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专利名称：一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410593665.1

专利申请（专利权）人：扬州大学,南京斯比特电子开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：江苏省扬州市大学南路88号

专利发明（设计）人：范明杰,陆伟刚,向路遥

专利摘要：本发明涉及水利信息监测与控制的技术领域，公开了一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，包括用于电源控制和供电的供电模块，用于采集和传输水利信息的数据采集模块，用于对水利信息进行处理的数据处理模块，用于对水利系统进行监测和预测的数据监测模块，用于接收控制补偿和控制系统设备的自动控制模块，用于远程配置参数和远程管理设备的通讯模块，用于展示水利系统的运行状态和数据变化的人机交互模块，减少人工干预，提高系统的智能化和自动化，水资源利用效率。

主权利要求：
1.一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，包括：供电模块，包括用于为系统设备供电的电池单元，用于在主电源故障作为备用供电的备用电源单元，用于确保供电稳定和保护供电安全的安全防护单元；
数据采集模块，包括用于采集水利系统信息的传感器单元，用于备份和恢复数据的储存器单元，用于确保数据在传输和存储过程中的安全性和完整性的数据防护单元；
数据处理模块，包括用于接收原始数据的数据接收单元，用于对原始数据进行解析和格式化的数据管理单元，用于解析和格式化后的数据进行数据清洗的数据处理单元；
数据监测模块，包括用于提取水利信息特征值的特征提取单元，用于监测和分析水利信息的监控单元，用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；
所述特征提取单元用于提取水利信息特征值并建立水利信息属性集；
所述水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，通过建立水利信息属性集作为基础数据进行卷积运算，由于水位信息和流量信息以及温度信息均为一维时序数据，故设置卷积核为一维向量，所述卷积运算表达式如下所示：其中，f(x)为第n层的输出， 为第n层的第i个通道卷积核的权重， 表示第n?1层的第i个通道输入的水位信息数据， 表示第n层的第i个通道偏置系数，n表示第n层；
通过激活函数对卷积计算输出的数据进行激活，通过非线性运算将卷积计算数据的水利数据进行非线性化，使结果近似等于非线性函数值，进而拟合水位信息、流量信息和温度信息，激活函数表达式如下所示：其中，T(x)为激活函数表达式，e为指数常数，f(x)为输入的卷积计算后的水位信息数据；
若x大于等于0则激活函数正常运行输出为T(x)，若x小于0则激活函数处于休眠状态，即无数据产生和采集，系统出现关闭或故障情况；
所述激活函数非线性拟合后的水利信息数据通过特征筛选对拟合后的特征数据进行进一步处理，防止过拟合现象的同时通过压缩特征维度减少计算量，能对水利信息的监测进行快速反应；
最大特征筛选表达式如下所示：
G(x)＝max(m?1)γ+1＜t＜mγ{Tn(μ,t)(x)}其中，G(x)为特征筛选输出值，max{}为最大特征筛。琺为第m个神经元的输出值取1,
2,3，...，γ取特征筛选函数最大值，t为第t个神经元的输入值取1,2,3，...，Tn(μ,t)(x)为第n层非线性拟合后的水利信息第μ个通道第t个神经元的输入值；
所述最大特征筛选即通过将非线性拟合后的水利信息输出至神经元的感知区域，通过神经元感知区域进行特征值筛。詈笫涑鏊畔⒅刑卣髦档淖畲笾担
用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；
所述监控单元通过接收卷积计算后的水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，进行实际数据输出，表达式如下所示：其中，fmin(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最小值，fmax(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最大值，y为水利信息实际数据，z为水利数据预测值；
