一种水利测控用水位实时监测采集设备的制作方法

本发明涉及水位监测，具体涉及一种水利测控用水位实时监测采集设备。

背景技术：

1、现代化的水库水位监测系统通常由数据采集传感器、数据传输装置、数据存储系统等组成。传感器采集水位数据，经过必要处理和转换后，由数据传输装置将数据传输到数据存储系统中进行存储和处理。同时，监测系统还可以根据需要对水位数据进行分析，如提取水位变化规律，预测水库水位变化趋势等。

2、为了能够更好、更快速的对水库水位数据开展分析，目前的一种方案是通过水库水位模型来分析，而为了使水库水位模型更加贴合目标水库，能够快速的分析出导致目标水库水位变高的水利特征，现有的一种方式是通过采集水位和若干水利特征的监测数值，将其汇总成一个训练集，由工作人员对该训练集进行数据标注，进而将标注后的训练数据输入到水库水位模型中进行训练得到贴合目标水库的水库水位模型，此种方式固然可以得到贴合目标水库的水库水位模型，然而针对用以进行模型训练的训练数据，并没有对其进行挑选，工作人员需要从庞大的采集数据中对异常数据进行标注，这样将极大地增加工作人员的工作量，进而延缓了水库水位模型训练完成的时间；

3、为了解决上述问题，本发明提出了一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水利测控用水位实时监测采集设备，为了解决现有技术中训练贴合目标水库的水库水位模型的训练数据是由工作人员从庞大的采集数据中对异常数据进行标注得来的，这样将极大地增加工作人员的工作量，进而延缓了水库水位模型训练完成的时间的问题；

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种水利测控用水位实时监测采集设备，包括：

4、水利监测模块，用于对目标水库的水位和若干水利特征进行实时监测并采集其的监测数值；

5、超限告警模块，用于将目标水库实时水位的监测数值和其对应的预设超限告警阈值进行大小比较，将超过预设超限告警阈值的水位监测数值的采集时刻作为一个水位超限时刻分别传输到回溯分析模块和标注上传模块；

6、回溯分析模块，用于每间隔一个回溯分析周期按照预设构建条件从其中选定若干时刻，构建若干回溯周期；

7、基于由一个回溯分析周期构建的若干回溯周期，针对一个水利特征，根据其分别在每个回溯周期内每一时刻采集的监测数值的大小以及两两相邻时刻采集的监测数值的差值对该水利特征在每个回溯周期的监测数值进行异常判定，并基于被判定为异常的该水利特征的监测数值确定其在对应回溯周期的异常回溯时长；利用加和求平均公式得到该水利特征在该回溯分析周期的异常回溯标注时长；

8、回溯分析模块，得到若干被判定为异常的水利特征在一个回溯分析周期的异常回溯标注时长后将其传输到标注上传模块中进行更新存储；

9、标注上传模块，用于根据其内当前存储的水利回溯标注表中各个水利特征的异常回溯标注时长，在接收到一个水位超限时刻后针对每一个水利特征，以接收到的水位超限时刻为回溯起点时刻，向前回溯一段时间，该段时间的时长为该水利特征对应的异常回溯标注时长，获取该段时间内该水利特征的所有监测数值，并依据其生成该水利特征基于该水位超限时刻的回溯标注数据；

10、标注上传模块，在接收到一个水位超限时刻后生成各个水利特征基于该水位超限时刻的回溯标注数据，将其传输到远端分析中心。

11、进一步的，基于一个回溯分析周期构建的若干回溯周期，针对任意一个回溯周期满足预设构建条件：一个回溯周期内包含的所有时刻中有且仅有一个时刻为水位超限时刻，且该回溯周期的终点时刻为水位超限时刻，一个回溯周期的间隔时长为预设p2时间。

12、进一步的，当前回溯分析周期，回溯分析模块得到若干水利特征在当前回溯分析周期的异常回溯标注时长的预设回溯分析步骤如下：

13、s11：将目标水库的若干水利特征分别标定为a1、a2、...、aa，a≥1；

14、s12：从当前回溯分析周期中选定若干时刻，构建若干回溯周期；

15、s13：针对一个回溯周期内包含的所有时刻获取每一个时刻对应的目标水库水利监测数据中水利特征a1的监测数值，并按照每个监测数值对应的采集先后顺序，从先往后，将在该回溯周期内获取到的水利特征a1的所有监测数值依次标记为b1、b2、...、bb，b≥1；

