9-10月，α = 0.45, β = 0.35, λ =0.20，在枯水期的 11-5 月，α = 0.15、β = 0.35、λ = 0.50，在汛期的 6-8 月，α = 0.60、β =0.25、λ = 0.15 ;
[0069]b)計算梯級水庫綜合調度尋優(yōu)過程中的約束條件:
[0070]bl)梯級水庫水量平衡:
[0071]其中梯級水庫水量平衡通過下面的公式7得到:
? Vf+l^rf+(?;-φχ Ai? = ι
[_ \ν?+ι = v:f = u (公式 7)，
[0073]其中，JT1為水庫i在時段t+1內的平均庫容； <為水庫i在時段t內的平均庫容；
1[為最上游一級水庫時段t的平均入庫流量；Qti為水庫i在時段t的平均下泄流量為時段t水庫1-Ι至水庫i之間的平均旁側入庫流量，Λ t為時段t的時長；
[0074]b2)各梯級水庫出力約束:
[0075]其中各梯級水庫出力約束通過下面的公式8得到:
[0076]N；'mm <Ν；< N1Zmia (公式 8)，
[0077]其中，N:'mm、N 分別為水庫i在時段t內的最小、最大出力約束；
[0078]b3)梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束:
[0079]其中梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束通過下面的公式9.1和公式9.2得到:
[0080]Z；-min<Z；<Z；'max (公式 9.1)，
[0081 ] ΔΖ；.ιη?η < ΔΖ； < AZ；'miK (公式 9.2)，
[0082]其中，Zi^in、Zf分別為水庫i在時段t內的最低、最高水位約束，該約束包括各水庫本身具有的最低、最高水位限制以及調度期內設定的調節(jié)庫容對應水位限制，取交集部分，AZ；-1n, AZf分別為水庫i在時段t內允許的水位最大日變幅，限制條件為大壩安全、庫區(qū)地質條件、庫區(qū)通航安全，取交集部分；
[0083]b4)梯級水庫下泄流量約束:
[0084]其中梯級水庫下泄流量約束通過下面的公式10得到:
[0085]Q: 'mn < Q1i < O；—(公式 10)，
[0086]其中，Qrm、這，.分別為水庫i在時段t的最小、最大下泄流量約束，該約束包括水庫在約束條件b3)下允許的最大水位日變幅對應的下泄流量、防洪流量、通航流量、生態(tài)流量及水環(huán)境流量，取交集部分。
[0087]本發(fā)明的有益效果是:
[0088]1、本發(fā)明通過多模塊耦合技術實現了對內源、外源等多源監(jiān)測數據的獲取，能全面完整實時地獲取氣象、水文、水質等第一手資料，避免出現空白區(qū)域、空白時段的參數缺失，同時通過融合多源數據保證了實施梯級水庫綜合調度的可靠性；此外，還顯著降低了監(jiān)測成本，避免多業(yè)務單位的監(jiān)測數據之間的重疊冗余；
[0089]2、本發(fā)明提供了一種高效的新式分布式信息傳輸模塊，通過對山區(qū)型和平原型兩種不同類型的子流域，分別布置了針對性的通訊節(jié)點分布類型，提高了傳輸質量，使得反向指令傳輸也具有可操作性，同時還能降低成本；
[0090]3、本發(fā)明在多源信息融合的基礎上，為梯級水庫綜合調度提供了動態(tài)分析與校核的功能，同時還提供了梯級水庫綜合調度的自適應尋優(yōu)和反饋改善功能，相對于已有水庫調度方法，能夠實現對梯級水庫的防洪、發(fā)電、航運、生態(tài)、水環(huán)境等綜合效益的顯著提升，使得梯級水庫綜合調度更具合理性與智能化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0091]通過說明書附圖以及隨后與說明書附圖一起用于說明本發(fā)明某些原理的【具體實施方式】，本發(fā)明所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或得以更為具體地闡明。
[0092]圖1為根據本發(fā)明的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統的結構示意圖。
[0093]圖2為根據本發(fā)明的分布式信息傳輸模塊的信息通訊網絡的架構示意圖。
[0094]圖3為根據本發(fā)明的調度方法流程圖。
[0095]圖4為采用本發(fā)明對某梯級水庫實施綜合調度的監(jiān)測站點及控制性斷面平面圖。
[0096]圖5為采用本發(fā)明對某梯級水庫綜合調度的具體過程示意圖。
[0097]圖6為采用本發(fā)明對某梯級水庫綜合調度與采用常規(guī)調度的結果比較圖。
[0098]應當了解，說明書附圖并不一定按比例地顯示本發(fā)明的具體結構，并且在說明書附圖中用于說明本發(fā)明某些原理的圖示性特征也會采取略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應用和使用的環(huán)境來確定。
[0099]在說明書附圖的多幅附圖中，相同的附圖標記表示本發(fā)明的相同或等同的部分。

【具體實施方式】
[0100]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0101]下面，結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行描述。請參閱圖1至圖6所示，本發(fā)明提供一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統。
[0102]如圖1所示，本發(fā)明的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統結構包括外源信息接入模塊1、內源信息米集模塊2、分布式信息傳輸模塊3、多源信息集成模塊4、調度效果校核模塊5、自適應優(yōu)化模塊6以及遠程控制中心7。其中:
[0103]所述外源信息接入模塊I包括氣象資料接收設備11、水文資料接收設備12、水質資料接收設備13、氣象預報資料接收設備14。
[0104]所述內源信息采集模塊2包括氣象監(jiān)測設備21、水文監(jiān)測設備22、水質監(jiān)測設備23、水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備24 ；
[0105]所述分布式信息傳輸模塊3包括底層通訊網絡31、中間層通訊網絡32、頂層通訊網絡33 ；
[0106]所述多源信息集成模塊4包括信息集成單元41、氣象預報單元42、水文預報單元
43 ；
[0107]所述調度效果校核模塊5包括防洪效果分析單元51、通航效益分析單元52、生態(tài)安全分析單元53、水環(huán)境保障分析單元54、發(fā)電效益分析單元55、調度校核單元56 ；
[0108]所述自適應優(yōu)化模塊6包括響應分析單元61、自適應尋優(yōu)單元62 ；
[0109]所述遠程控制中心7包括外源信息服務器71、內源信息服務器72、頂層通訊網絡終端節(jié)點73、多源信息服務器74、效益分析服務器75、優(yōu)化分析服務器76。
[0110]上述調度系統中各個模塊和功能部分的相互關系如下所述:
[0111]通過互聯網加密的方式，所述外源信息接入模塊I的氣象資料接收設備11、水文資料接收設備12、水質資料接收設備13分別同步接收在梯級水庫所在的流域內(以下簡稱流域)的當前調度時段的外源氣象資料WS1、外源水文資料HS1、外源水質資料QSl (現狀資料)，這些現狀資料是來自于本系統以外的氣象部門、水利部門、環(huán)保部門等業(yè)務單位的監(jiān)測所得；而氣象預報資料接收設備14則接收氣象部門提供的下一調度時段的外源氣象預報資料WPl ;外源信息接入模塊I接收的以上資料(數據)首先通過互聯網加密方式傳入并存儲在遠程控制中心7的外源信息服務器71內。
[0112]如圖2和圖4所示，所述內源信息采集模塊2在流域上游以子流域為單元進行信息采集，子流域的類型包括山區(qū)型子流域和平原型子流域兩類，在流域的上游針對不同類型的子流域布置不同分布類型的監(jiān)測站點，以及同時在流域的下游的河道關鍵控制性斷面布置監(jiān)測站點，在每個監(jiān)測站點設置一種或者多種類型的多參數一體式監(jiān)測設備，采集當前調度時段的內源氣象資料WS2、內源水文資料HS2、內源水質資料QS2、內源水庫運行狀態(tài)資料RS (現狀資料)，用于彌補外源信息接入模塊I在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；內源信息采集模塊2采集到的以上資料(數據)經由分布式信息傳輸模塊3傳入遠程控制中心7的內源信息服務器72內。
[0113]具體地，山區(qū)型子流域采用串聯式監(jiān)測站點分布模式，以適應山區(qū)型子流域具有明顯上下游的特點；而平原型子流域采用網狀監(jiān)測站點分布模式，以適應平原型子流域河網交織、無明顯上下游的特點(例如圖2中所示的平原型子流域布置監(jiān)測站點1，2…N以及山區(qū)型子流域布置監(jiān)測站點I);同時，所述內源信息采集模塊2在流域下游河道的關鍵控制性斷面也布置多個監(jiān)測站點。以上所述各監(jiān)測站點內，均設置有一種或者多種類型的多參數一體式監(jiān)測設備，所述監(jiān)測設備包括氣象監(jiān)測設備21、水文監(jiān)測設備22、水質監(jiān)測設備23、水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備24。