通过损失函数确保预测值接近实际值，进而实现水利信息的监测和预测的目标，损失函数表达式如下所示：其中，S(x)为预测函数输出值，y为水利信息实际检测值，z为水利信息预测值，q为实际样本数量取任意值，p为计数值取1,2,3，...；
自动控制模块，包括用于接收实际值与预测值差值补偿的控制补偿单元，用于控制水利系统设备的控制单元；
通讯模块，用于远程配置参数和远程管理设备；
人机交互模块，用于展示水利系统的运行状态和数据变化。
2.根据权利要求1所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，其特征在于：所述电池单元采用多种供电方式；
进一步的，备用电源单元用于电池备份，确保设备可以持续运行并保存数据；
所述安全防护单元包括过载保护和短路保护确保设备在异常情况下不会损坏，同时保护供电系统的安全。
3.根据权利要求2所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，其特征在于：所述传感器单元包括水位传感器、流量传感器、温度传感器；
所述水利系统的各项参数包括水位信息、流量信息、温度信息和设备关键位置电量信息；
所述储存器单元配备适量的存储器以备份和恢复数据；
所述数据防护单元实现数据加密和安全认证功能。
4.根据权利要求3所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，其特征在于：所述数据接收单元接收来自数据采集模块的原始数据；
所述数据管理单元用于对原始数据进行解析和格式化；
所述数据处理单元将解析后的数据存储到数据库和文件系统中，并建立数据管理机制，包括数据存储结构设计、数据清洗和归档。
5.根据权利要求4所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，其特征在于：所述控制补偿单元用于接收实际值与预测值，并通过计算二者之间的差值，进而对水利信息进行补偿；
所述控制单元控制设备包括自动调节阀门、泵站、水泵和排水阀门；
通过传输天线进行远程配置参数和远程管理设备，包括远程登录、远程配置和远程升级。
6.根据权利要求5所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，其特征在于：所述人机交互模块通过设计用户友好的界面，提供数据查询、监控和控制功能，以图表、地图形式直观展示水利系统的运行状态和数据变化；
所述人机交互模块设计异常监测功能，及时发现并记录传感器故障或异常数据，并发送报警通知给相关人员。
7.一种水利信息自动化控制设备，包括：基于权利要求1?6中任一项所述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统实现，其特征在于：包括：控制箱(1)、传感器(2)和执行器(3)；
所述控制箱(1)包括传输天线(4)、控制箱箱体(5)、配电单元(6)、开关电源(7)、检修门(8)、数据采集器(9)、控制器(10)、通信设备(11)、蓄电池保护隔板(12)、蓄电池(13)、人机界面(14)、散热孔(15)；
所述传输天线(4)位于所述控制箱(1)最上部，用于进行远程配置参数和远程管理设备；
所述控制箱箱体(5)为所述控制箱(1)的外壳；
所述检修门(8)位于所述控制箱箱体(5)左侧；
所述人机界面(14)位于所述控制箱箱体(5)正面上方；
所述散热孔(15)位于所述控制箱箱体(5)正面下方，即人机界面(14)下侧；
所述配电单元(6)位于所述控制箱(1)内部最上层，用于供电配电，控制水利控制系统的供电；
所述开关电源(7)位于所述控制箱(1)内部第二层，所述配电单元(6)下方，用于控制电源开关；
所述数据采集器(9)位于所述控制箱(1)内部第三层，所述开关电源(7)的下方，所述数据采集器(9)与所述传感器(2)相连；
所述控制器(10)位于所述控制箱(1)内部第四层，所述数据采集器(9)下方，所述控制器(10)与所述执行器(3)相连；
所述通信设备(11)位于所述控制箱(1)内部第五层，所述控制器(10)下方，所述通信设备(11)连接所述传输天线(4)；
所述蓄电池保护隔板(12)位于所述通信设备(11)和所述蓄电池(13)之间。
