一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法及平台

技术领域

本发明属于农业灌溉技术领域，具体涉及一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法及平台。

背景技术

在耕作技术和传统习惯的影响下，农业生产对水资源的利用存在很多不合理的地方，在很多地区，农业用水浪费现象严蕈．甚至出现水资源负增长的情况。农业在所有行业中的用水量最高，如果不采取必要的措施节约用水，将会给农村及周边城市的生活和生产用水造成较大的压力。我国的农田水资源分配不均衡．造成局部水资源的匮乏，尤其是某些地区的农业灌溉技术滞后，造成在灌溉过程中水资源大量流失，不仅不能够满足灌溉的需求，而且还会浪费水资源。由于目前缺乏针对性的农业灌溉用水调度的分析，且由于农业灌溉用水量占的比重较大，现有对于水量调度平衡分析的研究存在较大误差，致使农田水利的灌溉节水技术不够完善。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法，包括：

获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；

基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理。

优选的，所述获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重，包括：

获取预设区域的用水数据，并对所述用水数据按照农业用水进行筛选，获取农业灌溉用水数据；

根据所述农业灌溉用水数据，确定毛灌溉用水总量和净灌溉用水总量，通过所述毛灌溉用水总量和净灌溉用水总量，分析影响灌溉用水影响因素；

对所述影响灌溉用水影响因素进行误差校正处理，获取标准农业灌溉用水数据；

基于所述标准农业灌溉用水数据，进行农业灌溉用水系数计算，获取农业灌溉用水系数；

基于所述农业灌溉用水系数、标准农业灌溉用水数据和预设区域的用水数据，通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重。

优选的，所述农业灌溉用水系数计算式如下：

式中，

优选的，所述基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据，包括：

基于所述预设区域农业灌溉比重，确定预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度，并将所述预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，获取预测灌溉消费额度；

通过将所述预测灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单进行比对，获取比对结果，当所述比对结果在预设灌溉用水消费金额阈值内时，基于实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

当所述比对结果不在预设灌溉用水消费金额阈值内时，根据训练完成的灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单，进行费用核验，并根据核验结果显示正常的实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

其中，所述预设区域农业灌溉年用水量作为所述农业灌溉预测模型的输入值，所述灌溉消费额度作为所述农业灌溉预测模型的输出值，所述农业灌溉预测模型是基于三维卷积网络对预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度进行训练，获取预测灌溉消费额度。

优选的，所述农业灌溉预测模型进行训练的具体步骤如下：

步骤S1：预设区域农业灌溉年用水量作为所述农业灌溉预测模型的输入值，所述灌溉消费额度作为所述农业灌溉预测模型的输出值；

步骤S2：基于所述输入值和输出值，生成三维矩阵，并通过三维卷积网络对所述三维矩阵进行计算，获取一次灌溉消费额度预测样本；

步骤S3：将所述农业灌溉预测样本输入所述三维卷积网络中的判别器，并对所述判别器的网络参数进行更新，获取二次农业灌溉预测样本；

步骤S4：计算所述二次灌溉消费额度预测样本和所述一次灌溉消费额度预测样本之间的距离，并根据所述距离对是否满足预设收敛条件进行判断，若不满足则返回步骤S2继续进行训练；若满足则结算训练，输出预测灌溉消费额度。

优选的，所述根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取用水业务分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理，包括：

根据所述用水调度数据，对预设区域的农业灌溉进行业务分配，获取分配结果；

所述用水业务分配结果包括：灌区配水业务、灌区量水业务、灌区自动化监测业务、灌区土壤墒情监测业务、灌溉预报业务、灌溉用水调配业务、水肥耦合业务和覆盖保墒业务；

根据所述分配结果，对预设区域的农业进行业务处理，并对处理后的所述用水业务分配结果通过电子记录仪进行记录存储，生成用水业务数据；

基于所述用水业务数据，进行用水业务管理。

优选的，所述用水业务管理至少包括下述中的一种或多种管理项目：用水业务数据记录、用水业务加密和用水业务报警。

优选的，所述根据所述用水调度数据，对预设区域的农业灌溉进行业务分配，获取分配结果，包括：

根据所述用水调度数据，将预设区域的农业灌溉区域按照样方进行划分，获取样方灌溉区域，并对所述样方灌溉区域安装自动化监测设备；

通过所述自动化监测设备对样方灌溉区域进行数据采集和监测，获取灌区土壤数据和用水数据和灌区监测数据，根据所述土壤数据和用水数据和灌区监测数据生成灌区业务；

根据所述灌区业务对预设区域的农业灌溉进行业务分配，获取分配结果。

基于同一发明构思，本发明还提供一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台，包括：

数据分析层，用于获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；

调度计算层，用于基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

业务管理层，用于根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理。

优选的，所述调度计算层包括：

模型预测模块，用于基于所述预设区域农业灌溉比重，确定预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度，并将所述预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，获取预测灌溉消费额度；