16、s14：按照预设筛选判定规则对该回溯周期水利特征a1的监测数值异常进行判定，若异常则筛选得到该回溯周期水利特征a1的异常回溯时长，具体如下：

17、s141：依次将监测数值b1、b2、...、bb和pb进行大小比较，比较过程中，当某一个监测数值大于等于pb1时，则首先判定该回溯周期水利特征a1的监测数值异常，然后停止剩余监测数值和pb1的大小比较，并获取该监测数值对应的时刻和该回溯周期终点时刻的间隔时长，将其标定为水利特征a1的异常回溯时长，所述pb为预设水利特征a1的异常监测数值；

18、s142：经过s141，若监测数值b1、b2、...、bb中没有一个监测数值大于等于pb1，则依次计算获取监测数值b1和b2、b2和b3、...、bb-1和bb之间的差值，将其重新标定为监测差值；

19、将监测数值b1和b2、b2和b3、...、bb-1和bb之间的监测差值，对应标记为c1、c2、...、cc，c＝1、2、...、b-1；

20、s143：若监测差值c1、c2、...、cc中存在大于等于pc的监测差值，则首先判定该回溯周期水利特征a1的监测数值异常，然后按照预设获取步骤获取水利特征a1的异常回溯时长；

21、s144：s143中，若监测差值c1、c2、...、cc中不存在大于等于pc的监测差值，则判定该回溯周期水利特征a1的监测数值正常；

22、s15：按照s12到s14，依次对当前回溯分析周期中若干个回溯周期水利特征a1的监测数值进行异常判定，若存在判定为异常，则获取所有被判定为异常的回溯周期水利特征a1的异常回溯时长并利用加和求平均公式计算获取当前回溯分析周期水利特征a1的异常回溯标注时长，反之，则若不存在判定为异常的，则不做任何处理；

23、s16：按照s11到s12，依次对当前回溯分析周期中若干个回溯周期水利特征a1、a2、...、aa的监测数值进行异常判定，获取所有被判定监测数值异常的水利特征以及其在当前回溯分析周期的异常回溯标注时长。

24、本发明的有益效果：

25、(1)本发明通过设置水利监测模块，对目标水库的水位和若干水利特征进行实时监测并采集其的监测数值，超限告警模块对实时采集的水位和若干水利特征进行超限告警，将水位超限的监测数值对应的时刻作为一个水位超限时刻来对当水位超限时其余若干水利特征的监测数值进行回溯提取的标志和起点，当标注上传模块接收到一个水位超限时刻时基于该水位超限时刻基于每个水利特征监测数值的异常回溯标注时长对其的监测数值进行回溯提取，得到所有水利特征基于该水位超限时刻的回溯标注数据，由远端分析中心的工作人员对其进行数据标注，通过此种方式，一方面有效的缩减了用以进行数据标注的数据的数据容量大小，进一步提高了工作人员进行数据标注的效率，减少了其的工作量，另一方面，训练数据的数据容量大小减小了，将会极大的加快水库水位模型的训练效率，使其可以更加快速的被应用；

26、(2)本发明基于若干水利特征监测数值回溯的长度是通过由回溯分析模块基于由一个回溯分析周期构建的若干回溯周期，针对一个水利特征，根据其分别在每个回溯周期内每一时刻采集的监测数值的大小以及两两相邻时刻采集的监测数值的差值对该水利特征在每个回溯周期的监测数值进行异常判定，并基于被判定为异常的该水利特征的监测数值确定其在对应回溯周期的异常回溯时长；利用加和求平均公式得到该水利特征在该回溯分析周期的异常回溯标注时长，并基于此对各个水利特征的监测数值进行回溯，通过此种方式，保证在对用以进行数据标注的数据进行缩减的同时对引起水库水位变化的各个水利特征的监测数值进行保留，进一步提高了用以进行水利水位模型训练的质量。