8.一种计算机设备，其特征在于：包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如权利要求7中所述的一种水利信息自动化控制设备。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被执行时，实现如权利要求7中所述的一种水利信息自动化控制设备。 说明书 : 一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统技术领域[0001] 本发明涉及水利信息监测与控制的技术领域，公开了一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统。背景技术[0002] 水利信息监测控制系统在数据集成、实时性、安全性、智能化程度和灾害应对能力等方面都还有提升空间，首先对于不同地区或机构开发的水利信息控制系统可能采用不同的技术标准和平台，导致系统之间的兼容性和互操作性问题，其次水利信息控制系统通常需要通过网络进行数据传输和远程控制，但网络通信安全性不足可能存在数据泄露或篡改的风险，最重要的是水利信息控制系统涉及大量数据的采集、传输和处理，但数据质量可能受到环境因素、传感器故障等影响，存在数据不准确或不完整的情况，部分水利信息控制系统在数据分析和决策支持方面缺乏智能化技术的应用，无法实现对数据的深度挖掘和智能化处理，在面对突发水灾、干旱等紧急情况时，部分水利信息控制系统可能缺乏健全的应急响应机制和灾害预警系统，影响应对能力。[0003] 例如现有的公开号为CN116661338A的专利，本发明公开了一种用于水利信息化的远程控制系统，包括服务器，用于接收当前水利信息并将水利信息传送到管理员终端和用户终端；与主控制器电性连接的水利信息传感模块、显示模块、数据处理模块、警报模块、远程通讯模块，所述水利信息传感模块用于传感水利信息，所述警报模块用于当水利状况处于临界保护状态时，播报当前状态对应的提示语音，提示监测人员，所述数据处理模块用于对水利信息传感模块的水利信息进行数据处理并传输给主控制器，所述远程通讯模块用于所述主控制器向所述服务器上传当前水利状态信息。本发明不仅稳定性高，而且自动性和准确性得到大的提升。[0004] 但是上述专利中存在：监测信息单一，无法满足水利多元数据的控制，自主决策能力不足，远程通讯模块功能单一，安全性低，数据驱动决策无法提供权珉阿和准确的依据，进而导致系统可靠性和稳定性很低，自适应调节能力弱，无法自主应对紧急情况，后续优化升级接口未留出，可延展性较差。发明内容[0005] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的：，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。[0006] 为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，包括：[0007] 供电模块，包括用于为系统设备供电的电池单元，用于在主电源故障作为备用供电的备用电源单元，用于确保供电稳定和保护供电安全的安全防护单元；[0008] 数据采集模块，包括用于采集水利系统信息的传感器单元，用于备份和恢复数据的储存器单元，用于确保数据在传输和存储过程中的安全性和完整性的数据防护单元；[0009] 数据处理模块，包括用于接收原始数据的数据接收单元，用于对原始数据进行解析和格式化的数据管理单元，用于解析和格式化后的数据进行数据清洗的数据处理单元；[0010] 数据监测模块，包括用于提取水利信息特征值的特征提取单元，用于监测和分析水利信息的监控单元，用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；[0011] 自动控制模块，包括用于接收实际值与预测值差值补偿的控制补偿单元，用于控制水利系统设备的控制单元；[0012] 通讯模块，用于远程配置参数和远程管理设备；[0013] 人机交互模块，用于展示水利系统的运行状态和数据变化。[0014] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0015] 所述电池单元采用多种供电方式；[0016] 进一步的，备用电源单元用于电池备份，确保设备可以持续运行并保存数据。[0017] 所述安全防护单元包括过载保护和短路保护确保设备在异常情况下不会损坏，同时保护供电系统的安全。[0018] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0019] 所述传感器单元包括水位传感器、流量传感器、温度传感器等；[0020] 所述水利系统的各项参数包括水位信息、流量信息、温度信息和设备关键位置电量信息；[0021] 所述储存器单元配备适量的存储器以备份和恢复数据；[0022] 所述数据防护单元实现数据加密和安全认证功能。[0023] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0024] 所述数据接收单元接收来自数据采集模块的原始数据；[0025] 所述数据管理单元用于对原始数据进行解析和格式化；[0026] 所述数据处理单元将解析后的数据存储到数据库和文件系统中，并建立数据管理机制，包括数据存储结构设计、数据清洗和归档。