[0114]其中，氣象監(jiān)測設備21包括雨量傳感器、風速/風向傳感器、氣溫傳感器、氣壓傳感器、光照計、濕度傳感器，可用于實時采集當前調度時段的內源氣象資料WS2，其包括雨量、風速、風向、氣溫、氣壓、光照、濕度；
[0115]水文監(jiān)測設備22包括水位傳感器、流量傳感器，可用于實時采集當前調度時段的內源水文資料HS2，其包括水位、流量；
[0116]水質監(jiān)測設備23包括水溫傳感器、酸堿度傳感器、溶解氧傳感器、高錳酸鹽指數分析儀、化學需氧量傳感器、探頭式藻類熒光儀、多參數營養(yǎng)鹽傳感器，可用于實時采集當前調度時段的內源水質資料QS2，其包括水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、葉綠素、氨氮、總磷、總氮；
[0117]水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備24包括壩前水位傳感器、尾水水位傳感器、流量傳感器，用于實時采集當前調度時段的內源水庫運行狀態(tài)資料RS，包括各梯級水庫上游水位、下游水位、通過泄洪建筑物和水輪發(fā)電機組的出庫流量；
[0118]各個多參數一體式監(jiān)測設備均預留用于與分布式信息傳輸模塊3的底層通訊網絡31連接的雙向端口，可通過該雙向端口將資料逐層傳入遠程控制中心7，也可通過該端口接收遠程控制中心7的下發(fā)指令來控制各監(jiān)測設備。
[0119]下面對內源信息采集模塊2采集的資料(數據)如何經由分布式信息傳輸模塊3傳入遠程控制中心7進行詳細說明:
[0120]如圖1所示，所述分布式信息傳輸模塊3采用三層信息通訊網絡結構進行信息雙向傳輸，即包括底層通訊網絡31、中間層通訊網絡32、頂層通訊網絡33。
[0121]如圖2所示，分布式信息傳輸模塊3中，在流域上游針對不同類型的子流域(平原型子流域和山區(qū)型子流域)布置不同分布類型的通訊節(jié)點，同時在流域下游的河道關鍵控制性斷面也布置通訊節(jié)點。
[0122]具體地，在分布式信息傳輸模塊3中，底層通訊網絡31根據內源信息采集模塊2的各個監(jiān)測站點而進行對應的空間布置，在流域上游針對山區(qū)型子流域采用串聯式通訊節(jié)點分布模式；針對平原型子流域采用網狀通訊節(jié)點分布模式；每一個子流域內的底層通訊網絡31包含一系列通訊節(jié)點(圖中未示出)和路由節(jié)點，每個通訊節(jié)點與鄰近的內源信息采集模塊2的監(jiān)測站點中的設備通過預留的雙向端口進行有線連接，同時通訊節(jié)點之間通過局域網無線網格網絡協議進行局域無線組網。
[0123]中間層通訊網絡32的各節(jié)點(中間層通訊網絡節(jié)點1，2...N)由設置在每個子流域末端出口處的子流域信息采集傳輸中心組成，所述中間層通訊網絡32的各節(jié)點在流域內彼此之間通過互聯網加密的方式互聯；上述底層通訊網絡31的通訊節(jié)點傳輸的資料(數據)匯集到中間層通訊網絡32的子流域信息采集傳輸中心后，再上傳至頂層通訊網絡33。
[0124]其中頂層通訊網絡33包含有至少一個頂層通訊網絡終端節(jié)點73，設置在遠程控制中心7內并與內源信息服務器72有線連接，同時頂層通訊網絡終端節(jié)點73與中間層通訊網絡32的子流域信息采集傳輸中心通過互聯網加密的方式連接。
[0125]總體來說，分布式信息傳輸模塊3 —方面用于接收內源信息米集模塊2米集的資料(數據)，并逐層(底層通訊網絡31-中間層通訊網絡32-頂層通訊網絡33)上傳至遠程控制中心7內存儲，即底層通訊網絡31無線傳入中間層通訊網絡32，再由互聯網加密的方式上傳至頂層通訊網絡33的頂層通訊網絡終端節(jié)點73，再通過頂層通訊網絡終端節(jié)點73和內源信息服務器72的有線連接，最終存儲于遠程控制中心7的內源信息服務器72內；另一方面還可將遠程控制中心7下發(fā)的遠程指令逐層下發(fā)(頂層通訊網絡33-中間層通訊網絡32-底層通訊網絡31)至內源信息采集模塊2的各個監(jiān)測設備(現場終端)。
[0126]所述多源信息集成模塊4設置于遠程控制中心7的多源信息服務器74內，其中信息集成單元41用于對不同來源、不同時間段、不同時空分辨率的氣象、水文、水質、水庫運行狀態(tài)的資料(數據)進行標準化處理、集中存儲與更新；氣象預報單元42利用信息集成單元41中的當前調度時段的氣象資料，采用數據驅動方法生成下一調度時段的氣象預報資料；水文預報單元43利用信息集成單元41提供的當前調度時段的水文資料及下一調度時段的氣象預報資料，采用數據驅動方法生成下一調度時段的水文預報資料。
[0127]具體地，信息集成單元41接收外源信息接入模塊I及內源信息采集模塊2提供的當前調度時段的外源氣象資料WSl和內源氣象資料WS2、外源水文資料HSl和內源水文資料HS2、外源水質資料QSl和、內源水質資料QS2、內源水庫運行狀態(tài)資料RS (現狀資料)及下一調度時段的外源氣象預報資料WP1，以及氣象預報單元42輸出的下一調度時段的內源氣象預報資料WP2和水文預報單元43輸出的下一調度時段的內源水文預報資料HP1，對這些不同來源、不同時空分辨率的數據進行標準化處理、集中存儲與更新；
[0128]其中，僅當外源信息接入模塊I不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料WPl時，才啟動氣象預報單元42，利用信息集成單元41中的當前調度時段的外源氣象資料WSl或內源氣象資料WS2，采用數據驅動方法實施流域短期氣象預測，提供下一調度時段的內源氣象預報資料WP2作為補充，并輸入至信息集成單元41存儲；
[0129]而水文預報單元43是利用信息集成單元41中當前調度時段的外源水文資料HSl或內源水文資料HS2及下一調度時段的外源氣象預報資料WPl或內源氣象預報資料WP2，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料HP1，包括梯級水庫入庫流量和關鍵控制斷面的水文條件，并輸入至信息集成單元41存儲。
[0130]所述調度效果校核模塊5設置于遠程控制中心7的效益分析服務器75內，包括防洪效果分析單元51、通航效益分析單元52、生態(tài)安全分析單元53、水環(huán)境保障分析單元54、發(fā)電效益分析單元55、調度校核單元56，用于在下一調度時段的初始時刻，通過接收信息集成單元41提供的信息，分別分析梯級水庫下游河道關鍵控制斷面的防洪效果、通航效益、生態(tài)現狀、水環(huán)境現狀、發(fā)電效益以及校核當前梯級水庫調度方式是否適用于下一調度時段。在調度期內的每個調度時段的初始時刻，啟動上述的調度效果校核模塊5。
[0131]其中防洪效果分析單元51接收信息集成單元41提供的外源水文資料HSl和內源水文資料HS2，分析下游河道控制性斷面的防洪效果現狀；通航效益分析單元52接收信息集成單元41提供的外源水文資料HSl和內源水文資料HS2，分析下游通航控制性斷面的通航效果情況；生態(tài)安全分析單元53接收信息集成單元41提供的外源水文資料HSl和內源水文資料HS2，分析水庫調度運行影響下的下游水生態(tài)控制性斷面的生態(tài)保障現狀；水環(huán)境保障分析單元54接收信息集成單元41提供的外源水質資料QSl和內源水質資料QS2，分析梯級水庫調度運行影響下的下游關鍵水環(huán)境控制斷面的水質保障現狀；發(fā)電效果分析單元55接收信息集成單元41提供的內源水庫運行狀態(tài)資料RS，分析梯級水庫的發(fā)電效益；調度校核單元56接收上述分析單元51?54的分析結果，依次校核梯級水庫現有調度方式是否滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求，若任一方面不滿足強制約束要求，則表明當前梯級水庫的調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性，需啟動自適應優(yōu)化模塊6進行自適應優(yōu)化調整。
[0132]所述自適應優(yōu)化模塊6設置于遠程控制中心7的優(yōu)化分析服務器76內，包括響應分析單元61、自適應尋優(yōu)單元62 ;其中響應分析單元61用于將梯級水庫調度下泄流量與梯級水庫下游河道控制性斷面流量、水位、水質間的非線性響應關系函數化；以此函數化為基礎，自適應尋優(yōu)單元62通過計算得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫調度方案，并將調度方案傳輸至遠程控制中心7的頂層通訊網絡終端節(jié)點73，逐層下發(fā)至各梯級水庫調度中心，以在下一調度時段實施新的優(yōu)化調度方案；
