本技術(shù)屬于水廠管理，特別的涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代城市水資源管理作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，涉及到城市水資源的合理開(kāi)發(fā)、高效利用、有效保護(hù)以及科學(xué)管理等多個(gè)方面，伴隨著城市化進(jìn)程的加快，人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求使得城市水資源面臨著前所未有的壓力，因此，如何對(duì)水資源進(jìn)行原水調(diào)度顯得尤為重要。

2、通常原水調(diào)度的方式為水泵站（或是原水泵房）通過(guò)水泵將水源原水調(diào)度至水廠，并由水廠在處理后的清水滿足液位要求后將清水通過(guò)城市管網(wǎng)供給用戶，然而這種調(diào)度方式主要以操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定，不僅對(duì)于調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的依賴程度較高，而且還存在調(diào)度頻率高或是液位控制不準(zhǔn)確等問(wèn)題，進(jìn)而影響到原水調(diào)度的整體能耗以及效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)為解決上述提到的現(xiàn)有調(diào)度方式主要以操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定，不僅對(duì)于調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的依賴程度較高，而且還存在調(diào)度頻率高或是液位控制不準(zhǔn)確等問(wèn)題，進(jìn)而影響到原水調(diào)度的整體能耗以及效率等技術(shù)缺陷，提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理方法及裝置，其技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理方法，包括：

3、確定出在指定時(shí)段內(nèi)的目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)得到城市用水所需的目標(biāo)需水量；

4、按照預(yù)設(shè)的編號(hào)方式對(duì)至少一個(gè)水廠進(jìn)行編號(hào)處理，將目標(biāo)需水量以及編號(hào)結(jié)果輸入至機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到每個(gè)水廠的目標(biāo)供水量，并根據(jù)所有水廠的目標(biāo)供水量以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水?dāng)?shù)據(jù)，生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)；其中，機(jī)器學(xué)習(xí)模型由至少兩個(gè)歷史需水量，每個(gè)歷史需水量所對(duì)應(yīng)的水廠編號(hào)，以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水量訓(xùn)練得到；

5、根據(jù)目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)以及水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)，得到每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的至少兩種水泵狀態(tài)參數(shù)，并基于所有水泵狀態(tài)參數(shù)生成水泵站的至少兩個(gè)總運(yùn)行功率；

6、將最小的總運(yùn)行功率所對(duì)應(yīng)的所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)發(fā)送至水泵站，以使水泵站按照相應(yīng)所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)，向所有水廠輸出水量。

7、在第一方面的一種可選方案中，目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)包括目標(biāo)降雨量以及目標(biāo)溫度；

8、確定出在指定時(shí)段內(nèi)的目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)，包括：

9、將指定時(shí)段均勻劃分為至少兩個(gè)間隔時(shí)段，并獲取所有間隔時(shí)段所對(duì)應(yīng)的至少兩個(gè)歷史降雨量；

10、當(dāng)任意一個(gè)間隔時(shí)段不存在相應(yīng)的歷史降雨量時(shí)，根據(jù)與間隔時(shí)段相鄰的所有間隔時(shí)段所對(duì)應(yīng)的所有歷史降雨量，得到補(bǔ)充降雨量；

11、按照所有間隔時(shí)段的排列方式，將補(bǔ)充降雨量更新在所有歷史降雨量中，并將更新后的所有歷史降雨量作為目標(biāo)降雨量；

12、獲取每個(gè)間隔時(shí)段所對(duì)應(yīng)的歷史溫度區(qū)間，從每個(gè)歷史溫度區(qū)間中篩選出最低溫度以及最高溫度作為溫度集合，并將所有溫度集合作為目標(biāo)溫度；

13、當(dāng)檢測(cè)到指定時(shí)段內(nèi)包含節(jié)假日所對(duì)應(yīng)的日期時(shí)，將預(yù)設(shè)的日期特征向量作為日期數(shù)據(jù)。

14、在第一方面的又一種可選方案中，根據(jù)目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)得到城市用水所需的目標(biāo)需水量，包括：

15、分別對(duì)目標(biāo)降雨量以及目標(biāo)溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將處理后的目標(biāo)降雨量以及處理后的目標(biāo)溫度進(jìn)行合并處理，得到氣象特征向量；