[0027] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0028] 所述特征提取单元用于提取水利信息特征值并建立水利信息属性集；[0029] 所述水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，通过建立水利信息属性集作为基础数据进行卷积运算，由于水位信息和流量信息以及温度信息均为一维时序数据，故设置卷积核为一维向量，所述卷积计算表达式如下所示：[0030][0031] 其中，f(x)为第n层的输出， 为第n层的第i个通道卷积核的权重， 表示第n?1层的第i个通道输入的水位信息数据， 表示第n层的第i个通道偏置系数，n表示第n层；[0032] 通过所述激活函数对卷积计算输出的数据进行激活，通过非线性运算将卷积计算数据的水利数据进行非线性化，使结果近似等于非线性函数值，进而拟合水位信息、流量信息和温度信息，激活函数表达式如下所示：[0033][0034] 其中，T(x)为激活函数表达式，e为指数常数，f(x)为输入的卷积计算后的水位信息数据；[0035] 若x大于等于0则激活函数正常运行输出为T(x)，若x小于0则激活函数处于休眠状态，即无数据产生和采集，系统出现关闭或故障情况；[0036] 所述激活函数非线性拟合后的水利信息数据通过特征筛选对拟合后的特征数据进行进一步处理，防止过拟合现象的同时通过压缩特征维度减少计算量，能对水利信息的监测进行快速反应；[0037] 所述最大特征筛选表达式如下所示：[0038] G(x)＝max(m?1)γ+1＜t＜mγ{Tn(μ,t)(x)}[0039] 其中，G(x)为特征筛选输出值，max{}为最大特征筛。琺为第m个神经元的输出值取1,2,3，...，γ取特征筛选函数最大值，t为第t个神经元的输入值取1,2,3，...，Tn(μ,t)(x)为第n层非线性拟合后的水利信息第μ个通道第t个神经元的输入值。[0040] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0041] 所述最大特征筛选即通过将非线性拟合后的水利信息输出至神经元的感知区域，通过神经元感知区域进行特征值筛。詈笫涑鏊畔⒅刑卣髦档淖畲笾担籟0042] 用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；[0043] 所述监控单元通过接收卷积计算后的水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，进行实际数据输出，表达式如下所示：[0044][0045] 其中，fmin(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最小值，fmax(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最大值，y为水利信息实际数据，z为水利数据预测值；[0046] 通过损失函数确保预测值接近实际值，进而实现水利信息的监测和预测的目标，损失函数表达式如下所示：[0047][0048] 其中，S(x)为预测函数输出值，y为水利信息实际检测值，z为水利信息预测值，q为实际样本数量取任意值，p为计数值取1,2,3，...。[0049] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0050] 所述控制补偿单元用于接收实际值与预测值，并通过计算二者之间的差值，进而对水利信息进行补偿；[0051] 所述控制单元控制设备包括自动调节阀门、泵站、水泵和排水阀门；[0052] 通过传输天线进行远程配置参数和远程管理设备，包括远程登录、远程配置和远程升级。[0053] 作为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的一种优选方案，其中：[0054] 所述人机交互模块通过设计用户友好的界面，提供数据查询、监控和控制功能，以图表、地图等形式直观展示水利系统的运行状态和数据变化；[0055] 所述人机交互模块设计异常监测功能，及时发现并记录传感器故障或异常数据，并发送报警通知给相关人员。