关于小流域治理智能决策系统研究

2016-04-07韩桂芳杨龙爽浙江同济科技职业学院浙江杭州33浙江雨川教育咨询有限公司浙江杭州30005

水电站机电技术 2016年5期

关键词：效益流域特性

厉　莎，韩桂芳，杨龙爽（.浙江同济科技职业学院，浙江杭州 33；.浙江雨川教育咨询有限公司，浙江杭州 30005）

关于小流域治理智能决策系统研究

厉莎1，韩桂芳2，杨龙爽2
（1.浙江同济科技职业学院，浙江杭州 311231；2.浙江雨川教育咨询有限公司，浙江杭州 310005）

根据小流域治理工作的要求，针对小流域治理实际情况，利用小流域治理智能决策系统的优势，集中国内外小流域治理的经验，为理论与实践之间架起一座信息桥梁。小流域治理智能决策系统的研究可以有效的提高小流域治理技水与工作效率。

清洁；小流域治理；智能决策

1　引言

随着社会经济的快速发展，我国水污染现象日益严峻，而饮用水水质的安全直接关系到每个民众的健康。因此水源保护区的设立，直接保障国民饮用水安全。

该系统通过建立小流域治理效益评价多维特性数据库、构建多目标下小流域治理效益可拓评价模型、建立生态清洁小流域治理［1］专家知识数据库、设计智能数据挖掘推理组件、开发基友可拓评价理论的小流域治理智能决策应用软件等方法，为清洁小流域治理研究与水源保护区［2］的小流域治理实践之间架起一座信息化、智能化以及现代化的桥梁，以提高水源保护区清洁小流域治理技术水平和工作效率，加快现有研究成果的应用与推广。

由此可见，该系统的开发与应用可以解决国内外专家前期理论清洁治理研究资料和研究成果，改善传统监测评价、管理决策、成果共享方面的不足。

2　小流域智能决策系统构建

2.1系统概况

（1）小流域治理效益评价多维特性数据库

开展流域监测评价需要建立一定的指标体系，依据实际情况围绕响应的治理目标开展相应的评价，这就需要将所需数据包括指标、目标、环境特性进行分析归纳并建立流域评价多维特性数据库。多维特性数据库包含指标数据库、目标数据库、环境特性数据库。流域治理目标包括：单一保水、庭院水保、休闲旅游、观光农业等，流域环境特性包括：地质、地貌、气象、水文、河流水系、洪水、水资源量等自然地质景观特性。评价指标数据库主要体现为生态类指标、社会类指标、经济类指标。流域治理效益多维特性数据库是个动态扩展库，最终评价结果的可参考性取决于基本库的数量和治理。即指标越能反映治理效益，评价结果就更贴近实际。多维特性数据库为利用评价模型开展治理效益评价提供数据支撑。

（2）多目标下小流域治理效益可拓评价模型

水源保护区清洁小流域治理综合效益评价的影响因素众多，指标组成主要来自于社会、经济、生态3个维度，不同维度指标特性组合传递含义不尽相同。在多目标条件下固定的指标权重构成难以反映不同阶段不同生态清洁小流域的治理效益。本次研究将利用可拓评价理论，构建多目标下流域治理效益可拓评价模型，通过可拓评价理论确定适应某条流域某阶段的指标集和权重组成，让评价结果更贴近流域治理效益实际，从而使评价结果更具实际应用价值。可拓评价模型为开展智能决策提供技术基础。

（3）生态清洁小流域治理专家知识数据库

对于生态清洁小流域［3］治理决策需综合考虑自然、社会、经济等各类影响因素，传统方法下需要来自管理、自然生态、景观、水利、水文、农业、社会经济等领域的专家开展群决策。建立集自然、社会和经济领域专家知识的知识库是水源保护区生态清洁小流域治理智能决策系统软件开展智能决策的关键。知识库中知识的质量和数量决定着本系统的质量水平。在本系统中知识库与智能决策系统程序是相互独立的，后期可以通过改变、完善增加知识库中的知识内容即可提高本系统的决策科学性，随着系统的推广应用其科学性和适应性也会大大提高。生态清洁小流域治理专家知识数据库是本系统开展智能决策的经验依据。