16、將氣象特征向量以及日期數(shù)據(jù)輸入至正則化回歸模型，得到城市用水所需的目標(biāo)需水量；其中，正則化回歸模型由至少兩組特征向量樣本以及每組特征向量樣本所對(duì)應(yīng)的歷史需水量訓(xùn)練得到，每組特征向量樣本包括氣象特征向量樣本以及日期特征向量樣本。

17、在第一方面的又一種可選方案中，歷史供水?dāng)?shù)據(jù)包括歷史調(diào)度數(shù)據(jù)以及歷史供水量；

18、根據(jù)所有水廠的目標(biāo)供水量以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水?dāng)?shù)據(jù)，生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)，包括：

19、獲取每個(gè)水廠在指定時(shí)段內(nèi)所對(duì)應(yīng)的歷史調(diào)度數(shù)據(jù)以及歷史供水量，并基于所有歷史調(diào)度數(shù)據(jù)以及所有歷史供水量，對(duì)貝葉斯優(yōu)化模型進(jìn)行訓(xùn)練；

20、將每個(gè)水廠的目標(biāo)供水量輸入至訓(xùn)練后的貝葉斯優(yōu)化模型，得到相應(yīng)的水泵調(diào)度數(shù)據(jù)，并根據(jù)所有水泵調(diào)度數(shù)據(jù)生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)。

21、在第一方面的又一種可選方案中，水泵調(diào)度數(shù)據(jù)包括至少一個(gè)水泵編號(hào)以及每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的調(diào)度時(shí)段；

22、根據(jù)所有水泵調(diào)度數(shù)據(jù)生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)，包括：

23、對(duì)所有水泵調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，得到每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)調(diào)度時(shí)段；

24、當(dāng)檢測(cè)到任意一個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的所有調(diào)度時(shí)段存在重合時(shí)段時(shí)，計(jì)算出重合時(shí)段與相應(yīng)所有調(diào)度時(shí)段之間的時(shí)段占比；

25、按照預(yù)設(shè)的占比順序?qū)λ袝r(shí)段占比進(jìn)行排列處理，并根據(jù)排列結(jié)果對(duì)相應(yīng)所有調(diào)度時(shí)段進(jìn)行更新處理，以使處理后的所有調(diào)度時(shí)段之間不存在重合時(shí)段；

26、根據(jù)所有水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的所有調(diào)度時(shí)段，生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)。

27、在第一方面的又一種可選方案中，水泵調(diào)度數(shù)據(jù)還包括每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的出水量；

28、根據(jù)目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)以及水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)，得到每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的至少兩種水泵狀態(tài)參數(shù)，包括：

29、在目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)中篩選出每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的所有水泵編號(hào)，并基于每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的所有水泵編號(hào)，對(duì)水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行劃分處理，得到相應(yīng)的歷史運(yùn)行參數(shù)；

30、基于每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的所有水泵編號(hào)對(duì)歷史調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分處理，得到相應(yīng)的歷史出水量，并基于每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史運(yùn)行參數(shù)以及歷史出水量對(duì)決策樹(shù)學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

31、將每個(gè)水廠的所有水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的出水量輸入至訓(xùn)練后的決策樹(shù)學(xué)習(xí)模型，得到相應(yīng)的至少兩種水泵狀態(tài)參數(shù)。

32、在第一方面的又一種可選方案中，基于所有水泵狀態(tài)參數(shù)生成水泵站的至少兩個(gè)總運(yùn)行功率，包括：

33、根據(jù)每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的所有水泵狀態(tài)參數(shù)，組合出水泵站的至少兩種狀態(tài)參數(shù)集合；其中，每種狀態(tài)參數(shù)集合包括每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)水泵狀態(tài)參數(shù)；

34、根據(jù)每種狀態(tài)參數(shù)集合中每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的水泵狀態(tài)參數(shù)、所有水泵編號(hào)以及每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的調(diào)度時(shí)段，得到每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間；

35、對(duì)每個(gè)水泵編號(hào)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間以及預(yù)設(shè)的泵站功率進(jìn)行乘積處理，并對(duì)所有乘積結(jié)果進(jìn)行求和處理，得到相應(yīng)狀態(tài)參數(shù)集合的總運(yùn)行功率。