[0056] 一种水利信息自动化控制设备，包括：[0057] 控制箱(1)、传感器(2)和执行器(3)；[0058] 所述控制箱(1)包括传输天线(4)、控制箱箱体(5)、配电单元(6)、开关电源(7)、检修门(8)、数据采集器(9)、控制器(10)、通信设备(11)、蓄电池保护隔板(12)、蓄电池(13)、人机界面(14)、散热孔(15)；[0059] 所述传输天线(4)位于所述控制箱(1)最上部，用于进行远程配置参数和远程管理设备；[0060] 所述控制箱箱体(5)为所述控制箱(1)的外壳；[0061] 所述检修门(8)位于所述控制箱箱体(5)左侧；[0062] 所述人机界面(14)位于所述控制箱箱体(5)正面上方；[0063] 所述散热孔(15)位于所述控制箱箱体(5)正面下方，即人机界面(14)下侧；[0064] 所述配电单元(6)位于所述控制箱(1)内部最上层，用于供电配电，控制水利控制系统的供电；[0065] 所述开关电源(7)位于所述控制箱(1)内部第二层，所述配电单元(6)下方，用于控制电源开关；[0066] 所述数据采集器(9)位于所述控制箱(1)内部第三层，所述开关电源(7)的下方，所述数据采集器(9)与所述传感器(2)相连；[0067] 所述控制器(10)位于所述控制箱(1)内部第四层，所述数据采集器(9)下方，所述控制器(10)与所述执行器(3)相连；[0068] 所述通信设备(11)位于所述控制箱(1)内部第五层，所述控制器(10)下方，所述通信设备(11)连接所述传输天线(4)；[0069] 所述蓄电池保护隔板(12)位于所述通信设备(11)和所述蓄电池(13)之间；[0070] 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时，实现一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统。[0071] 一种计算机设备，包括：存储器，用于存储指令；[0072] 处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统。[0073] 本发明的有益效果：[0074] 本发明可以从大量的实时数据中学习和优化水利系统的运行策略，实现智能决策和优化调度，提高水资源的利用效率和系统运行的稳定性，同时通过分析历史数据和实时数据，可以预测水利系统的未来状态和趋势，优化系统的运行参数，减少浪费和损失，提高水资源利用效率。[0075] 本发明可以根据环境变化和系统需求自适应调节控制参数，实现对水利系统的实时监控和调节，提高系统的适应性和灵活性。[0076] 本发明通过分析数据异常模式和特征，实现对系统故障的及时诊断和预警，减少设备损坏和停机时间，提高系统的可靠性和稳定性，提高系统的安全性和抗攻击能力。附图说明[0077] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。[0078] 其中：[0079] 图1为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的系统组成图；[0080] 图2为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的卷积计算流程图；[0081] 图3为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的整体结构图；[0082] 图4为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的控制箱内部结构图；[0083] 图5为本发明一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统的水流量信息损失率校正仿真图；[0084] 图中：1、控制箱；2、传感器；3、执行器；4、传输天线；5、控制箱箱体；6、配电单元；7、开关电源；8、检修门；9、数据采集器；10、控制器；11、通信设备；12、蓄电池保护隔板；13、蓄电池；14、人机界面；15、散热孔。具体实施方式[0085] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。[0086] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。[0087] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。[0088] 实施例一：[0089] 如图1所示，一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统，包括：[0090] 供电模块，包括用于为系统设备供电的电池单元，用于在主电源故障作为备用供电的备用电源单元，用于确保供电稳定和保护供电安全的安全防护单元；[0091] 其中，电池单元采用多种供电方式如交流电源、直流电源、太阳能等，以适应不同场景下的供电需求；[0092] 进一步的，备用电源单元用于电池备份，以应对主电源故障或突发停电情况，确保设备可以持续运行并保存数据。