[0133]其中響應分析單元61基于歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道控制性斷面流量、水位、水質間的非線性響應關系函數化；當調度效果校核模塊5中的調度校核單元56校核結果表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性時，啟動自適應尋優(yōu)單元62，通過接收多源信息集成模塊4中的信息集成單元41傳輸的內源水庫運行狀態(tài)資料RS與下一調度時段的內源水文預報資料HP1，同時借助響應分析單元61提供的非線性響應關系函數，找出能同時滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求的下泄流量范圍，進而采用遺傳算法對該范圍內不同下泄流量下的綜合效應值進行尋優(yōu)，得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案；自適應尋優(yōu)單元62的最優(yōu)綜合調度方案輸出給遠程控制中心7的頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)，逐層下發(fā)至各個梯級水庫實施。
[0134]所述遠程控制中心7用于控制上述各單元的工作狀態(tài)及后臺數據處理，包括外源信息服務器71、內源信息服務器72、頂層通訊網絡終端節(jié)點73、多源信息服務器74、效益分析服務器75、優(yōu)化分析服務器76。
[0135]使用上述融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統進行調度的調度方法包括:
[0136]I)外源信息的同步接入:在調度期內，通過外源信息接入模塊I同步接收來自本系統外的氣象部門、水利部門、環(huán)保部門等業(yè)務單位在該流域內監(jiān)測的當前調度時段的外源氣象資料WS1、外源水文資料HS1、外源水質資料QSl (現狀資料)和下一調度時段的外源氣象預報資料WP1，將這些資料(數據)首先存儲于遠程控制中心7的外源信息服務器71中，并進行資料(數據)完整性檢驗，分析是否存在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；外源信息服務器71中的資料定期傳入信息集成單元41中進行標準化處理、集中存儲與更新；
[0137]2)內源信息的補充監(jiān)測:當外源信息接入模塊I存在有空白區(qū)域、空白時段的缺失參數時，啟動內源信息采集模塊2進行補充監(jiān)測，即在必要的子流域內啟動必要監(jiān)測站點的必要多參數一體式監(jiān)測設備，采集空白區(qū)域、空白時段的當前調度時段的內源氣象資料WS2、內源水文資料HS2、內源水質資料QS2、內源水庫運行狀態(tài)資料RS (現狀資料)，用于彌補外源信息接入模塊I的缺失資料；
[0138]所述內源信息采集模塊2采集的補充資料，首先經由分布式信息傳輸模塊3的底層通訊網絡31無線傳入中間層通訊網絡32，再由互聯網加密的方式上傳至頂層通訊網絡33的頂層通訊網絡終端節(jié)點73，最終存儲于遠程控制中心7的內源信息服務器72內；內源信息服務器72中的信息定期傳入信息集成單元41進行標準化處理、集中存儲與更新；
[0139]3)多源信息的融合:將調度期分為T個調度時段(t = 1，...，T)，當步驟I)中的外源信息接入模塊I不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料WPl時，啟動多源信息集成模塊4的氣象預報單元42，利用信息集成單元41中的當前調度時段的外源氣象資料WSl或內源氣象資料WS2，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源氣象預報資料WP2作為補充；
[0140]然后，啟動水文預報單元43，利用當前調度時段的外源水文資料HSl或內源水文資料HS2及下一調度時段的外源氣象預報資料WPl或內源氣象預報資料WP2，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料HP1，包括關鍵控制斷面水文條件、梯級水庫入庫流量；
[0141]定期將外源信息接入模塊1、內源信息采集模塊2、氣象預報單元42、水文預報單元43提供的各類不同來源、不同時間段、不同時空分辨率的氣象、水文、水質、水庫運行狀態(tài)資料進行標準化處理后，存儲于遠程控制中心7的多源信息服務器74內的統一信息集，供調度效果分析模塊5和自適應優(yōu)化模塊6選用；
[0142]4)梯級水庫調度效果分析及校核:在每個調度時段的起始時刻，啟動調度效果校核模塊5，首先分別運用防洪效果分析單元51、通航效益分析單元52、生態(tài)安全分析單元53、水環(huán)境保障分析單元54、發(fā)電效益分析單元55對防洪、航運、水生態(tài)、水環(huán)境、發(fā)電的調度效果分別進行分析，為流域管理部門對當前梯級水庫調度實施的具體效果提供定量依據；
[0143]進而,運用調度校核單元56接收上述分析單元51?54的分析結果，分析當前梯級調度方式中的防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境效果是否滿足強制約束要求:若均滿足，則在下一調度時段該梯級水庫調度方式不做調整；若任一方面不滿足強制約束要求，則表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性，需啟動自適應優(yōu)化模塊6進行自適應優(yōu)化調整；
[0144]其中，調度效果校核模塊5中各個分析單元的具體分析計算方法如下所述:
[0145]A)防洪效果分析單元51采用梯級水庫下游河道防洪控制性斷面的防洪安全保證率ft(F)來分析防洪效果:
[0146]其中防洪安全保證率ft(F)通過下面的公式I得到:
[0147]f人F、= hm'i (公式 I)，其中，
M
,[(ZF；-C-ZF')/(ZF? -ZFf ) ZFti < ZF；'C
[0148]Mi ={ ] J 3 3 \ \
J {-ODZF]>ZF]'C
[0149]其中，ft(F)為防洪安全保證率;M為下游河道防洪控制性斷面?zhèn)€數；m]為第j個防洪控制性斷面在t時刻的防洪效果ZF表示第j個防洪控制性斷面在t時刻實際水位，
表示第j個防洪控制性斷面在t時刻的警戒水位，Zg為第j個斷面的河床高程，當下游河道滿足防洪要求時，防洪安全保證率ft (F) e [O, I]，當ZF;> ZF；- (j = 1，...，Μ)，即不能滿足防洪需求時，則ft(F) = - OO ;
[0150]B)通航效益分析單元52采用梯級水庫下游河道通航控制性斷面的通航流量保證率ft(S)來分析下游河道通航效果:
[0151]其中通航流量保證率ft(S)是通過下面的公式2得到:1 !>
[0152]./,.(-s') =(公式 2)，其中，

尸 ?τ-1
(QS1t — (0?猶—@rm)0?趣 < QStk < QS1t1
[0153]Pl = (QS;—.- QStk) / (QStk^ —淡;.)QSt/ < QStk < 例—輝
、 —①QStk or QStl) QStk艦
[0154]其中，ft(S)為通航流量保證率；P為下游河道通航控制性斷面?zhèn)€數；K為第k個通航控制性斷面在t時刻的通航效果；QSl表示第k個通航控制性斷面在t時刻的流量；2片.為第k個通航控制性斷面t時刻所需要的最小通航流量，QSt/為第k個通航控制性斷面在t時刻最適宜的通航流量，QStk^為第k個通航控制性斷面在t時刻所需要的最大通航流量；
[0155]C)生態(tài)安全分析單元53采用梯級水庫下游河道水生態(tài)控制性斷面的生態(tài)流量貼近度ft(E)來分析河道生態(tài)保障現狀:
[0156]其中生態(tài)流量貼近度ft(E)是通過下面的公式3得到:
[0157]./;(廠) =(公式 3)，其中，
"(QE； — QE1Imia ) / (QEf - QE；'mm) QE^ < QEtl < QEt/
[0158]η = I (QE；'max - QE；) / (QE;.max — QE；'mm) QE11'1 < QE； < QE；'max

-OOQE] < QE;.min or QE； > QEtl^
[0159]其中，ft (E)為生態(tài)流量貼近度洱為下游河道水生態(tài)控制性斷面?zhèn)€數；r/為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的生態(tài)保障效果；QE1 丨表示第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的流量；QKmkl為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最小生態(tài)流量，QEHW1 I
個水生態(tài)控制性斷面在t時刻最適宜的生態(tài)流量，QE;狐x為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最大生態(tài)流量；
[0160]D)水環(huán)境保障分析單元54采用梯級水庫下游河道水環(huán)境控制性斷面的水質達標率ft(Q)來分析河道水質保障現狀:
[0161]其中水質達標率ft(Q)是通過下面的公式4得到:
[0162]./:(0 =去幺'<.(公式 4)，其中，
W
t (5/( !TI\S/i > S/':!