（4）智能数据挖掘推理组件

为了通过本系统实现最优的流域治理决策建议意见的生成，实现流域治理效益评价标准数据库和专家知识库数据的存取、处理和优化，需要设计数据挖掘组件进行数据的获取和分析。推理机主要由执行器、调度器和一致性协调器等组成。调度器依据控制策略选择执行，执行器应用知识库中的知识执行调度器选定的动作。一致性协调器的主要作用是当得到新数据或新假设时，对已得到的相关结果进行似然修正，以保证结果的前后一致性。智能数据挖掘推理组件是本系统核心。

（5）小流域治理智能决策应用软件

选取安吉县深溪、上虞市桃花溪、鄞州区金峨溪3个水利部试点的生态清洁小流域治理工程进行示范研究。在相关的政府管理部门和工程建设公司进行安装、调试和试验，验证模型的可行性，并把优化选取结果与实际治理效益总结报告进行比较，衡量流域治理效益与预期目标的符合度，智能提供决策建议。该软件同时提供图形化的地理信息界面，实现评价结果和建议意见的图形化展示。流域治理智能决策应用软件是面向用户开展实际推广应用的最终结果。

2.2关键技术

（1）小流域治理评价模型的构建

建立基于可拓评价理论的清洁生态小流域治理评价模型，可拓综合评价方法是建立在可拓集合论的基础上的评价方法。其特点是能描述事物的可变性。分布在正无穷到负无穷上的关联函数值能够把对象的评价数量化。同时关联函数值确定的正域、负域和零界为描述事物由量变到质变提供了一个有效的工具。

（2）专家知识库的抽象归类和构建

充分利用本课题现有的数据资料和成果、对流域治理的专家知识进行数据归类、分析和构建，建立多维特性关系表。设计数据库模型拓扑结构，确定物理数据库，编制数据字典，建立关系图、函数、视图、规则与权限集等。

（3）多目标可拓评价下指标权重动态修正I/O智能触发器

非特定流域的清洁生态小流域治理是个多目标多指标动态权重的评价体系，而在可拓评价下，指标权重主要受指标组成、治理目标、流域环境特性的影响，需要从这些特性中进行数据挖掘并且进行指标权重的动态确定。研究利用挖掘数据动态修正更新评价指标权重的机理；结合数据挖掘技术、知识发现技术和搜索策略，建立视图和函数，编制存储过程，开发基于智能动态指标修正的I/O智能触发器。该触发器不但可以利用历史数据库中实际工程数据，定时触发更新环境预测数据库，同时将在更新滚动视窗时触发更新评价指标权重构成。

2.3主要创新点

（1）基于可拓评价理论的清洁生态小流域治理评价模型

把可拓评价理论模型引入到生态清洁小流域治理，在多目标多指标不同权重条件下，针对影响生态清洁小流域治理效益的社会、经济、生态3个维度的指标进行组合优化，形成最贴近治理效益实际的评价结果，解决以往评价模型普适性差、评价效率低、评价结果偏离现实治理效果的问题。

（2）多目标可拓评价下指标权重动态修正机理

计算获取多维特性关系模型并开发I/O智能触发器，跟踪清洁生态小流域的指标特性、目标特性、环境特性对流域治理效益的影响，动态触发更新流域治理效益评价指标权重配置数据表，探讨在多目标可拓评价下指标权重动态修正机理。

（3）多目标可拓评价下管理决策智能推理组件

多目标可拓评价下管理决策智能推理机包括了数据挖掘组件和推理组件。智能决策组件属于专家系统，将专家系统应用于生态清洁小流域的治理管理决策，有助于提高管理决策建议意见的科学性。