36、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理裝置，包括：

37、需水量預(yù)測(cè)模塊，用于確定出在指定時(shí)段內(nèi)的目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)得到城市用水所需的目標(biāo)需水量；

38、水泵調(diào)度預(yù)測(cè)模塊，用于按照預(yù)設(shè)的編號(hào)方式對(duì)至少一個(gè)水廠進(jìn)行編號(hào)處理，將目標(biāo)需水量以及編號(hào)結(jié)果輸入至機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到每個(gè)水廠的目標(biāo)供水量，并根據(jù)所有水廠的目標(biāo)供水量以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水?dāng)?shù)據(jù)，生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)；其中，機(jī)器學(xué)習(xí)模型由至少兩個(gè)歷史需水量，每個(gè)歷史需水量所對(duì)應(yīng)的水廠編號(hào)，以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水量訓(xùn)練得到；

39、水泵狀態(tài)預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)以及水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)，得到每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的至少兩種水泵狀態(tài)參數(shù)，并基于所有水泵狀態(tài)參數(shù)生成水泵站的至少兩個(gè)總運(yùn)行功率；

40、水量管理模塊，用于將最小的總運(yùn)行功率所對(duì)應(yīng)的所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)發(fā)送至水泵站，以使水泵站按照相應(yīng)所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)，向所有水廠輸出水量。

41、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理裝置，包括處理器以及存儲(chǔ)器；

42、處理器與存儲(chǔ)器連接；

43、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)可執(zhí)行程序代碼；

44、處理器通過(guò)讀取存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的可執(zhí)行程序代碼來(lái)運(yùn)行與可執(zhí)行程序代碼對(duì)應(yīng)的程序，以用于實(shí)現(xiàn)本技術(shù)實(shí)施例第一方面或第一方面的任意一種實(shí)現(xiàn)方式提供的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理方法。

45、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序包括程序指令，程序指令當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)本技術(shù)實(shí)施例第一方面或第一方面的任意一種實(shí)現(xiàn)方式提供的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水廠水量管理方法。

46、本技術(shù)的有益效果：

47、在原水調(diào)度的水廠水量管理過(guò)程中，確定出在指定時(shí)段內(nèi)的目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)，并根據(jù)目標(biāo)氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)得到城市用水所需的目標(biāo)需水量；按照預(yù)設(shè)的編號(hào)方式對(duì)至少一個(gè)水廠進(jìn)行編號(hào)處理，將目標(biāo)需水量以及編號(hào)結(jié)果輸入至機(jī)器學(xué)習(xí)模型，得到每個(gè)水廠的目標(biāo)供水量，并根據(jù)所有水廠的目標(biāo)供水量以及每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的歷史供水?dāng)?shù)據(jù)，生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)；根據(jù)目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)以及水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)，得到每個(gè)水廠所對(duì)應(yīng)的至少兩種水泵狀態(tài)參數(shù)，并基于所有水泵狀態(tài)參數(shù)生成水泵站的至少兩個(gè)總運(yùn)行功率；將最小的總運(yùn)行功率所對(duì)應(yīng)的所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)發(fā)送至水泵站，以使水泵站按照相應(yīng)所有水泵狀態(tài)參數(shù)以及目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)，向所有水廠輸出水量。通過(guò)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)以及日期數(shù)據(jù)來(lái)得到適應(yīng)不同環(huán)境的高精度水廠需水量，接著可利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)保障水廠資源的合理分布，并根據(jù)所得到每個(gè)水廠的目標(biāo)供水以及歷史供水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)智能化的生成水泵站的目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)；其次，還可根據(jù)目標(biāo)調(diào)度數(shù)據(jù)以及水泵站的歷史運(yùn)行參數(shù)得到多種水泵狀態(tài)參數(shù)，以通過(guò)所有水泵狀態(tài)參數(shù)來(lái)控制水泵站實(shí)現(xiàn)水廠水量的智能化調(diào)度，還可降低整體能耗，且在機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上有效降低調(diào)度頻率，同時(shí)提高原水調(diào)度的效率以及控制精度。