[0163]w =\ g ggt gt f
g -oc57: < S1:; '
V&s
[0164]其中，ft (Q)為水質達標率;W為下游河道水環(huán)境控制性斷面?zhèn)€數H b第g個斷面在t時刻的水質效果；S1、為第g個斷面在t時刻的水質指標的達標個數；T1、為第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的水質指標數Si 瞞g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻所需滿足的水質指標的最少達標個數；
[0165]E)發(fā)電效益分析單元55采用梯級水庫實際發(fā)電量之和與常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft (G)來分析發(fā)電效益情況:
[0166]其中各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft(G)是通過下面的公式5得到:
[0167]ft (G) = Got/Gdt (公式 5)，其中，
[0168]其中，調度時段內梯級水庫的實際發(fā)電量之和Gtrt為:
[0169]Got =^Ν；'°Δ?

/-1
[0170]N；.0 = Ati^igoMlti
[0171]其中，常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和Gdt為:
[0172]Gift=IXrfM

/-1
[0173]N;'" = A；'gd Q；'g''AH1/
[0174]其中，ft(G)為梯級水庫的發(fā)電效益指標為實際運行時t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和；Gdt為按常規(guī)調度運行模式下t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和，為實際運行時水庫i時段t的出力，次為水庫i在時段t的綜合出力系數；β廣為實際運行時水庫i
在時段t的發(fā)電流量；Δ/7為實際運行時水庫i在時段t的水位差；N:丨為按常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的出力；為常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的綜合出力系數，與4
取值相同；Qt,'為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的發(fā)電流量；Mit/'為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的水頭差，Λ t為時段t的時長；
[0175]F)調度校核單元56接收上述分析單元51?54的分析結果，分析當前梯級調度方式中的防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境效果是否滿足強制約束要求:若均滿足，則在下一調度時段該梯級水庫調度方式不做調整；若任一方面不滿足強制約束要求，則表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性，需啟動自適應優(yōu)化模塊6進行自適應優(yōu)化調整；其中，任一方面不滿足強制約束要求是指ft(F)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)中任一值為-c?，其中，ft (F)為梯級水庫調度的防洪安全保證率；ft (S)為梯級水庫調度的通航流量保證率；ft(E)為梯級水庫調度的生態(tài)流量貼近度；ft(Q)為梯級水庫調度的水質達標率；
[0176]5)梯級水庫綜合調度自適應分析:當步驟4)的校核結果表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性時，啟動自適應優(yōu)化模塊6 ；
[0177]首先，運用響應分析單元61，接收多源信息集成模塊4中信息集成單元41的歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數化；
[0178]進而，運用自適應尋優(yōu)單元62，接收多源信息集成模塊4中信息集成單元41的當前調度時段的內源水庫運行狀態(tài)資料RS與下一調度時段的內源水文預報資料HP1，同時借助響應分析單元61提供的梯級水庫調度下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數，依據上述步驟4)中調度效果校核模塊5內的各分析單元51?55的具體計算方法，找出能同時滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求的下泄流量范圍，以梯級水庫調度綜合效益最大為尋優(yōu)目標，以梯級水庫的水量平衡、出力約束、水位約束、下泄流量約束為限制條件，進而采用遺傳算法對不同下泄流量下的綜合效應值進行尋優(yōu)，得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案；
[0179]具體地，所述自適應優(yōu)化模塊6的自適應尋優(yōu)單元62所采用具體方法如下:
[0180]a)計算梯級水庫綜合調度的尋優(yōu)目標TotalTarget:
[0181]其中尋優(yōu)目標TotalTarget通過下面的公式6得到:
[0182]TotalTarget = a ft (F) + β [ft (G) *ft (S) ] + λ [ft (E) *ft (Q)](公式 6),
[0183]其中，ft(F)、ft(G)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)分別為梯級水庫調度的防洪安全保證率、發(fā)電效益指標、通航流量保證率、生態(tài)流量貼近度、水質達標率；α、β、λ為別為各項對應指標的權重，且α+β + λ = I ；
[0184]b)計算梯級水庫綜合調度尋優(yōu)過程中的約束條件:
[0185]bl)梯級水庫水量平衡:
[0186]其中梯級水庫水量平衡通過下面的公式7得到:
? V；+l = V； +(I!-QDxAt/ = 1,、
[_ \vrl = V: +{QU+ql^-Q^xAt i = 2,...,N (公式 7)，
[0188]其中，if+1為水庫i在時段t+1內的平均庫容；為水庫i在時段t內的平均庫容；
1[為最上游一級水庫時段t的平均入庫流量Q為水庫i在時段t的平均下泄流量狀—u
為時段t水庫1-Ι至水庫i之間的平均旁側入庫流量，Λ t為時段t的時長；
[0189]b2)各梯級水庫出力約束:
[0190]其中各梯級水庫出力約束通過下面的公式8得到:
[0191]N；'mm <N；< ^；-ffiax (公式 8)，
[0192]其中，K-、Af分別為水庫i在時段t內的最小、最大出力約束；
[0193]b3)梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束:
[0194]其中梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束通過下面的公式9.1和公式9.2得到:
[0195]Z；jnm<Z；<Z；'miK (公式 9.1)，
[0196]AZ；'mm < ΔΖ； < AZ；'max (公式 9.2)，
[0197]其中，Z；'mm、Zf分別為水庫i在時段t內的最低、最高水位約束，該約束包括各水庫本身具有的最低、最高水位限制以及調度期內設定的調節(jié)庫容對應水位限制，取交集部分，ΔΖ廣in，ΔΖ廣^分別為水庫i在時段t內允許的水位最大日變幅，限制條件為大壩安全、庫區(qū)地質條件、庫區(qū)通航安全，取交集部分；
[0198]b4)梯級水庫下泄流量約束:
[0199]其中梯級水庫下泄流量約束通過下面的公式10得到:
[0200]Q;'min <ρ；< QtZmax (公式 ?ο)，
[0201]其中，2廣\ 分別為水庫i在時段t的最小、最大下泄流量約束，該約束包括水庫在約束條件b3)下允許的最大水位日變幅對應的下泄流量、防洪流量、通航流量、生態(tài)流量及水環(huán)境流量，取交集部分；
[0202]6)梯級水庫綜合調度動態(tài)調控:將步驟5)中自適應尋優(yōu)單元62輸出的最優(yōu)綜合調度方案，經由遠程控制中心7的頂層通訊網絡終端節(jié)點73逐層下發(fā)至各梯級水庫的調度中心，在下一調度時段按步驟5)的新方案實施；
[0203]7)在整個調度期內，重復步驟I) -6)。
[0204]下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。在本實施例中，選取長江某支流上的三個梯級水庫為調度對象，運用本發(fā)明提供的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統與調度方法，開展所述三個梯級水庫的綜合調度。該支流的干流全長約為380km，總落差為1430m，水能資源豐富，開發(fā)條件好，為合理開發(fā)利用水資源，實行梯級開發(fā)，從該支流的上游到下游分別建設了大壩D1、大壩D2、大壩D3 (如圖4所示)共三個水電站，形成了梯級水庫。上述梯級水庫兼具了發(fā)電、防洪、航運、生態(tài)、水環(huán)境的綜合效益。
[0205]內源信息采集模塊2用于采集氣象監(jiān)測部門未設置氣象監(jiān)測站的子流域的氣象資料及氣象預報資料、水文、水質等資料。如圖4所示，流域總面積約500km2，按集水區(qū)域將流域劃分為40個子流域(其中，山區(qū)型子流域35個，平原型子流域5個)，其中30個子流域內都有氣象監(jiān)測部門設置的永久性氣象監(jiān)測站，可每隔6小時發(fā)布一次氣象信息，包括雨量、風速、風向、氣溫、氣壓、光照、濕度；另外10個子流域(其中包括6個山區(qū)型子流域、4個平原型子流域)由于人煙稀少，地勢險峻，暫未設置永久性氣象監(jiān)測站，因此在實施調度時，為彌補永久性氣象監(jiān)測站分布不足的問題，在未設置永久性氣象監(jiān)測站的子流域內設置多個監(jiān)測站點，在每個監(jiān)測站點設置一種或者多種類型的多參數一體式監(jiān)測設備。其中監(jiān)測站點內至少包括有內置一體式多功能氣象監(jiān)測設備21，其包括雨量傳感器、風速/風向傳感器、氣溫傳感器、氣壓傳感器、光照計、濕度傳感器，監(jiān)測內容與頻次與永久性氣象監(jiān)測站相同，包括降雨量、風速、風向、氣溫、氣壓、光照、濕度。