[0093] 进一步的，安全防护单元包括过载保护和短路保护确保设备在异常情况下不会损坏，同时保护供电系统的安全，防雷保护防止雷击对设备和供电系统造成损坏；[0094] 数据采集模块，包括用于采集水利系统信息的传感器单元，用于备份和恢复数据的储存器单元，用于确保数据在传输和存储过程中的安全性和完整性的数据防护单元；[0095] 其中，传感器单元设计适配不同类型传感器的接口，包括水位传感器、流量传感器、温度传感器等，以实时监测水利系统的各项参数；[0096] 其中，水利系统的各项参数包括水位信息、流量信息、温度信息和设备关键位置电量信息；[0097] 进一步的，储存器单元配备适量的存储器，如闪存或SD卡，用于存储历史数据和配置信息，以备份和恢复数据；[0098] 进一步的，数据防护单元实现数据加密和安全认证功能，确保数据在传输和存储过程中的安全性和完整性，防止数据泄露和篡改。[0099] 数据处理模块，包括用于接收原始数据的数据接收单元，用于对原始数据进行解析和格式化的数据管理单元，用于解析和格式化后的数据进行数据清洗的数据处理单元；[0100] 其中，数据接收单元接收来自数据采集模块的原始数据；[0101] 进一步的，数据管理单元用于对原始数据进行解析和格式化，确保数据的可读性和统一性；[0102] 进一步的，数据处理单元将解析后的数据存储到数据库或文件系统中，并建立合适的数据管理机制，包括数据存储结构设计、数据清洗和归档等。[0103] 数据监测模块，包括用于提取水利信息特征值的特征提取单元，用于监测和分析水利信息的监控单元，用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；[0104] 其中，特征提取单元用于提取水利信息特征值并建立水利信息属性集；[0105] 进一步的，水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，通过建立水利信息属性集作为基础数据进行卷积运算，由于水位信息和流量信息以及温度信息均为一维时序数据，故设置卷积核为一维向量，如图2所示，卷积计算表达式如下所示：[0106][0107] 其中，f(x)为第n层的输出， 为第n层的第i个通道卷积核的权重， 表示第n?1层的第i个通道输入的水位信息数据， 表示第n层的第i个通道偏置系数，n表示第n层；[0108] 图2中白色圆圈表示卷积计算；[0109] 进一步的，卷积核本质也为特征提取函数；[0110] 通过激活函数对卷积计算输出的数据进行激活，通过非线性运算将卷积计算数据的水利数据进行非线性化，使结果近似等于非线性函数值，进而拟合水位信息、流量信息和温度信息，激活函数表达式如下所示：[0111][0112] 其中，T(x)为激活函数表达式，e为指数常数，f(x)为输入的卷积计算后的水位信息数据；[0113] 进一步的，若x大于等于0则激活函数正常运行输出为T(x)，若x小于0则激活函数处于休眠状态，即无数据产生和采集，系统出现关闭或故障情况；[0114] 激活函数非线性拟合后的水利信息数据通过特征筛选对拟合后的特征数据进行进一步处理，防止过拟合现象的同时通过压缩特征维度减少计算量，能对水利信息的监测进行快速反应；[0115] 最大特征筛选表达式如下所示：[0116] G(x)＝max(m?1)γ+1＜t＜mγ{Tn(μ,t)(x)}[0117] 其中，G(x)为特征筛选输出值，max{}为最大特征筛。琺为第m个神经元的输出值取1,2,3，...，γ取特征筛选函数最大值，t为第t个神经元的输入值取1,2,3，...，Tn(μ,t)(x)为第n层非线性拟合后的水利信息第μ个通道第t个神经元的输入值；[0118] 进一步的，最大特征筛选即通过将非线性拟合后的水利信息输出至神经元的感知区域，通过神经元感知区域进行特征值筛。詈笫涑鏊畔⒅刑卣髦档淖畲笾担籟0119] 用于预测水利信息并进行诊断和预警的预测单元；[0120] 其中，监控单元通过接收卷积计算后的水利信息包括水位信息、流量信息和温度信息，进行实际数据输出，表达式如下所示：[0121][0122] 其中，fmin(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最小值，fmax(x)为水利信息中水位信息、流量信息和温度信息的最大值，y为水利信息实际数据，z为水利数据预测值；[0123] 通过损失函数确保预测值接近实际值，进而实现水利信息的监测和预测的目标，损失函数表达式如下所示：[0124][0125] 其中，S(x)为预测函数输出值，y为水利信息实际检测值，z为水利信息预测值，q为实际样本数量取任意值，p为计数值取1,2,3，...