[发明专利]一种水利工程大坝泄洪溶解气体过饱和预警调控系统

权利要求书

1.一种水利工程大坝泄洪溶解气体过饱和预警调控系统，其特征在于，包括泄洪本体数字模块、泄洪数字孪生模块、数据交互预测模块与预警保护模块；

所述泄洪本体数字模块，用于获取与目标水坝泄洪过程相关的多尺度数据，包括泄洪流域数据单元、泄洪影响因子单元与流域理化监测单元；

其中，所述泄洪流域数据单元，用于获取所述目标水坝泄洪所涉及的现实流域数据，包括所述目标水坝下游流域的地形数据、干支流交汇数据、干支流流量数据、障碍物数据以及所述目标水坝的基础工程数据；

所述泄洪影响因子单元，用于确定所述目标水坝泄洪过程相关的影响因子数据，包括泄洪调度方式因子、环境因子与水质理化参数因子；

所述流域理化监测单元，用于探测所述目标水坝下游流域中水体的多维理化性质数据；

所述多尺度数据包括所述现实流域数据、所述影响因子数据与所述多维理化性质数据；

所述泄洪数字孪生模块，用于根据所述多尺度数据构建与所述目标水坝泄洪过程相应的泄洪数字孪生体，包括水坝数字孪生单元与下游流域数字孪生单元；

其中，所述水坝数字孪生单元，用于根据所述基础工程数据与所述泄洪调度方式因子构建水坝数字孪生体；

所述下游流域数字孪生单元，用于根据下游流域的所述地形数据、所述干支流交汇数据、所述干支流流量数据以及所述障碍物数据构建下游流域数字孪生体；

所述泄洪数字孪生体包括所述水坝数字孪生体与所述下游流域数字孪生体；

所述数据交互预测模块，用于对所述泄洪本体数字模块与所述泄洪数字孪生模块进行数据镜像交互，并基于所述泄洪数字孪生体对溶解气体过饱和状态进行预测，包括数据交互单元、机器学习单元与智能预测单元；

其中，所述数据交互单元，用于接收、存储和处理所述多尺度数据，根据所述多尺度数据对所述泄洪数字孪生体进行实时数字同步，并基于所述泄洪数字孪生体构建气体过饱和预测模型；

所述机器学习单元，用于以所述多维理化性质数据为训练数据进行学习训练，确定水体生物耐受区间与气体过饱和程度的耐受关系函数；

所述智能预测单元，用于利用所述气体过饱和预测模型对所述下游流域中溶解气体过饱和状态进行预测，包括饱和程度预测模组与饱和衰减预测模组；

所述预警保护模块，用于根据所述智能预测单元所预测的所述溶解气体过饱和状态生成预警信息，并基于所述耐受关系函数对所述下游流域的水体生物进行保护性调度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流域理化监测单元包括水下滑翔检测装置与多个断面观测装置；

所述水下滑翔检测装置，用于检测所述下游流域中不同检测位置不同水深处的鱼类生活信息与过饱和气体浓度，包括仿生滑翔主体以及搭载在所述仿生滑翔主体上的超声传感器、水下成像仪与水质多参数分析仪；

多个所述断面观测装置设置在所述下游流域中的多个关键断面，用于测定相应所述关键断面处的所述气体过饱和程度；

所述超声传感器用于探测所述下游流域中的多种鱼类，所述水下成像仪用于捕捉并识别确定多种鱼类的生活行为数据，所述水质多参数分析仪用于监测分析所处水体中过饱和气体浓度数据、水温数据与水深数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水下滑翔检测装置在水体中垂向运动轨迹为：

其中，表示所述水下滑翔检测装置在水体中的运动垂向深度，为垂向伸展系数，表示监测位置，为流向监测系数，为不确定系数。