一种建筑工程排水智能控制系统与控制方法

本发明涉及排水监测，更具体地说，本发明涉及一种建筑工程排水智能控制系统与控制方法。

背景技术：

1、水电站属于建筑工程的一种，水电站的水库通常包括底部排水系统，通过底部排水系统进行沉积物管理的底部排水，底部排水系统位于水库底部，用于从底部释放水，以便清除沉积物和进行深层水的排放。

2、在传统的水库管理实践中，底部排水系统的控制主要依靠人工监测和经验判断来执行，这种方法在响应速度和精准性上存在限制，特别是在面对紧急情况或需要快速决策的情况下，没有对底部排水系统的运行状态进行提前预警，从而不能提前对底部排水系统的排水过程进行控制，造成无法及时发现和响应排水系统的异常状况，如阀门故障、管道堵塞等问题，可能突然增加水库在底部排水过程的安全风险。

3、为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种建筑工程排水智能控制系统与控制方法以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种建筑工程排水智能控制方法，包括如下步骤：

4、s1：在启动底部排水之前：监测水库的当前水位数据；评估底部排水系统的阀门的近期动作完成情况；

5、s2：根据水库的当前水位数据和底部排水系统的阀门的近期动作完成情况，判断是否可以启动底部排水；

6、s3：当启动底部排水后，对水库中沉积物携带量和分布进行熵值分析，评估底部排水时沉积物排出过程的隐患程度；

7、s4：对水库的当前水位数据对水位的变化趋势进行分析，评估水位变化趋势的稳定程度；

8、s5：对水库的下游水流进行监测，评估底部排水的排水持续风险程度；

9、s6：通过对底部排水时沉积物排出过程的隐患程度、水位变化趋势的稳定程度以及底部排水的排水持续风险程度进行综合分析，对底部排水的安全风险进行预警，并对底部排水系统进行控制。

10、在一个优选的实施方式中，在s1中，监测水库的当前水位数据，具体为：连续监测水库的当前水位；

11、评估底部排水系统的阀门的近期动作完成情况，具体为：

12、获取底部排水系统的阀门对应的最靠近实时时间的多个执行动作，获取每个执行动作对应的完成时间长度，获取每个执行动作对应的预期完成时间长度；

13、将执行动作中完成时间长度大于预期完成时间长度的执行动作标记为风险执行动作，对于风险执行动作的完成时间长度超出预期完成时间长度的程度进行分析，计算排水阀门健康风险指数，其表达式为：其中，pfjx为排水阀门健康风险指数，n为获取的最靠近实时时间的执行动作中风险执行动作的数量，n为获取的最靠近实时时间的执行动作的数量，i为风险执行动作对应的编号，i＝1、2、3、......、n，i为自然数，sjti为第i个风险执行动作对应的完成时间长度，yqti为第i个风险执行动作对应的预期完成时间长度。

14、在一个优选的实施方式中，在s2中，具体为：

15、获取水库的安全水位上限和安全水位下限；

16、设定排水阀门健康风险阈值；将排水阀门健康风险指数与排水阀门健康风险阈值进行比较：

17、当排水阀门健康风险指数大于排水阀门健康风险阈值时，则判定底部排水系统的阀门动作完成情况存在较高风险；当排水阀门健康风险指数小于等于排水阀门健康风险阈值时，则判定底部排水系统的阀门动作完成情况正常；

18、当底部排水系统的阀门动作完成情况正常，且水库的当前水位大于安全水位下限时，可以启动底部排水；反之，不可以启动底部排水。

19、在一个优选的实施方式中，在s3中，具体为：

20、收集水库中沉积物的携带量和分布数据，水库中沉积物的携带量和分布数据包括沉积物浓度、水流速度与方向以及沉积物粒径；

21、对收集的水库中沉积物的携带量和分布数据进行预处理；

22、分析沉积物在水库中的空间分布熵：h(s)＝-∑p(s)logp(s)；其中，h(s)为沉积物在水库中的空间分布熵，p(s)是在特定空间区域s中测得的沉积物分布的概率，选择水库的底部区域为特定空间区域s；

