(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211306258.5 (22)申请日 2022.10.25 (71)申请人 山东省地质矿产勘查 开发局八〇 一 水文地质工程 地质大队 （山 东省地 矿工程勘察院） 地址 250000 山东省济南市历下区经十路 13632号 (72)发明人 李常锁　尹建波　马海会　安美艳　 殷淑翠　吕明荟　卢晓龙　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 郭浩鹏 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种多要素水资源优化配置的综合分析系 统 (57)摘要 本发明公开一种多要素水资源优化配置的 综合分析系统， 涉及信息处理领域， 解决的技术 问题是水资源的水质质量低， 采用的技术方案是 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 包括多 要素水资源数据库、 水资源数据分析模块、 水资 源数据显示模块、 远程传输模块和水资源数据采 集模块； 通过分析得到不同用途环 境下的水质的 需水量， 并根据针对缺水问题计算水域内多个灌 溉区中的需水量和污染负荷， 在水资源分配和水 生态保护等多个角度制定了合理的配水方案； 本 发明有效且高效地解决区域水资源 供需失衡、 水 质恶化等水问题。 权利要求书4页 说明书10页 附图5页 CN 115375203 A 2022.11.22 CN 115375203 A 1.一种多 要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特 征在于： 包括： 多要素水资源数据库， 用于存储水流传感器采集的水资源数据， 通过动态信息挖掘进 行流式计算和多 要素水资源数据实时分析； 水资源数据分析模块， 通过特征提取分析算法模型对水资源数据进行计算和 处理； 其 中所述特征提取分析算法模型包括特征分解模块、 特征搜索模块， 特征计算模块和特征输 出模块； 其中所述特征分解模块用于分解水资源数据特征矩阵和特征值， 包括待处理水资 源数据集的一个特征上的一个映射值和一个特征矩阵； 特征搜索 模块用于搜索一个水资源 数据特征的特征值， 包括待处理水资源 数据集的关键特征， 并获得所述关键特征的权重； 特 征计算模块用于获得待处理水资源数据之 间的相似度， 包括计算待处理水资源数据集的关 键特征的映射值和权重的相似度特征方程； 特征输出模块用于输出水资源数据分析结果， 包括水资源数据关键特征的映射值和权重的相似度结果； 其中特征分解模块的输出端与特 征搜索模块的输入端连接， 特征搜索模块的输出端与特征计算模块的输入端连接， 特征计 算模块的输出端与特 征输出模块的输入端连接； 水资源数据显示模块， 用于WEB客户端的二维多 要素水资源优化配置展示工作； 远程传输模块， 用于以太网H3CS5560 ‑EI系列交换机实现多要素水资源优化配置的综 合分析系统自动寻址和多 要素水资源数据库交换测量数据； 水资源数据采集模块， 用于采集多要素水资源优化模型中流域和灌溉区的水资源数 据； 其中， 水资源数据采集模块单向连接至数据分析模块， 数据分析模块与远程传输模块 双向连接， 远程传输模块与多要素水资源数据库双向连接， 数据分析模块单向连接至水资 源数据显示模块， 多 要素水资源数据库单向连接 至水资源数据显示模块。 2.根据权利要求1所述的一种 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特征在于： 所 述多要素水资源数据库包括构建水量、 水质、 水域和水流四要素下 的8个评价指标， 水量要 素评价指标包括用户用水总量和灌溉用水总量， 水质要素评价指标包括生活污水排放量和 河湖水质达标率两个， 水域要素评价指标包括植被覆盖率和胡波覆盖率， 水流要素指标河 道平均流速和湖泊换水率； 多要素水资源优化配置的综合分析系统采用AGA ‑AHP算法计算 四要素子系统中8个评价指标的权重， 通过筛选和分析采用8 个综合评价指标构建区域水资 源优化综合评价指标体系。 3.