水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院阮俞理获国家专利权
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龙图腾网获悉水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院申请的专利一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119830776B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510323352.9,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法是由阮俞理;吴南;宁忠瑞;刘翠善;王国庆;鲍振鑫;刘艳丽;谢康设计研发完成,并于2025-03-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法,包括收集水库历史运行特征数据;建立水库泄洪调度模型:以流量匹配、操作简化、操作连续性为优化目标,引入约束条件,求解各类泄洪建筑物的泄洪参数;创建泄洪操作“标签”:将水库水位、入流量与泄洪操作关联;LSTM模型学习泄洪操作规律;模拟验证期泄洪调度:在验证期内模拟不同水库水位和入流量条件下的水库泄洪操作;结合堰孔泄洪流量公式,利用LSTM模型模拟得到最优的泄洪参数并计算泄洪流量。本方法结合优化算法和深度学习技术,使水库调度从传统的规则决策模式转变为数据驱动的智能调度,实现了智能化、精准化和实时化的调度优化。
本发明授权一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法在权利要求书中公布了:1.一种基于LSTM模型的水库泄洪流量模拟计算方法,其特征在于,包括: S1、收集水库历史运行特征数据:具体包括水库水位、入流量、泄洪流量以及泄洪调度相关基础信息,对数据进行预处理,包括数据清洗、剔除异常值和填补缺失数据; S2、建立水库泄洪调度模型:以流量匹配、操作简化和操作连续性为优化目标构建水库泄洪调度模型,结合水库运行特征,引入约束条件,将步骤S1中预处理后的数据代入水库泄洪调度模型中并采用优化算法求解泄洪建筑物的泄洪参数;水库泄洪调度模型的目标函数包括流量匹配、操作简化和操作连续性,各个目标函数公式如下: 流量匹配目标f1:确保模拟的日泄洪流量Qtotal与实测日泄洪流量Qmeasured误差最小: 其中,minimize·表示对一个目标函数进行最小化操作,Qmeasured为实测日泄洪流量,和为泄洪建筑物中第i个泄流堰和第j个泄流孔的闸门状态,开启状态取值为1,关闭状态取值为0;和为泄洪建筑物中第i个泄流堰和第j个泄流孔对应的出流量,i和j分别代表第i个泄流堰和第j个泄流孔,m和n分别代表泄流堰和泄流孔的总数量; 操作简化目标f2:控制每天开启的堰孔数量,当水库具有多个泄流堰孔,开启堰孔数越少则操作越简便,因此定义“堰孔数优化项”如下: 操作连续性目标f3:保证每日泄洪操作的稳定性,以减少频繁的开关操作,通过计算当前计算时段与前一时段堰孔开闭状态的变化值来引入操作连续性优化项: 式中,和分别表示t时刻和t-1时刻第i个泄流堰的开闭状态;和分别表示t时刻和t-1时刻第j个泄流孔的开闭状态; 对步骤S2中流量匹配、操作简化、操作连续性目标函数分别做归一化处理得到 水库泄洪调度模型的最终目标函数f为归一化后的三个目标函数的加权求和表示: 其中,ω1、ω2和ω3是权重系数,用于平衡流量匹配与操作简化、操作连续性目标的相对重要性,根据获得的泄洪调度相关基础信息确定; S3、创建泄洪操作“标签”:基于优化求解的泄洪参数,将水库水位、入流量与泄洪操作关联,构建泄洪操作的“标签”体系,并构建数据集,将数据集划分为率定期和验证期; S4、构建LSTM模型学习泄洪操作规律:在率定期内,以水库水位和入流量为输入,训练LSTM模型,使其学习泄洪操作“标签”与水库调度之间的映射关系; S5、模拟验证期泄洪调度:基于训练完成的LSTM模型,在验证期内模拟不同水库水位和入流量条件下的水库泄洪操作,得到最优泄洪参数; S6、泄洪流量计算:结合堰孔泄洪流量公式,利用步骤S5中得到的最优泄洪参数计算泄洪流量。
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