23、计算沉积物浓度和粒径的联合熵：其中，h(x，y)是沉积物浓度和粒径的联合熵，p(x,y)是沉积物浓度x和沉积物浓度粒径y同时出现的概率；

24、将h(s)和h(x，y)进行无量纲化处理，将无量纲化处理后的h(s)和h(x，y)进行加权求和，计算得到底排熵评价指数。

25、在一个优选的实施方式中，在s4中，具体为：

26、设定排放速度监测区间，排放速度监测区间是实时监测区间；

27、在排放速度监测区间均匀设置多个时刻点，获取每个时刻点对应的底部排水出口的水流排放速度，并获取时刻点对应的底部排水系统预设的排放速度；

28、对排放速度监测区间内时刻点对应的底部排水出口的水流排放速度和底部排水系统预设的排放速度的偏离程度进行分析，计算底部排放速度风险指数，其表达式为：其中，dffz为底部排放速度风险指数，k为排放速度监测区间内时刻点的数量，w为排放速度监测区间内时刻点的编号，w＝1、2、3、......、k，w为正整数，dvw为第w个时刻点对应的底部排水出口的水流排放速度，ydvw为第w个时刻点对应的底部排水系统预设的排放速度。

29、在一个优选的实施方式中，在s5中，具体为：

30、划定水库下游区域，水库下游区域包括近水库区域和远水库区域；

31、设定近水库区域的水位阈值；实时监测近水库区域的水位；

32、当近水库区域的水位大于等于近水库区域的水位阈值时，则判定生成排水危险信号；

33、当近水库区域的水位小于近水库区域的水位阈值时，则判定生成远水库区域水位分析信号，根据生成的远水库区域水位分析信号，计算远水库区域对应的水位安全比：

34、设定远水库区域的安全水位范围；

35、远水库区域对应的水位安全比为远水库区域的水位在远水库区域的安全水位范围的时间长度与总监测时间的比值。

36、在一个优选的实施方式中，在s6中，具体为：

37、将底排熵评价指数、底部排放速度风险指数以及远水库区域对应的水位安全比进行归一化处理，将归一化处理后的底排熵评价指数、底部排放速度风险指数以及远水库区域对应的水位安全比分别赋予预设比例系数后，计算底排风险预警系数，通过底排风险预警系数对底部排水的安全风险进行预警；

38、设定底排风险预警阈值；将底排风险预警系数与底排风险预警阈值进行比较：

39、当底排风险预警系数大于底排风险预警阈值，则判定生成底排风险预警信号；此时的控制策略包括立即通知、暂停排水操作、数据复核和分析以及采取应急措施；

40、当底排风险预警系数小于等于底排风险预警阈值，则判定生成底排风险正常信号，无需采取措施。

41、另一方面，本发明提供一种建筑工程排水智能控制系统，包括启动风险采集模块、启动风险判断模块、沉积熵值分析模块、水位趋势评估模块、下游水流分析模块以及底排安全预警模块；

42、启动风险采集模块：在启动底部排水之前：监测水库的当前水位数据；评估底部排水系统的阀门的近期动作完成情况；

43、启动风险判断模块：根据水库的当前水位数据和底部排水系统的阀门的近期动作完成情况，判断是否可以启动底部排水；

44、沉积熵值分析模块：当启动底部排水后，对水库中沉积物携带量和分布进行熵值分析，评估底部排水时沉积物排出过程的隐患程度；

45、水位趋势评估模块：对水库的当前水位数据对水位的变化趋势进行分析，评估水位变化趋势的稳定程度；

46、下游水流分析模块：对水库的下游水流进行监测，评估底部排水的排水持续风险程度；

47、底排安全预警模块：通过对底部排水时沉积物排出过程的隐患程度、水位变化趋势的稳定程度以及底部排水的排水持续风险程度进行综合分析，对底部排水的安全风险进行预警，并对底部排水系统进行控制。

48、本发明一种建筑工程排水智能控制系统与控制方法的技术效果和优点：

49、1、通过实时监测水库水位和底部排水系统的阀门操作状态，能在排水前确保所有条件都符合安全要求，有效预防因阀门故障或不适当的水位条件引起的安全事故。其次，利用熵值分析来评估沉积物的携带量和分布，为排水时机和方法的决策提供科学依据，这有助于避免因沉积物不均匀排放导致的堵塞及其他排水隐患。此外，通过分析水位变化趋势和监测下游水流，能实时评估排水操作的长远影响，确保水库排水活动不会对下游生态系统和水质造成负面影响。

50、2、综合分析沉积物排出隐患、水位稳定性和持续排水风险，可以提前预警潜在的底部排水问题，及时调整操作策略，从而优化排水效果，减少维护成本，延长水库及其相关设施的使用寿命，同时保证下游地区的安全与环境保护。大幅提升了水库管理的自动化和智能化水平，使水库底部排水更加安全。