[0206]雨量傳感器采用清勝電子科技有限公司的CG-04型號，測量范圍為O?80mm/h，測量精度為±0.2mm,分辨率為0.3mm,承水口徑為(p250mm;風速/風向傳感器采用上海森創(chuàng)電子的CEM感應式傳感器，測量范圍為O?80m/s，精度為0.3m/s分辨率為0.lm/s，風向測量范圍為O?360°，精度為4°，分辨率為1° ;氣溫傳感器采用上海同倍檢測科技有限公司的DT-8891D型號，測量范圍為-30?55°C，精度為0.5°C，分辨率為0.1°C ;氣壓傳感器采用浩捷電子儀器有限公司PTJ501型號，測量范圍為O?lOOKpa，綜合精度為0.5% FS、1.0% FS，光照計采用海華巖儀器設備有限公司的L1-250A型號，可以顯示瞬時光照強度或15秒內光照強度的平均值；濕度傳感器采用美德時公司TH-101B型號，濕度誤差5%?8%。
[0207]上述監(jiān)測站點中，控制性斷面的監(jiān)測站點(監(jiān)測點)包括水文監(jiān)測設備22，其包括水位傳感器、流速傳感器，用于測量河流控制性斷面的水位、流量。其中，水位傳感器采用杭州美控自動化技術有限公司MIK-P260型號，測量范圍為O?200m，測量精度為0.01m，流速測量采用美國Rowe Technologies公司的聲學多普勒流速儀,可長時間連續(xù)監(jiān)測河道的流速，測量范圍0.001m/s-30m/s，分辨率及精度均為0.0lm/s，布置在子流域出口、兩壩間支流入庫處及下游防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境控制性斷面，測量斷面各部分平均流速后，通過調用多源信息集成模塊4的控制性斷面信息，采用流速面積法，測算控制性斷面的流量。
[0208]控制性斷面的監(jiān)測站點還包括水質監(jiān)測設備23，由多參數水質分析儀組成，在本實施例中采用中科譜創(chuàng)科技有限公司生產的WDC-PC03多參數水質分析儀，內置水溫傳感器、酸堿度傳感器、溶解氧傳感器、高錳酸鹽指數分析儀、化學需氧量傳感器、探頭式藻類熒光儀、多參數營養(yǎng)鹽傳感器，布置在下游河道水環(huán)境控制性斷面，用于實時采集水質資料，如水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、葉綠素、氨氮、總磷、總氮等。
[0209]如圖4所示，本實例中，在下游設置3個防洪控制性斷面(即防洪控制性斷面FpF2, F3)、2個通航控制性斷面(即通航控制性斷面Sp S2)、2個水生態(tài)控制性斷面(即水生態(tài)控制性斷面Ep E2)、2個水環(huán)境控制性斷面(即水環(huán)境控制性斷面Qp Q2)，上述不同控制性斷面的約束條件由當地水利部門、環(huán)保部門提供，如圖3所示，為本發(fā)明的調度方法流程圖，具體調度過程包括:
[0210]I)外源信息的同步接入:在調度期內，通過外源信息接入模塊I同步接收來自各業(yè)務部門該流域內監(jiān)測的當前調度時段的外源氣象資料WS1、外源水文資料HS1、外源水質資料QS1，以及氣象預報部門提供的下一調度時段的外源氣象預報資料WPl ;資料首先存儲于遠程控制中心7的外源信息服務器71中；
[0211]2)內源信息的補充監(jiān)測:針對上述外源信息缺失的子流域和控制斷面，實施內源信息的補充監(jiān)測，包括氣象監(jiān)測站的當前調度時段的內源氣象資料WS2、內源水文資料HS2、內源水質資料QS2、內源水庫運行狀態(tài)資料RS，用于彌補外源信息接入模塊I的資料缺陷；
[0212]所述內源信息采集模塊2采集的補充資料，首先經由分布式信息傳輸模塊3的底層通訊網絡31無線傳入中間層通訊網絡32，再由互聯網加密的方式上傳至頂層通訊網絡33的終端節(jié)點73，最終存儲于遠程控制中心7的內源信息服務器72內；
[0213]3)多源信息的融合:將調度期分為T個調度時段(t = 1，...，T)，當外源信息接入模塊I無法提供下一調度時段的外源氣象預報資料WPl時，啟動多源信息集成模塊4的氣象預報單元42，利用信息集成單元41中的當前調度時段的外源氣象資料WSl或內源氣象資料WS2，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源氣象預報資料WP2作為補充；然后，啟動水文預報單元43，利用當前調度時段的內源水文資料HS2及下一調度時段的外源氣象預報資料WPl或內源氣象預報資料WP2，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料HP1，包括關鍵控制斷面水文條件、梯級水庫入庫流量；進而，定期將外源信息接入模塊1、內源信息采集模塊2、氣象預報單元42、水文預報單元43提供的各類不同來源、不同時間段、不同時空分辨率的氣象、水文、水質、水庫運行狀態(tài)資料進行標準化處理后，存儲于遠程控制中心7的多源信息服務器74內的統一信息集，供調度效果分析模塊5和自適應優(yōu)化模塊6選用；
[0214]4)梯級水庫調度效果分析及校核:在每個調度時段的起始時刻，啟動調度效果校核模塊5，首先分別運用防洪效果分析單元51、通航效益分析單元52、生態(tài)安全分析單元
53、水環(huán)境保障分析單元54、發(fā)電效益分析單元55采用如下方法對防洪、發(fā)電、航運、水生態(tài)、水環(huán)境調度效果分別進行分析:
[0215]A)防洪效果分析單元51采用梯級水庫下游河道防洪控制性斷面的防洪安全保證率ft(F)來分析防洪效果:
[0216]其中防洪安全保證率ft(F)是通過下面的公式I得到:
[0217]Un = ^YjIn1i (公式 I)，其中，

3戶I
,?(ZFt/ - ZF') / (ZF；-C - ZFf )ZFti < ZF''C j =1,2,3
[0218]m;={1, ,
7 1-OC)ZFtj > ZF；'C j=l,2,3
[0219]其中，ZF,'表示下游河道3個防洪控制性斷面中的第j個防洪控制性斷面在t時刻實際水位，表示第j個防洪控制性斷面t時刻警戒水位，Zif為第j個斷面的河床高程；當滿足防洪要求時，安全保證率ft (F) e [0，1]，當2^>2^<時，不能滿足防洪需求時，令 ft (F) = - 00 ;
[0220]B)通航效益分析單元52采用梯級水庫下游河道通航控制性斷面的通航流量保證率ft(S)來分析下游河道通航效果情況:
[0221]其中通航流量保證率ft (S)是通過下面的公式2得到:
[0222]MS) =Htk (公式 2)，其中，
— 0&麵)/(0^狐—0?卿)O^uim < QS1t < QS1/
[0223]p[ = (0?.腿-QStk)/(Osrax — Osrm) QStk ' < QStk <QSt^
、—①QS[ <QS'r or QS[ >QSlrx
[0224]其中，QS[表示下游河道中2個通航控制性斷面中的第k個通航控制性斷面在t時刻的流量；為第j個通航控制性斷面t時刻所需要的最小通航流量，QSY為第j個通航控制性斷面t時刻最適宜的通航流量，為第j個通航控制性斷面t時刻所需要的最大通航流量；
[0225]C)生態(tài)安全分析單元53采用梯級水庫下游河道水生態(tài)控制性斷面的生態(tài)流量貼近度ft(E)來分析河道生態(tài)保障現狀:
[0226]其中生態(tài)流量貼近度ft (E)是通過下面的公式3得到:
[0227]f人E、= H (公式 3)，其中，

^ /-1
"(QE11 — QE\'mm) / (QE;、.- QE；'mm)QEjjnm < QEtl < QEtl'1
[0228]r； = < {QE\'W - QE；) / (QEt,'1^ - QE；'lmn)QEtl'1 < QEtl < QE;'紙x

-ooQE11 < OE； nim or QE； > QE11'^
[0229]其中，QE'灰示下游河道中2個水生態(tài)控制性斷面的第I個水生態(tài)控制性斷面在
t時刻的流量；QE;—為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最小生態(tài)流量，QE；'f
為第I個水生態(tài)控制性斷面t時刻最適宜的生態(tài)流量，QEW弟I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最大生態(tài)流量；
[0230]D)水環(huán)境保障分析單元54采用梯級水庫下游河道水環(huán)境控制性斷面的水質達標率ft(Q)來分析河道水質保障現狀:
[0231]其中水質達標率ft(Q)是通過下面的公式4得到:
[0232]/:(0 =去?Χ (公式 4)，其中，

Z g^\
t [SItJTV SP > SP/
[0233]wH 二 ?,，
[0234]其中，為下游河道中W個水環(huán)境控制性斷面的第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的水質達標率Si表示下游河道第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的達標水質個數；ri
為第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的水質指標數；Sf為第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻所需滿足的最低達標水質的個數；
[0235]E)發(fā)電效益分析單元55采用梯級水庫實際發(fā)電量之和與常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft (G)(發(fā)電效益指標)來分析發(fā)電效益情況:
[0236]其中各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft(G)是通過下面的公式5得到:
[0237]ft(G) =GQt/Gdt (公式 5)，
[0238]其中，調度時段內梯級水庫的實際發(fā)電量之和Gtrt為:
[0239]G0!=XN；'°AtN；'0 - AtiQ^0KHti
[0240]其中，常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和Gdt為:

3
[0241]Gdt = ^ N；-rfAt ^ ( = A；'gdQ^clAHt/

?:1
[0242]其中，ft(G)為梯級水庫的發(fā)電效益指標At為實際運行時t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和；Gdt為按常規(guī)調度運行模式下t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和，N為實際運行時水庫i時段t的出力4力水庫i時段t的綜合出力系數，取值在7.5-8.5之間；(?嚴°為實際運行時水庫i時段t發(fā)電流量；\U為實際運行時水庫i時段t水位差；Nf為按常規(guī)調度模式下水庫i時段t的出力；為常規(guī)調度模式下i時段t的綜合出力系數，與2
取值相同；為常規(guī)調度運行模式下水庫i時段t發(fā)電流量啤z為常規(guī)調度運行模式下水庫i時段t水頭差，AtSt的時長；
[0243]5)梯級水庫綜合調度自適應分析:運用調度校核單元56接收上述步驟4)中各分析單元所得結果，分析當前梯級調度方式中的防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境效果是否滿足當地水利部門、環(huán)保部門提供的強制約束要求:若均滿足，則在下一調度時段該梯級水庫調度方式不做調整；若任一方面不滿足強制約束要求，即ft (F)、ft (S)、ft (E)、ft (Q)中任一值為-⑴，則表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性，需啟動自適應優(yōu)化模塊進行自適應優(yōu)化調整；
[0244]當步驟4)的校核結果表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性時，啟動自適應優(yōu)化模塊6 ;
[0245]首先，運用響應分析單元61接收多源信息集成模塊4中信息集成單元41的歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫調度下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數化；進而，運用自適應尋優(yōu)單元62，接收多源信息集成模塊4中信息集成單元41的內源水庫運行狀態(tài)資料RS與下一調度時段的內源水文預報資料HP1，同時借助響應分析單元61提供的梯級水庫調度下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數，依據下述尋優(yōu)方法，找出能同時滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求的下泄流量范圍，進而采用遺傳算法對不同下泄流量下的綜合效應值進行尋優(yōu)，得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案；
[0246]所述自適應優(yōu)化模塊6的自適應尋優(yōu)單元62所采用的具體方法如下為按照以下公式6計算梯級水庫綜合調度的尋優(yōu)目標TotalTarget:
[0247]TotalTarget = a ft (F) + β [ft (G) *ft (S) ] + λ [ft (E) *ft (Q)](公式 6),
[0248]其中ft(F)、ft(G)、fJS)、ft(E)、ft(Q)分別為梯級水庫調度的防洪安全保證率、發(fā)電效益指標、通航流量保證率、生態(tài)流量貼近度、水質達標率；α、β、λ為別為各項對應指標的權重，且α+β + λ = 1，在不同調度時段(蓄水期、枯水期、汛期)賦予各指標不同權重值，在蓄水期(9-10 月)，α = 0.45、β = 0.35、λ = 0.20，枯水期(11-5 月)α = 0.15、β = 0.35、λ = 0.50，汛期(6-8 月)α = 0.60、β = 0.25、λ = 0.15 ；
[0249]其中，根據上述梯級水庫綜合調度尋優(yōu)過程中的約束條件bl)_b4)進行約束；
[0250]6)梯級水庫綜合調度動態(tài)調控:將步驟5)中自適應尋優(yōu)單元輸出的最優(yōu)綜合調度方案，反向經由遠程控制中心的頂層通訊網絡終端節(jié)點逐層下發(fā)至各梯級水庫的調度中心，在下一調度時段按步驟5)的新方案實施；
[0251 ] 7)在整個調度期內，重復步驟I)至6)。
[0252]上述步驟的具體調度過程如圖5所示，按照上述步驟，對梯級水庫實施全年綜合調度，大壩D3的全年下泄流量過程如圖6所示，梯級水庫全年發(fā)電量達90億kW-h,比常規(guī)調度增長5.25%，而且防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境均滿足了約束條件，梯級水庫綜合效益得以最大化。
[0253]上述實施例是用于例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式。本領域的技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，在權利要求保護范圍內，對上述實施例進行修改。因此本發(fā)明的保護范圍，應如本發(fā)明的權利要求書覆蓋。
【權利要求】
1.一種融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述調度系統包括:外源信息接入模塊(I)、內源信息米集模塊(2)、分布式信息傳輸模塊(3)、多源信息集成模塊(4)、調度效果校核模塊(5)、自適應優(yōu)化模塊￠)以及遠程控制中心(7)，其中: 所述外源信息接入模塊(I)采用互聯網加密的方式同步接收來自所述調度系統以外的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)、外源水文資料(HSl)、外源水質資料(QSl)以及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)，所述外源信息接入模塊(I)接收到的資料存儲在遠程控制中心(7)內； 所述內源信息采集模塊(2)包括在梯級水庫的上游針對不同類型的子流域布置的監(jiān)測站點以及在水庫下游河道關鍵控制性斷面布置的監(jiān)測站點，每個監(jiān)測站點設置一種或者多種類型的多參數一體式監(jiān)測設備來采集當前調度時段的內源氣象資料(WS2)、內源水文資料(HS2)、內源水質資料(QS2)、內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)，以用于彌補外源信息接入模塊(I)在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；所述內源信息采集模塊(2)采集的資料經由分布式信息傳輸模塊(3)傳入遠程控制中心(7)內； 所述分布式信息傳輸模塊(3)包括在梯級水庫的上游針對不同類型的子流域布置的通訊節(jié)點以及在水庫下游河道關鍵控制性斷面布置的通訊節(jié)點；所述分布式信息傳輸模塊(3)采用三層信息通訊網絡結構進行信息雙向傳輸，以一方面用于接收內源信息采集模塊(2)采集的資料，并逐層上傳至遠程控制中心(7)內存儲，以及另一方面能夠將遠程控制中心(7)下發(fā)的遠程指令逐層下發(fā)至內源信息采集模塊(2); 所述多源信息集成模塊(4)將外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊(2)的資料進行標準化處理后集中存儲在遠程控制中心(7)內，并且能夠產生下一調度時段的氣象預報資料和水文預報資料； 所述調度效果校核模塊(5)設置于遠程控制中心(7)內，所述調度效果校核模塊(5)能夠在每一個調度時段的初始時刻，通過接收多源信息集成模塊(4)提供的信息，分析下游河道關鍵控制斷面的防洪效果、通航效益、生態(tài)現狀、水環(huán)境現狀以及梯級水庫發(fā)電效益，并且校核當前水庫調度方式是否適用于下一調度時段； 所述自適應優(yōu)化模塊(6)設置于遠程控制中心(7)內，所述自適應優(yōu)化模塊(6)能夠通過計算得到能在下一調度時段發(fā)揮最優(yōu)綜合效益的梯級水庫調度方案，并將調度方案傳輸至遠程控制中心(7)，然后下發(fā)至梯級水庫的調度室，以在下一調度時段實施新的優(yōu)化調度方案； 所述遠程控制中心(7)與所述外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊(2)、分布式信息傳輸模塊(3)、多源信息集成模塊(4)、調度效果校核模塊(5)、自適應優(yōu)化模塊(6)通信連接以控制各個模塊的工作狀態(tài)及后臺數據處理，所述遠程控制中心(7)包括外源信息服務器(71)、內源信息服務器(72)、頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)、多源信息服務器(74)、效益分析服務器(75)、優(yōu)化分析服務器(76)。
2.根據權利要求1所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:在所述梯級水庫的上游的子流域包括山區(qū)型子流域和平原型子流域，其中，在所述山區(qū)型子流域采用串聯式監(jiān)測站點分布模式，在平原型子流域采用網狀監(jiān)測站點分布模式； 各監(jiān)測站點內包括氣象監(jiān)測設備(21)、水文監(jiān)測設備(22)、水質監(jiān)測設備(23)、水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備(24)； 其中所述氣象監(jiān)測設備(21)包括雨量傳感器、風速/風向傳感器、氣溫傳感器、氣壓傳感器、光照計、濕度傳感器； 所述水文監(jiān)測設備(22)包括水位傳感器、流量傳感器； 所述水質監(jiān)測設備(23)包括水溫傳感器、酸堿度傳感器、溶解氧傳感器、高錳酸鹽指數分析儀、化學需氧量傳感器、探頭式藻類熒光儀、多參數營養(yǎng)鹽傳感器； 所述水庫運行狀態(tài)監(jiān)測設備(24)包括壩前水位傳感器、尾水水位傳感器、流量傳感器； 各個監(jiān)測設備均預留用于與分布式信息傳輸模塊(3)連接的雙向端口，并且通過所述雙向端口將監(jiān)測到的資料傳入遠程控制中心(7)，并能夠通過所述雙向端口接收遠程控制中心(7)的下發(fā)指令來控制各個監(jiān)測設備；其中，所述外源信息接入模塊⑴接收到的資料存儲在所述外源信息服務器(71)內；所述內源信息采集模塊(2)采集的資料存儲在所述內源信息服務器(72)內。