数据获取模块，用于通过将所述预测灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单进行比对，获取比对结果，当所述比对结果在预设灌溉用水消费金额阈值内时，基于实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

数据核验模块，用于当所述比对结果不在预设灌溉用水消费金额阈值内时，根据训练完成的灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单，进行费用核验，并根据核验结果显示正常的实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

其中，所述预设区域农业灌溉年用水量作为所述农业灌溉预测模型的输入值，所述灌溉消费额度作为所述农业灌溉预测模型的输出值，所述农业灌溉预测模型是基于三维卷积网络对预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度进行训练，获取预测灌溉消费额度。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1. 本发明一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法，包括：获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理，通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，以及对农业灌溉用水进行业务分配不仅可以提高农业灌溉用水的安全和用水调度的效率，而且保证用水安全和节省用水成本。

2. 本发明通过得到预设区域农业灌溉比重就可以准确的了解预设区域的农业灌溉情况和用水情况，这样就能根据灌溉比重对用水调度进行合理规划，从而避免水资源的浪费。

附图说明

图1为本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法流程图；

图2为本发明提供的农业灌溉预测模型训练流程图；

图3为本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台结构连接图；

图4为本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台中调度计算层结构连接图；

图5为本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台中调度计算层中各模块数据传输流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

实施例1：

本发明提供一种农业灌溉用水分析调度和业务管理方法流程图如图1所示，包括：

步骤1：获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；

步骤2：基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

步骤3：根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理。

具体的步骤1包括：获取预设区域的用水数据，并对所述用水数据按照农业用水进行筛选，获取农业灌溉用水数据；

根据所述农业灌溉用水数据，确定毛灌溉用水总量和净灌溉用水总量，通过所述毛灌溉用水总量和净灌溉用水总量，分析影响灌溉用水影响因素；

对所述影响灌溉用水影响因素进行误差校正处理，获取标准农业灌溉用水数据；

基于所述标准农业灌溉用水数据，进行农业灌溉用水系数计算，获取农业灌溉用水系数；

基于所述农业灌溉用水系数、标准农业灌溉用水数据和预设区域的用水数据，通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；

通过对预设区域的用水数据进行筛选，得到农业灌溉用水数据可以使得农业用水的分析的误差减少，从而根据得到的数据确定毛灌溉用水总量和净灌溉用水总量，进一步分析对灌溉用水影响的因素，通过对上述影响因素带来的误差进行校正，可以使得对农业灌溉用水数据的分析所产生的误差得到进一步的消除，根据得到的标准农业灌溉用水数据，通过

具体的步骤2包括：基于所述预设区域农业灌溉比重，确定预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度，并将所述预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，获取预测灌溉消费额度；

通过将所述预测灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单进行比对，获取比对结果，当所述比对结果在预设灌溉用水消费金额阈值内时，基于实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

当所述比对结果不在预设灌溉用水消费金额阈值内时，根据训练完成的灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单，进行费用核验，并根据核验结果显示正常的实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

其中，所述预设区域农业灌溉年用水量作为所述农业灌溉预测模型的输入值，所述灌溉消费额度作为所述农业灌溉预测模型的输出值，所述农业灌溉预测模型是基于三维卷积网络对预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度进行训练，获取预测灌溉消费额度；

如图2所示，上述过程通过将得到的预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，可以得到理想的预测灌溉消费额度，在进行模型训练的过程中首先将预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度分别作为农业灌溉预测模型的输入值和输出值，然后生成三维矩阵，通过三维卷积网络对三维矩阵进行计算，得到一次灌溉消费额度预测样本，并将得到的一次灌溉消费额度预测样本输入三维卷积网络中的判别器中，对判别器中的网络参数进行更新，得到二次农业灌溉预测样本，然后计算一次和二次样本之间的距离，并将计算的到的样本距离和预设收敛条件进行比对判断，当判断结果显示步骤满足预设条件时，则返回继续进行训练，反之则结束训练，输出预测灌溉消费额度。通过农业预测模型对数据进行训练可以使得输出的数据为最优数据，这样有利于和实际的灌溉用水消费账单进行比对，可以清楚的了解实际灌溉用水中的不必要的浪费，就可以对此数据进行核验，这样就可以保证用于计算预设区域农业灌溉的用水调度数据的准确性。

