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申请/专利权人：水利部水利水电规划设计总院

申请日：2024-10-24

公开（公告）日：2024-12-17

公开（公告）号：CN119004730B

专利技术分类：..网络设计，例如，基于通用系统拓扑或互连方面的、管道的、供热通风与空气调节（HVAC)的或电缆的设计（物理层的电路设计入G06F 30/39 ；无线通信网的网络规划工具入H04W 16/18）[2020.01]

专利摘要：本发明公开了一种水网系统联网方法及系统，收集研究区数字高程栅格数据，识别研究区内河流，将研究区划分为若干个子网，每个子网包含若干个子流域；构建各子网评价模型并优化模型参数和超参数，计算各子网水资源‑生态环境‑经济社会协同状态综合评价结果；对各子网的特征值和评价指标值排序，构建可行联网方案集，构建互补性指标，构建匹配联网方案集并计算工程建设成本，构建优化调度模型，计算得到每个联网方案的最优调度模式和联网效益；设定联网成本范围，确定联网方案并输入预构建的水网系统优化联网决策模型，计算得到水网系统联网方案。本发明可以统筹水网系统整体效益与子网局部效益、兼顾联网成本与综合效益关系。

专利权项：1.一种水网系统联网方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、收集研究区数字高程栅格数据，识别研究区内河流，将研究区划分为若干个子流域，计算各子流域之间的相似度，将相似子流域归为同一子网，并将研究区划分为若干个子网；步骤S2、分别构建各子网评价模型并优化模型参数和超参数，分别计算各子网内各子流域的水资源供给、水灾害保安和水生态健康的特征值并输入对应的子网评价模型，得到各子网水资源-生态环境-经济社会协同状态综合评价结果；步骤S3、对各子网的特征值和评价指标值排序，基于子网排序构建可行联网方案集，构建互补性指标，计算各子网之间的匹配程度并设定匹配阈值，得到匹配联网方案集并计算每个匹配联网方案的工程建设成本，构建优化调度模型，计算得到每个联网方案的最优调度模式及其对应的子网联网效益；步骤S4、设定联网成本范围，基于联网方案的子网联网效益和联网成本确定联网方案并输入预构建的水网系统优化联网决策模型，计算得到最优方案，即水网系统联网方案；所述步骤S1进一步为：步骤S11、收集研究区数字高程栅格数据，识别研究区内河流，识别栅格异常点，将研究区划分为n个子流域，n为正整数；步骤S12、分别计算每个子流域的水资源供给、水灾害保安和水生态健康指标值，基于子流域的指标值计算各子流域之间的相似度，将相似的子流域归类为一个子网中，得到m个子网，即将研究区划分为m个子网，m为正整数；所述步骤S11进一步为：步骤S11a、读取研究区的数字高程栅格数据，构建监测窗口，监测得到相邻窗口高程高低关系，得到最速下降向量，确定每个栅格的下降方向，即水流方向；步骤S11b、每个栅格沿其下降方向将向量延长，直至与河流交汇，则该栅格隶属于与其交汇的第一条河流，得到n个子流域，n为正整数；步骤S11c、扫描所有栅格，将与周围所有栅格都不同属于同一河流的栅格识别为异常栅格，分别计算异常栅格和其周边8个栅格的下降梯度，下降梯度最大的栅格所隶属的河流即为该异常栅格隶属的河流；步骤S11d、将研究区分为n个子流域；所述步骤S12进一步为：步骤S12a、分别设定水资源供给a个指标、水灾害保安b个指标和水生态健康c个指标，依次计算所有子流域的所有指标值，基于指标值将各子流域投影为a+b+c维空间的一个点坐标，分别计算各点之间的欧式距离，识别出相似子流域归为同一类，a、b、c为正整数；步骤S12b、对同一类的所有相似子流域，分别提取各自从最下游到最上游的栅格，基于各子流域内栅格之间的距离计算两子流域之间的路径相似度，将相似的子流域归类为一个子网中，得到m个子网，即将研究区划分为m个子网，m为正整数；所述步骤S2进一步为：步骤S21、构建基于双重DQN优化的深度强化学习模型；步骤S22、基于各子网内子流域的河流长度和流量对每个子流域赋权，计算得到各子网的a个水资源供给、b个水灾害保安和c个水生态健康的特征值；步骤S23、基于子网特征数据，训练深度强化学习模型，构建各子网的a+b+c个特征值与子网评价指标权重的映射关系，优化深度强化学习模型的参数和超参数；步骤S24、提取各子网的a个水资源供给、b个水灾害保安和c个水生态健康的特征值分别输入优化后的深度强化学习模型获得子网评价指标权重，用以配置各自的子网水资源-生态环境-经济社会协同状态评价模型参数，提取并输入各子网评价指标值到各自的子网水资源-生态环境-经济社会协同状态评价模型得到各子网状态综合评价结果；所述步骤S23进一步为：步骤S23a、对现有的子网，基于其a+b+c个特征值采用专家打分法确定子网各个评价指标权重；步骤S23b、训练深度强化学习模型，建立各子网的a+b+c个特征值与子网评价指标权重的映射关系；步骤S23c、以深度强化学习模型模拟结果与专家打分结果累计误差最小为目标函数，构建模型的参数和超参数优化模型，求解模型获得最优参数和超参数方案；所述步骤S3进一步为：步骤S31、分别对各子网的特征值和评价指标值进行正反向排序，得到每个子网的属性正向和逆向排序，依次对每个子网正向排序筛选出其它子网的逆向排序与所选子网正向排序属性一致的作为联网方案，得到可行联网方案集；步骤S32、对每个可行联网方案，构建互补性指标，计算可行联网方案中所有子网的匹配程度，并设定匹配度阈值，依次计算所有可行联网方案中每个子网之间的匹配程度，将匹配程度大于匹配度阈值的可行联网方案提取出来得到匹配联网方案集；步骤S33、计算每个匹配联网方案的工程建设成本，将匹配联网方案输入预构建的优化调度模型，计算得到每个联网方案对应的最优调度模式与子网联网效益，并按最优调度模式计算调度成本；所述步骤S33进一步为：步骤S33a、构建优化调度模型；步骤S33b、计算匹配联网方案集中的每一个联网方案的工程成本；步骤S33c、将匹配联网方案输入优化调度模型，得到最优调度模式，按最优调度模式计算每个匹配联网方案的调度成本，同时计算各个联网方案优化调度后的子网联网效益，得到各个子网综合评价的提升值。

百度查询： 水利部水利水电规划设计总院 水网系统联网方法及系统