3.根據權利要求1所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述分布式信息傳輸模塊(3)包括底層通訊網絡(31)、中間層通訊網絡(32)、頂層通訊網絡(33)； 其中所述底層通訊網絡(31)在山區(qū)型子流域采用串聯式通訊節(jié)點分布模式，在平原型子流域采用網狀通訊節(jié)點分布模式；每一個子流域內的底層通訊網絡(31)包含多個通訊節(jié)點和路由節(jié)點，各個通訊節(jié)點與鄰近的監(jiān)測設備通過所述雙向端口進行有線連接，同時各個通訊節(jié)點之間通過局域網無線網絡協議進行局域無線組網； 所述中間層通訊網絡(32)的各個節(jié)點由設置在每個子流域末端出口處的子流域信息采集傳輸中心組成，所述中間層通訊網絡(32)的節(jié)點之間通過互聯網加密的方式互聯；所述底層通訊網絡(31)的通訊節(jié)點傳輸的資料匯集到中間層通訊網絡(32)的子流域信息采集傳輸中心后，再上傳至頂層通訊網絡(33)； 所述頂層通訊網絡(33)包含有至少一個頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)，所述頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)設置在遠程控制中心(7)內并與內源信息服務器(72)有線連接，并且終端節(jié)點(73)與中間層通訊網絡(32)的子流域信息采集傳輸中心通過互聯網加密的方式連接。
4.根據權利要求1所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述多源信息集成模塊(4)包括信息集成單元(41)、氣象預報單元(42)、水文預報單元(43)； 其中所述信息集成單元(41)接收當前調度時段的外源氣象資料(WSl)、外源水文資料(HSl)、外源水質資料(QSl)及當前調度時段的內源氣象資料(WS2)、內源水文資料(HS2)、內源水質資料(QS2)、內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)以及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)、氣象預報單元(42)輸出的下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)、水文預報單元(43)輸出的下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，并且對接收到的資料進行標準化處理、集中存儲與更新； 其中，僅當所述外源信息接入模塊(I)不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)時，啟動氣象預報單元(42)，利用信息集成單元(41)中接收到的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)或者內源氣象資料(WS2)，采用數據驅動方法實施流域短期氣象預測并提供下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)作為補充，并將內源氣象預報資料(WP2)輸入至信息集成單元(41)存儲； 所述水文預報單元(43)利用信息集成單元(41)中當前調度時段的外源水文資料(HSl)或內源水文資料(HS2)及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)或內源氣象預報資料(WP2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)并將內源水文預報資料(HPl)輸入至信息集成單元(41)存儲。
5.根據權利要求4所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述調度效果校核模塊(5)設置于效益分析服務器(75)內，所述調度效果校核模塊(5)包括防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)、發(fā)電效益分析單元(55)以及調度校核單元(56);在調度期內的每個調度時段的初始時刻，啟動所述調度效果校核模塊(5)中的各個分析單元進行分析。
6.根據權利要求5所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述調度效果校核模塊(5)中各個分析單元的分析方法分別為: A)所述防洪效果分析單元(51)采用梯級水庫下游河道防洪控制性斷面的防洪安全保證率ft(F)來分析防洪效果: 其中防洪安全保證率ft(F)是通過下面的公式I得到:.//(^)(公式 1)，其中，
丄Vi j=\
\(ZF；'C -ZF;)/(ZF;'f -ZFf)ZFtj < ZF]'Cm =<, , J 1-ooZFjyZF^c 其中，ft(F)為防洪安全保證率;M為下游河道防洪控制性斷面?zhèn)€數；叫為第j個防洪控制性斷面在t時刻的防洪效果，ZP表示第j個防洪控制性斷面在t時刻實際水位，ZF；-表示第j個防洪控制性斷面在t時刻的警戒水位，7F力第j個斷面的河床高程，當下游河道滿足防洪要求時，防洪安全保證率ft (F) e(j = 1，...，M)，即不能滿足防洪需求時，則ft(F) = - oo ; B)所述通航效益分析單元(52)采用梯級水庫下游河道通航控制性斷面的通航流量保證率ft(S)來分析下游河道通航效果: 其中通航流量保證率ft(S)是通過下面的公式2得到: /(、、)=士(公式 2)，其中，
尸k=l
(QStk — QSl'min)/(QS^ — QStkm^) 0?"1111 仝 QStk < QStk1
P, = < (QSlrx -QStkViQStk- —OS;軍) QSt/ < QStk < 0?’腿


QS1kKQS1k^ or QS1^QSTx 其中，ft (S)為通航流量保證率；P為下游河道通航控制性斷面?zhèn)€數A力第k個通航控制性斷面在t時刻的通航效果；表示第k個通航控制性斷面在t時刻的流量；2欠_為第k個通航控制性斷面t時刻所需要的最小通航流量，QS);'為第k個通航控制性斷面在t時刻最適宜的通航流量，QSTsk為第k個通航控制性斷面在t時刻所需要的最大通航流量； C)所述生態(tài)安全分析單元(53)采用梯級水庫下游河道水生態(tài)控制性斷面的生態(tài)流量貼近度ft(E)來分析河道生態(tài)保障現狀: 其中生態(tài)流量貼近度ft(E)是通過下面的公式3得到:./:(￡)=士?廠/ (公式3)，其中，
K /-1
'(QEtl — QE；Ma) / (QE;、imx - QE；'mm)QE；Mn < QE\ < QE\ f
r； = J (QE;'max — QE\) / (QE；'max — QE；'mta)QE；' f < QEtl < QE；'max ?QEtl < QErm or QE； > QEf 其中，ft (E)為生態(tài)流量貼近度洱為下游河道水生態(tài)控制性斷面?zhèn)€數；Y為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的生態(tài)保障效果；(?€表示第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻的流量；QKmin為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最小生態(tài)流量，QEp為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻最適宜的生態(tài)流量，Q￡;'max為第I個水生態(tài)控制性斷面在t時刻所需要的最大生態(tài)流量； D)所述水環(huán)境保障分析單元(54)采用梯級水庫下游河道水環(huán)境控制性斷面的水質達標率ft(Q)來分析河道水質保障現狀: 其中水質達標率ft(Q)是通過下面的公式4得到:./, (Q) —Σ K (公式 4)，其中，
w g=i ,I S1:/T1: 5/:>5C； w.=< g g' f s 1-OO SIlKSItg1
e>&其中，ft (Q)為水質達標率1為下游河道水環(huán)境控制性斷面?zhèn)€數； < 為第g個斷面在t時刻的水質效果；SI1g為第g個斷面在t時刻的水質指標的達標個數JI力第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻的水質指標數；K'為第g個水環(huán)境控制性斷面在t時刻所需滿足的水質指標的最少達標個數； E)所述發(fā)電效益分析單元(55)采用梯級水庫實際發(fā)電量之和與常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft (G)來分析發(fā)電效益情況: 其中各梯級水庫的發(fā)電量之和的比值ft(G)是通過下面的公式5得到: ft (G) =GQt/Gdt (公式 5)， 其中，調度時段內梯級水庫的實際發(fā)電量之和Got為:
TM = AlQ^goAH1i 其中，常規(guī)調度運行時各梯級水庫的發(fā)電量之和Gdt為: Gdi=^ijAt
/-1