；[0126] 如图5所示，对水利信息中的流量信息损失率进行校正结果仿真图；[0127] 自动控制模块，包括用于接收实际值与预测值差值补偿的控制补偿单元，用于控制水利系统设备的控制单元；[0128] 其中控制补偿单元用于接收实际值与预测值，并通过计算二者之间的差值，进而对水利信息进行补偿，如控制阀门开关和阀门开放大。谜究诺龋籟0129] 进一步的，控制单元控制设备包括自动调节阀门、泵站、水泵和排水阀门等设备；[0130] 控制单元用于接收控制指令并下发受控设备；[0131] 通讯模块，用于远程配置参数和远程管理设备；[0132] 其中，通过传输天线进行远程配置参数和远程管理设备，并且通讯模块支持远程访问和管理功能，包括远程登录、远程配置和远程升级等，提高设备的灵活性和可维护性；[0133] 人机交互模块，用于展示水利系统的运行状态和数据变化；[0134] 其中，人机交互模块通过设计用户友好的界面，提供数据查询、监控和控制功能，以图表、地图等形式直观展示水利系统的运行状态和数据变化；[0135] 进一步的，人机交互模块设计异常监测功能，及时发现并记录传感器故障或异常数据，并发送报警通知给相关人员。[0136] 实施例二：[0137] 如图3所示，一种水利信息自动化控制设备，包括：[0138] 控制箱1、传感器2和执行器3；[0139] 其中，如图4所示，控制箱1包括传输天线4、控制箱箱体5、配电单元6、开关电源7、检修门8、数据采集器9、控制器10、通信设备11、蓄电池保护隔板12、蓄电池13、人机界面14、散热孔15；[0140] 进一步的，传输天线4位于控制箱1最上部，用于进行远程配置参数和远程管理设备；[0141] 控制箱箱体5为控制箱1的外壳，用于保护内部单元结构；[0142] 检修门8位于控制箱箱体5左侧，用于检修控制箱1内部各单元和各模块；[0143] 人机界面14位于控制箱箱体5正面上方，用于提供数据查询、监控和控制功能，以图表、地图等形式直观展示水利系统的运行状态和数据变化；[0144] 散热孔15位于控制箱箱体5正面下方，即人机界面14下侧，用于散热控制箱1内部热量；[0145] 配电单元6位于控制箱1内部最上层，用于供电配电，控制水利控制系统的供电；[0146] 开关电源7位于控制箱1内部第二层，配电单元6下方，用于控制电源开关；[0147] 数据采集器9位于控制箱1内部第三层，开关电源7的下方，与传感器2相连，用于采集水利信息；[0148] 控制器10位于控制箱1内部第四层，数据采集器9下方，与执行器3相连，用于接收控制指令并且控制信息采集和阀门、泵站、水泵和排水阀门等设备；[0149] 通信设备11位于控制箱1内部第五层，控制器10下方，用于连接传输天线4，进行信息通信和内部数据交互传输；[0150] 蓄电池保护隔板12位于通信设备11和蓄电池13之间，用于保护电源和通信设备产生静电，防止摩擦损坏蓄电池13；[0151] 实施例三：[0152] 本实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器用于存储指令，处理器用于执行该指令，使得设备执行实现上述一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统。[0153] 实施例四：[0154] 一种计算机可读存储介质，其上存储有可擦写的计算机程序；[0155] 当计算机程序在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行上述的一种水利信息自动化控制设备及安全化控制系统。[0156] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了两个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。[0157] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。[0158] 应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。[0159] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

专利地区：江苏

专利申请日期：2024-05-14

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118466416B