(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210414164.3 (22)申请日 2022.04.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114510583 A (43)申请公布日 2022.05.17 (73)专利权人 长江勘测规划设计 研究有限责任 公司 地址 430010 湖北省武汉市汉口解 放大道 1863号 (72)发明人 李安强　王权森　卢程伟　喻杉　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 陈家安 (51)Int.Cl. G06F 16/36(2019.01)G06N 5/02(2006.01) G06Q 50/26(2012.01) (56)对比文件 CN 111680171 A,2020.09.18 CN 105976103 A,2016.09.28 CN 113159451 A,2021.07.23 CN 10746 3901 A,2017.12.12 CN 112182234 A,2021.01.0 5 KR 20090001550 A,2009.01.09 US 2020034935 A1,2020.01.3 0 喻杉等.长江流 域水工程智能调度平台建 设 探讨. 《人民长江》 .202 2, 审查员 汪安 (54)发明名称 一种防洪调度知识图谱构建方法 (57)摘要 本发明公开了一种防洪调度知识图谱构建 方法。 它包括如下步骤： 步骤 一： 建立水 ‑工‑险基 础数据知识单元； 整合防洪基础数据集， 将水 ‑ 工‑险的基础信息与工程节点与控制站节点进行 联接， 构建防洪 基本知识单元； 步骤二： 建立融合 调度规则与调度响应关系的防洪知识 体系网； 将 不同的基本知识单元进行有机组织， 构建防洪知 识体系网； 步骤三： 构建具有自主学习能力的防 洪调度知识图谱。 本发明具有能对海量防洪领域 基础数据信息提取与整合， 凝练水工程防洪调度 逻辑， 将调度经验知识进行组织与重构， 增强对 信息的处理和反馈能力， 辅助提升防洪调度决策 能力的优点。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 114510583 B 2022.07.12 CN 114510583 B 1.一种防洪调度知识图谱构建方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 步骤一： 建立水 ‑工‑险基础数据知识单 元； 整合防洪基础数据集， 将水 ‑工‑险的基础信息与工程节点与控制站节点进行联接， 构 建防洪基本知识单 元； 步骤二： 建立融合调度规则与调度响应关系的防洪知识体系网； 考虑不同水雨工险情条件下工程单元与站点单元之间的调度响应关系以及工程单元 间的防洪任务联系， 将不同的基本知识单 元进行有机组织， 构建防洪知识体系网； 步骤三： 构建具有自主学习能力的防洪调度知识图谱 采用随机模拟技术 ‑调度仿真 ‑优化提取的技术方法， 构建防洪工程调度响应关系自主 学习模型， 使工程调度响应关系能够自适应优化与完善； 在此基础上， 结合历史调度案例， 抽取关键知识要素， 不断丰富与完善防洪知识体系网， 构建具有自学习功能的防洪调度知 识图谱， 实现不同水、 雨、 工、 险情条件 下， 防洪工程群组合自动推荐以及调度响应关系智能 索引的功能； 在步骤三中， 构建具有自学习功能的防洪调度知识图谱， 具体包 含如下步骤： S31： 构建防洪工程调度响应关系自主学习模型； 在步骤S31中， 调度响应关系自学习模型构建包含洪水场景模拟生成、 基于物 理模型的 调度样本集构造以及调度响应关系拟合 三个部分； 洪水场景模拟生成： 洪水场景生成的主要方法有两种： 一种是历史典型设计洪水法， 即 选取历史典型设计洪水过程， 采用同倍比或者同频率法对上游各站点相 应洪水进行放大， 对于上游站点无历史同期洪水 的情况， 采用解集法或相似站点法来补充站点径流过程， 同 时选择多个历史典型洪水 弥补洪水多样性不 足的问题； 另一种方法是通过多站洪水随机模 拟法对多站点 不同频率 不同地区组成的洪水 过程进行随机模拟； 调度样本集生成： 根据不同洪水样本， 结合现有调度规则拟定不同工程拦蓄方案， 综合 生成不同来水背景场以及模型初始边界场； 通过机理模型进行流域防洪调度模拟， 计算不 同来水过程、 工程运用条件 下， 不同控制站 点的水位、 流量变化过程， 获取大量调度样 本集； 其中， 机理模型包括水动力学模型、 水库优化调度模型、 分 蓄洪优化调度模型； 调度响应关系拟合： 将洪水场景集与相对应的调度样本集进行整合， 设置调度决策者 较为关注的多个下游控制站点的河湖水文要素特征， 并采用相关分析方法， 识别提取出与 河湖水文要素变化密切的关键特征 因子集， 采用机器学习或者深度学习的方法提取特征因 子与河湖水文要素特征响应变化之间的全过程映射关系， 解析水库、 堤防、 蓄滞洪区、 洲滩 民垸、 涵闸泵站拦蓄单位流量或者使用单位容积防洪库容对下游河湖水位要素的影响关 系， 并将映射关系通过网络化、 参数化进行封装存储， 形成关系节点； 通过不断地重复 “模 拟‑优化‑拟合”过程， 使模型 具有自学习功能； S32： 构建历史案例知识库。 