根据权利要求1所述的一种 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特征在于： 所 述多要素水资源优化模 型是根据BASINS软件进行模拟构建的水文模型， 多要 素水资源优化 模型包括数据输入 模块、 数据融合模块、 优化计算模块和优化输出模块： 其中所述数据输入模块用于接收水资源数据采集模块输出的多要素水资源数据， 所述 数据输入 模块包括水量水资源数据、 水质水资源数据、 水域水资源数据和水流水资源数据； 数据融合模块通过平衡迭代规约聚类算法融合多要素水资源数据， 数据融合模块包括 使用三元组进 行一个聚类簇的多要素水资源数据， 平衡迭代规约聚类算法构建满足分支水 资源数据因子和聚类簇直径限制的聚类特 征树得出多要素水资源数据融合 值； 优化计算模块用于对多要素水资源数据融合值优化处理， 优化计算模块包括对多要素 水资源数据融合值离散化， 按照设定特征映射值标签权值对多要 素水资源 数据离散值归一 化处理； 优化输出模块用于 输出多要素水资源优化模型的多 要素水资源数据优化结果；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115375203 A 2其中数据输入模块的输出端与数据融合模块的输入端连接， 数据融合模块的输出端与 优化计算模块的输入端连接， 优化计算模块的输出端与优化输出模块的输入端连接 。 4.根据权利要求1所述的一种 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特征在于： 所 述水资源 数据采集模块为水资源传感器， 水资源传感器采用AD760 芯片控制， 采集通道都能 以200Ksps的速率进行采样； 其中数据采集通道中由LM358放大器构成电压跟随器， 在主电路中还包括了功率二极 管、 电容C1、 C2和电感L1、 L2、 和四个电阻组成； 控制电路的直 流输入电压为28V， 负载电阻为15Ω； 整个传输过程主要由放大电路和A/D负责实施， 利用片外RAM负责数据储存， UART部分 保证接入方式和传输信号的稳定运行， UART的优化电路中设有继电保护电路， 主要利用磁 保护继电器进 行电路安全防护， 运行电路通过I/ O控制输出开关， 能够同时控制多个传感器 数据进行的同一时刻下的多 要素水资源配置状态信息的采集和输出。 5.根据权利要求1所述的一种 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特征在于： 特 征提取分析算法的工作方法包括： 首先就是对于水资源特征数据的提取， 根据硬件部分采集的多要素水资源配置状态数 据构建水资源特 征数据函数， 则水资源特 征数据提取函数表示如公式 （1） 所示： （1） 式 （1） 中， H0表示预设的水资源特征值， H1表示检测到的多要素水资源特征值， y(t)表示 多要素水资源函数模 型，n(t)表示内部因素水资源系数， h表示多要素水资源特征值的变化 系数，x(t)表示多要素水资源特征值变量函数； 通过该公式将多要素水资源特征数据进行 深度的解析提取， 有助于下一部分的分类操作； 分类 计算如公式 （2） 所示： （2） 式 （2） 中， Y表示算法中的多要素水资源特征分类函数， t表示特征值序 号，N表示所需检 测的多要素水资源特征数量， i表示单一特征值序号， yi(t)表示单一多要素水资源特征值 状态函数； 将分类函数与多要素水资源特征数据检测模型函数进行集合处理， 将两者函数 的集合进行简化处 理并分类， 如公式 （3） 所示： （3） 式 （3） 中， λ表示多 要素水资源特 征标准分类系数值。 6.根据权利要求1所述的一种 多要素水资源优化配置的综合分析系统， 其特征在于： 所 述水资源数据分析模块包括多 要素水资源优化处理过程； 包括以下步骤： 步骤一、 参数设置， 通过计算多要素水资源指标权重判定优化配置路径规划； 水资源建 设工程中确定性因素和不确定性因素互相 影响， 并在确定性因素或者不确定性因素转换， 用联系度μ表示模糊、 随机信息的各种不确定性， 同异反联系 度及其数学表达定义为： s/n为权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115375203 A 3