= A1j-gdQlj-gilAHtj'11 其中，ft (G)為梯級水庫的發(fā)電效益指標為實際運行時t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和；Gdt為按常規(guī)調度運行模式下t時段各梯級水庫的發(fā)電量之和，為實際運行時水庫i時段t的出力，4為水庫i在時段t的綜合出力系數；L)力實際運行時水庫i在時段t的發(fā)電流量；Δ//廣為實際運行時水庫i在時段t的水位差N ^為按常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的出力2 ,為常規(guī)調度模式下水庫i在時段t的綜合出力系數，與4;取值相同；為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的發(fā)電流量；為常規(guī)調度運行模式下水庫i在時段t的水頭差，Λ t為時段t的時長； F)所述調度校核單元(56)接收防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)的分析結果，依次校核梯級水庫現有調度方式是否滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求，若任一方面不滿足強制約束要求，表明當前梯級水庫調度方式在下一時段不具有繼續(xù)實施的可行性，則啟動自適應優(yōu)化模塊(6)進行自適應優(yōu)化調整。
7.根據權利要求6所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述強制約束要求為:ft(F)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)中任一值均不為其中，ft (F)為梯級水庫調度的防洪安全保證率；ft (S)為梯級水庫調度的通航流量保證率；ft (E)為梯級水庫調度的生態(tài)流量貼近度；ft(Q)為梯級水庫調度的水質達標率。
8.根據權利要求7所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統，其特征在于:所述自適應優(yōu)化模塊(6)設置于所述優(yōu)化分析服務器(76)內，包括響應分析單元(61)、自適應尋優(yōu)單元(62)； 其中所述響應分析單元(61)基于歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道控制性斷面流量、水位、水質間的非線性響應關系函數化；當所述調度效果校核模塊(5)中的調度校核單元(56)校核結果表明當前梯級水庫調度方式在下一調度時段不具有繼續(xù)實施的可行性時，啟動自適應尋優(yōu)單元(62)，通過接收多源信息集成模塊(4)中的信息集成單元(41)傳輸的內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)與下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，并根據非線性響應關系函數，得到在下一調度時段的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案； 所述最優(yōu)綜合調度方案輸出給遠程控制中心(7)的頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)并且下發(fā)至梯級水庫實施。
9.一種調度方法，其使用權利要求1-8中任一項所述的融合多源信息的梯級水庫自適應綜合調度系統進行調度，所述調度方法包括:1)外源信息的同步接入:在調度期內，通過外源信息接入模塊(I)同步接收來自所述調度系統外的現有調度時段的各種資料并存儲于遠程控制中心(7)的外源信息服務器(71)中，并進行數據完整性檢驗，分析是否存在空白區(qū)域、空白時段的缺失參數；外源信息服務器(71)中的資料定期傳入信息集成單元(41)進行標準化處理、集中存儲與更新； 2)內源信息的補充監(jiān)測:當外源信息接入模塊(I)存在有空白區(qū)域、空白時段的缺失資料時，啟動內源信息采集模塊(2)進行補充監(jiān)測，采集空白區(qū)域、空白時段的各種資料，用于彌補外源信息接入模塊(I)的缺失資料； 所述內源信息采集模塊(2)采集的補充資料經由分布式信息傳輸模塊(3)傳入中間層通訊網絡(32)，再上傳至頂層通訊網絡(33)的終端節(jié)點(73)，最終存儲于遠程控制中心(7)的內源信息服務器(72)內；內源信息服務器(72)中的信息定期傳入信息集成單元(41)進行標準化處理、集中存儲與更新； 3)多源信息的融合:將調度期分為T個調度時段(t= 1，...，T)，當步驟I)中的外源信息接入模塊(I)不能提供下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)時，啟動多源信息集成模塊(4)的氣象預報單元(42)，利用信息集成單元(41)中的當前調度時段的外源氣象資料(WSl)或內源氣象資料(WS2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源氣象預報資料(WP2)作為補充； 然后啟動水文預報單元(43)，利用當前調度時段的外源水文資料(HSl)或內源水文資料(HS2)及下一調度時段的外源氣象預報資料(WPl)或內源氣象預報資料(WP2)，采用數據驅動方法生成下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)； 定期將外源信息接入模塊(I)、內源信息采集模塊(2)、氣象預報單元(42)、水文預報單元(43)提供的各類資料進行標準化處理后，存儲于遠程控制中心(7)的多源信息服務器(74)內的統一信息集，供調度效果分析模塊(5)和自適應優(yōu)化模塊(6)選用； 4)梯級水庫調度效果分析及校核:在每個調度時段的起始時刻，啟動調度效果校核模塊(5)，首先分別運用防洪效果分析單元(51)、通航效益分析單元(52)、生態(tài)安全分析單元(53)、水環(huán)境保障分析單元(54)、發(fā)電效益分析單元(55)對調度效果分別進行分析，提供定量依據； 然后運用調度校核單元(56)接收分析結果，分析當前梯級調度方式是否滿足強制約束要求:若滿足，則在下一調度時段該梯級水庫調度方式不做調整；若任一方面不滿足強制約束要求則啟動自適應優(yōu)化模塊(6)進行自適應優(yōu)化調整； 5)梯級水庫綜合調度自適應分析:當步驟4)校核結果表明當前梯級水庫調度方式不滿足強制約束要求時，啟動自適應優(yōu)化模塊(6)； 首先，運用響應分析單元(61)，接收多源信息集成模塊(4)中信息集成單元(41)的歷史長序列的實測資料，采用人工神經網絡方法，將梯級水庫下泄流量與下游河道流量、水位、水質之間的非線性響應關系函數化； 進而，運用自適應尋優(yōu)單元(62)，接收多源信息集成模塊(4)中信息集成單元(41)的內源水庫運行狀態(tài)資料(RS)與下一調度時段的內源水文預報資料(HPl)，同時借助響應分析單元￠1)提供的非線性響應關系函數，依據調度效果校核模塊(5)中各個分析單元的分析方法，找出能同時滿足防洪、通航、生態(tài)、水環(huán)境的強制約束要求的下泄流量范圍，進而采用遺傳算法對不同下泄流量下的綜合效應值進行尋優(yōu)，得到下一調度時段的梯級水庫最優(yōu)綜合調度方案； 6)梯級水庫綜合調度動態(tài)調控:將步驟5)中自適應尋優(yōu)單元￠2)得到的最優(yōu)綜合調度方案，經由遠程控制中心(7)的頂層通訊網絡終端節(jié)點(73)下發(fā)至梯級水庫的調度中心，在下一調度時段按步驟5)的最優(yōu)綜合調度方案實施； 7)在整個調度期內，重復步驟I)-6)。
10.根據權利要求9所述的調度方法，其特征在于:所述步驟5)中，所述自適應優(yōu)化模塊(6)的自適應尋優(yōu)單元(62)所采用的尋優(yōu)方法為: a)計算梯級水庫綜合調度的尋優(yōu)目標TotalTarget: 其中尋優(yōu)目標TotalTarget通過下面的公式6得到:
TotalTarget = a ft (F) + β [ft (G) *ft (S) ] + λ [ft (E) *ft (Q)](公式 6), 其中，ft(F)、ft(G)、ft(S)、ft(E)、ft(Q)分別為梯級水庫調度的防洪安全保證率、發(fā)電效益指標、通航流量保證率、生態(tài)流量貼近度、水質達標率；α、β、λ為別為各項對應指標的權重，且α+β + λ = 1，在蓄水期的9-10月，α = 0.45, β = 0.35、λ =0.20，在枯水期的 11-5 月，α = 0.15、β = 0.35、λ = 0.50，在汛期的 6-8 月，α = 0.60、β = 0.25、λ = 0.15 ; b)計算梯級水庫綜合調度尋優(yōu)過程中的約束條件: bl)梯級水庫水量平衡: 其中梯級水庫水量平衡通過下面的公式7得到: f V!+l = V； +{I1-QDxMi = \ 1^+1=^+(0Μ+?/Μ,-α)χΔ? i = 2,.”N 其中，if+1為水庫i在時段t+1內的平均庫容；^為水庫i在時段t內的平均庫容；1[為最上游一級水庫時段t的平均入庫流量；Q:為水庫i在時段t的平均下泄流量'ql V力時段t水庫1-Ι至水庫i之間的平均旁側入庫流量，Λ t為時段t的時長； b2)各梯級水庫出力約束: 其中各梯級水庫出力約束通過下面的公式8得到: Nt廣 < N； < W (公式 8)， 其中，時廠、分別為水庫i在時段t內的最小、最大出力約束； b3)梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束: 其中梯級水庫蓄水位及水位日變幅約束通過下面的公式9.1和公式9.2得到:
Z 1 n<Z；<Z；'max (公式 9.1)，
ΔΖ；.,η?η < ΔΖ； < AZ；'max (公式 9.2)， 其中，Z；'min、Zf分別為水庫i在時段t內的最低、最高水位約束，該約束包括各水庫本身具有的最低、最高水位限制以及調度期內設定的調節(jié)庫容對應水位限制，取交集部分，ΔΖ廣m，ΔΖ,’.分別為水庫i在時段t內允許的水位最大日變幅，限制條件為大壩安全、庫區(qū)地質條件、庫區(qū)通航安全，取交集部分； b4)梯級水庫下泄流量約束: 其中梯級水庫下泄流量約束通過下面的公式10得到: Q^<Q^<Q^ (公式 10)， 其中，Q;'-、0'max分別為水庫i在時段t的最小、最大下泄流量約束，該約束包括水庫在約束條件b3)下允許的最大水位日變幅對應的下泄流量、防洪流量、通航流量、生態(tài)流量及水環(huán)境流量，取交集部分。
【文檔編號】E02B1/00GK104213534SQ201410344516
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權日:2014年7月18日
【發(fā)明者】戴會超, 毛勁喬, 戴凌全, 徐點點, 譚均軍 申請人:中國長江三峽集團公司