2.根据权利要求1所述的防洪调度知识图谱构建方法， 其特征在于： 在步骤一中， 水 ‑ 工‑险的基础信息包括水雨情、 工情、 险情、 调度关联对象； 建立水‑工‑险基础数据知识单 元， 具体包括如下步骤： S11： 基础数据获取； S12： 基本知识单 元构建。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114510583 B 23.根据权利要求2所述的防洪调度知识图谱构建方法， 其特征在于： 在S11中， 防洪调度 知识图谱的构建基础数据获取包 含数据提取与整合和数据组织与重构两 部分内容； 数据提取与整合； 防洪知识图谱构建需对不同类型的数据信息进行提取与整合， 对于 系统接入的网络链接数据以及历史已经成库成表数据， 可直接进行使用； 针对部分纯文本 数据、 图像数据以及网络数据非结构化数据信息， 结合网络爬虫技术、 文字识别技术、 语音 转化技术进行数据信息提取， 提取 的信息包括防洪工程联合调度规则、 历史实时险情图像 判别信息以及相关 网页新闻与音视频中关于水、 雨、 工、 险、 灾情以应对措施的描述信息， 将 非结构化信息转 化为结构化信息统一建立数据库； 数据组织与重构： 按照工程类型不同， 将数据信 息分为堤防、 水库、 蓄滞洪区、 洲滩民垸 与涵闸泵站五大类， 将各类工程的工情信息、 工程历史险情信息、 工程所在区域历史与实测 水雨情信息以及工程保护对象的社会经济信息进 行关联， 通过交叉联接的方式对数据信息 进行建库建表， 构建不同属性数据之间的有机联系。 4.根据权利要求3所述的防洪调度知识图谱构建方法， 其特征在于： 在S12中， 基本知识 单元构建通过依 次执行的实体节点与语义类识别抽取、 节点属 性抽取、 实体节点属 性链接 实现； 实体节点与语义类识别抽取； 防洪调度知识图谱围绕防洪工程语义类与控制站语义类 建立， 其中防洪工程语义类是不同类型的防洪工程实体节点构成的集合， 具体包括堤防、 水 库、 蓄滞洪区与洲滩的民垸工程实体节点； 控制站语义类则包含水文站、 水位站、 气象站这 些控制节点， 根据不同实体节点的属性在获取的基础数据集中识别并抽取相关节点信息； 节点属性抽取； 针对不同类型的防洪工程实体节点， 提取其行政区划、 类别、 建设情况、 特征参数、 启用方式、 实时水雨工情信息、 历史风险点、 直接 关联工程的基本属性信息； 对于 不同类型防洪控制站节 点， 则提取站 点类型、 站 点名称、 位置、 水雨情实测预报信息、 站 点附 近险情信息、 站点所在区域社会经济信息的基本属性信息； 实体节点属性链接； 将节点的基础属性信息与实体节点进行耦合链接， 通过构建单一 防洪节点的基本知识单元， 采用资源描述框架 三元组或者知识框架类的方式对节点单元进 行知识存储与表示； 其中， 节点的基础属性信息包括基本水情、 工情、 险情以及空间地理位 置。 5.根据权利要求4所述的防洪调度知识图谱构建方法， 其特征在于： 在步骤二中， 构建 防洪知识体系网， 具体包括如下步骤： S21： 根据防洪工程与站点之间的空间拓扑联系， 建立工程与工程、 工程与站点、 站点与 站点之间的基本空间联系， 以距离为关系属性将不同防洪工程节点与控制站节点进行链 接； 其中， 防洪工程与站点之间的空间拓扑 联系包括行政区划、 空间距离； S22： 结合水利工程节点与控制站节点之间的水文水力联系， 筛选出与各个控制站点水 文水力联系紧密的水库、 堤防、 蓄滞洪区工程节 点， 并根据流域防洪 规划方案中制定的不同 水工程对防洪控制节 点的调度联系， 初步确定水利工程节点与控制站节点之间的调 度响应 关系， 并将调度响应关系作为关系属性， 添加到与控制站 节点链接的工程节点之间； S23： 提取水工程防洪调度 方案中对应的水雨情与险情信息， 构造水雨情节点与险情节 点； 其中水雨情节点的属 性包括洪水遭遇组成、 洪水过程、 洪水量级， 险情节点的属 性包括 险情发生的类型、 强度， 将该水雨情与险情作为属性节点与调 度控制站节点进 行互联； 进一权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114510583 B 3