具体的步骤3包括：根据所述用水调度数据，对预设区域的农业灌溉进行业务分配，获取分配结果；

所述用水业务分配结果包括：灌区配水业务、灌区量水业务、灌区自动化监测业务、灌区土壤墒情监测业务、灌溉预报业务、灌溉用水调配业务、水肥耦合业务和覆盖保墒业务；

根据所述分配结果，对预设区域的农业进行业务处理，并对处理后的所述用水业务分配结果通过电子记录仪进行记录存储，生成用水业务数据；

基于所述用水业务数据，进行用水业务管理；

对预设区域的农业灌溉区域按照样方进行划分，得到样方灌溉区域，然后在样方灌溉区域安装自动化监测设备，通过自动化监测设备对样方灌溉区域进行数据采集和监测，获取灌区土壤数据和用水数据和灌区监测数据，然后根据上述数据生成灌区业务，对预设区域的农业灌溉进行业务分配，获取分配结果，并对分配结果通过电子记录仪进行记录存储，通过对农业灌溉用水进行业务分配可以提高农业灌溉用水的安全和用水调度的效率，从而保证用水安全和节省用水成本。

实施例2：本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台如图3所示，包括：

数据分析层，用于获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重；

调度计算层，用于基于所述预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

业务管理层，用于根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理。

基于数据分析层、调度计算曾和业务管理层之间的数据传输，首先在数据分析层中获取预设区域的用水数据，并通过基尼系数法对所述用水数据进行用水效率分析，获取预设区域农业灌溉比重，然后在调度计算层中，基于预设区域农业灌溉比重，进行农业用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据，最后在业务管理层中根据所述用水调度数据，进行用水业务分配，获取分配结果，并根据所述分配结果进行用水业务管理；

通过上述过程可以实现对预设区域的农业灌溉用水的准备分析和调度，并对灌溉用水的业务进行统一管理不仅可以提高农业灌溉用水调度效率而且还可以节约水资源，避免水资源的浪费。

实施例3：

本发明提供的一种农业灌溉用水分析调度和业务管理平台中调度计算层如图4所示，包括：

模型预测模块，用于基于所述预设区域农业灌溉比重，确定预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度，并将所述预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，获取预测灌溉消费额度；

数据获取模块，用于通过将所述预测灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单进行比对，获取比对结果，当所述比对结果在预设灌溉用水消费金额阈值内时，基于实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

数据核验模块，用于当所述比对结果不在预设灌溉用水消费金额阈值内时，根据训练完成的灌溉消费额度和实际灌溉用水消费账单，进行费用核验，并根据核验结果显示正常的实际灌溉用水消费账单，进行预设区域的灌溉用水调度计算，得到所述预设区域的用水调度数据；

其中，所述预设区域农业灌溉年用水量作为所述农业灌溉预测模型的输入值，所述灌溉消费额度作为所述农业灌溉预测模型的输出值，所述农业灌溉预测模型是基于三维卷积网络对预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度进行训练，获取预测灌溉消费额度。

如图5所示，通过将得到的预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度输入预先构建的农业灌溉预测模型中进行训练，可以得到理想的预测灌溉消费额度，在进行模型训练的过程中首先将预设区域农业灌溉年用水量和灌溉消费额度分别作为农业灌溉预测模型的输入值和输出值，然后生成三维矩阵，通过三维卷积网络对三维矩阵进行计算，得到一次灌溉消费额度预测样本，并将得到的一次灌溉消费额度预测样本输入三维卷积网络中的判别器中，对判别器中的网络参数进行更新，得到二次农业灌溉预测样本，然后计算一次和二次样本之间的距离，并将计算的到的样本距离和预设收敛条件进行比对判断，当判断结果显示步骤满足预设条件时，则返回继续进行训练，反之则结束训练，输出预测灌溉消费额度。通过农业预测模型对数据进行训练可以使得输出的数据为最优数据，这样有利于和实际的灌溉用水消费账单进行比对，可以清楚的了解实际灌溉用水中的不必要的浪费，就可以对此数据进行核验，这样就可以保证用于计算预设区域农业灌溉的用水调度数据的准确性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。