水文远程监控系统的研究与实现

论文摘要

随着科学的进步和经济的发展,人类加剧了对自然资源的破坏,导致洪水的频繁发生,给社会和人民带来的损失是无法估量的。准确及时的洪水预测对洪水预报、洪水实时调度以及水资源的合理调度起着非常关键的作用,而洪水预测的准确性取决于两点:数据集的准确性和预测模型的性能。水文远程监控系统它是防汛抗旱前的基础工作,在防汛抗旱工作中扮演着着千里眼的角色。它的质量与效率会对水文数据采集工作的准确性和实时性产生很大的影响,最后间接影响到防汛抗旱决策的科学性。在新的科技革命和经济社会迅猛发展的带动下,我国对水文信息的采集工作、水文监测的方式以及水库控制系统中设备的控制提出了更多的要求。落后的有线通信传输方式满足不了远程水文监测系统对稳定、及时、准确的要求。本文所研究的水文远程监控系统采用GPRS无线网络通信方式实现远距离的数据传输,并且通过人工神经网络方法对水库水位做预测分析,并将预测结果应用于水库闸门控制系统,实现水库对洪水的调度。主要工作如下:(1)本文通过分析水文监测系统的需求,结合GPRS技术的特点和网络结构,选用GPRS通信技术实现水文数据的定时采集与上传。(2)在远程控制中心通过组态软件将采集到的水文数据及设备状态进行实时显示,实现水文数据的监测与报警。(3)在水位预测方面,选用人工神经网络GRU模型对水位进行预报,通过弹性网正则化方法改进GRU网络模型,利用采集到的时序水文数据对模型进行训练,并达到了洪水预测精度要求。(4)在水库监控站的设计中,以可编程控制器PLC为核心,实现了对闸门自动和手动控制。并且设计了闸门的应急模式,根据对水位预测结果的分析,实现对未来水位的调节,达到了预洪的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外水文监测研究现状
•   1.3 水文预报研究发展现状
•     1.3.1 水文预报概述
•     1.3.2 人工神经网络
•   1.4 论文组织结构
• 第2章 系统结构设计及相关知识
•   2.1 GPRS技术
•     2.1.1 GPRS技术介绍
•     2.1.2 GPRS网络结构
•   2.2 PROFINET通信技术
•     2.2.1 PROFINET通信方式
•     2.2.2 TCP/IP协议介绍
•     2.2.3 TCP/IP工作原理
•     2.2.4 TCP与 UDP的选择
•   2.3 水文远程监控系统总体结构设计
•     2.3.1 系统功能需求分析
•     2.3.2 系统设计原则
•     2.3.3 水文远程监控系统的整体方案
•   2.4 本章小结
• 第3章 水文远程监控系统的硬件设计
•   3.1 硬件的选型
•     3.1.1 PLC的选择
•     3.1.2 分布式I/O的选择
•   3.2 河流数据采集系统
•   3.3 水库控制系统的硬件设计
•   3.4 GPRS无线传输系统
•   3.5 本章小结
• 第4章 水位预测模型
•   4.1 引言
•   4.2 GRU模型
•     4.2.1 GRU模型网络结构
•     4.2.2 正则化
•     4.2.3 正则化GRU模型
•     4.2.4 Adam优化算法
•     4.2.5 正则化GRU模型的预测步骤
•   4.3 正则化GRU模型水位预测的实现
•     4.3.1 实验环境
•     4.3.2 样本数据
•     4.3.3 实验评价指标
•     4.3.4 实验结果分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 系统的组态和软件设计
•   5.1 系统的组态
•   5.2 PLC模块化程序设计
•     5.2.1 闸门自动控制程序设计
•     5.2.2 数据采集模块程序设计
•   5.3 HMI软件设计
•     5.3.1 HMI系统的设计
•     5.3.2 HMI界面设计
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 段生月

导师: 王长坤

关键词: 远程监控,预测,正则化

来源: 南昌航空大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 南昌航空大学

分类号: P335

总页数: 56

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