一种河流监测预警方法及系统

摘要

本申请提供了一种河流监测预警方法及系统，属于监测技术领域，其中，一种河流监测预警方法包括：采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，水体信息包括河段内水体的流速和流向，漂浮物信息包括河段内漂浮物的方位和速度；基于漂浮物信息对漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；基于漂浮物信息与水体信息确定目标漂浮物的相对速度；若目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，则输出预警信息，以指示当前河段内存在失控漂浮物。本申请提供的河流监测预警方法及系统能够对河流上的漂浮物进行实时跟踪和监测，并在发现漂浮物处于失控状态时，及时将情况上报，以便相关管理部门及时采取处理措施。

权利要求

1.一种河流监测预警方法，其特征在于，包括：采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，所述水体信息包括所述河段内水体的流速和流向，所述漂浮物信息包括所述河段内各漂浮物的方位和速度；

基于所述漂浮物信息对所述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；

基于所述漂浮物信息与所述水体信息确定所述目标漂浮物的相对速度，其中，所述相对速度为所述目标漂浮物相对于所述水体的速度；

若所述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，则输出预警信息，以指示当前所述河段内存在失控漂浮物；

其中，所述基于所述漂浮物信息对所述漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物包括：基于卡尔曼滤波算法和不同时间点采集到的漂浮物信息，对所述各漂浮物进行虚假目标识别；

基于所述虚假目标识别的结果确定所述目标漂浮物。

2.如权利要求1所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述采集河段内的河流信息和漂浮物信息之后还包括：

通过第一坐标系和第二坐标系分别描述所述水体信息和所述漂浮物信息，其中，所述第一坐标系基于所述水体信息的采集点位置构建，所述第二坐标系基于所述漂浮物信息的采集点位置构建；

将所述第一坐标系中的水体信息转换为所述第二坐标系中的水体信息；

所述基于所述漂浮物信息与所述水体信息确定所述漂浮物的相对速度具体为：基于所述第二坐标系中的水体信息、所述目标漂浮物的方位和速度确定所述目标漂浮物的相对速度。

3.根据权利要求1所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述基于所述虚假目标识别的结果确定所述目标漂浮物包括：基于虚假目标识别的结果确定所述各漂浮物的探测次数；

基于生命周期理论和所述各漂浮物的探测次数更新所述各漂浮物的跟踪状态；

将所述各漂浮物中跟踪状态为未消亡的漂浮物确定为目标漂浮物。

4.如权利要求1‑3任一项所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述采集河段内的水体信息和漂浮物信息包括：

基于部署于所述河段内河岸一侧的一组探测设备采集所述河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，一组所述探测设备包括测速仪和雷达。

5.如权利要求4所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述一组探测设备还包括：部署于所述河段内河岸一侧的摄像头；

所述输出预警信息包括：

基于所述摄像头采集所述河段内与所述失控漂浮物相关的视频图像；

输出所述视频图像。

6.如权利要求1‑3任一项所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述采集河段内的水体信息和漂浮物信息包括：

基于部署于所述河段内河岸一侧的第一组探测设备采集所述河段内的第一水体信息和第一漂浮物信息；

基于部署于所述河段内河岸另一侧的第二组探测设备采集所述河段内的第二水体信息和第二漂浮物信息；其中，每组所述探测设备均包括测速仪和雷达；

所述基于所述漂浮物信息对所述各漂浮物进行动态跟踪包括：分别基于所述第一漂浮物信息和所述第二漂浮物信息对所述各漂浮物进行动态跟踪。

7.如权利要求6所述的河流监测预警方法，其特征在于，所述基于所述漂浮物信息与所述水体信息确定所述目标漂浮物的相对速度包括：将所述第一水体信息或所述第二水体信息作为最终水体信息；

基于所述第一漂浮物信息、所述第二漂浮物信息和所述最终水体信息确定所述目标漂浮物的相对速度。

8.一种河流监测预警系统，其特征在于，包括：前端探测装置，用于采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，所述水体信息包括所述河段内水体的流速和流向，所述漂浮物信息包括所述河段内各漂浮物的方位和速度；

后端管理装置，用于：

基于所述漂浮物信息对所述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；具体包括：基于卡尔曼滤波算法和不同时间点采集到的漂浮物信息，对所述各漂浮物进行虚假目标识别；基于所述虚假目标识别的结果确定所述目标漂浮物；

基于所述漂浮物信息与所述水体信息确定所述目标漂浮物的相对速度，其中，所述相对速度为所述目标漂浮物相对于所述水体的速度；

报警装置，用于当所述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内时，输出预警信息，以指示当前所述河段内存在失控漂浮物。

9.如权利要求8所述的一种河流监测预警系统，其特征在于，所述前端探测装置包括两组探测设备，每组所述探测设备均包括：测速仪，用于采集所述河段内的水体信息；

雷达，用于采集所述河段内的漂浮物信息；

摄像头，用于采集所述河段内与所述失控漂浮物相关的视频图像；

其中，两组所述探测设备分别部署于所述河段内的河岸两侧。

说明书

一种河流监测预警方法及系统

技术领域

[0001] 本申请属于监测技术领域，尤其涉及一种河流监测预警方法及系统。

背景技术

[0002] 在大风、暴雨或洪水等异常天气的影响下，很多大型物体会失控并沿河流进行漂浮，如因泊岸锚失效而失控的大型船只，或其他从岸边被带入河流的大型物体等。一方面，
该种漂浮于河流的大型漂浮物在异常天气的影响下顺流而下，处于失控状态，在水体流速
的带动下很容易撞击并损毁河流下游的基础设施及水面航道设施等。另一方面，在异常天
气下，不仅河岸设施处会缺少值守人员，河流水面处也会由于天气原因使得可视范围小，视
线条件，难以用肉眼进行观测，此时，失控的大型漂浮物会处于无人监管的状态，随水体流
向自行移动，导致很难对其进行跟踪和处理。

发明内容

[0003] 本申请的目的在于提供一种河流监测预警系统及方法，能够对河流上的漂浮物进行实时跟踪和监测，并在发现漂浮物处于失控状态时，及时将情况上报，以便相关管理部门
及时采取处理措施。

[0004] 为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种河流监测预警方法，包括：

[0005] 采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，上述水体信息包括上述河段内水体的流速和流向，上述漂浮物信息包括上述河段内各漂浮物的方位和速度；

[0006] 基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；

[0007] 基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度，其中，上述相对速度为上述目标漂浮物相对于上述水体的速度；

[0008] 若上述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，则输出预警信息，以指示当前上述河段内存在失控漂浮物。

[0009] 基于本申请第一方面，在第一种可能的实现方式中，上述采集河段内的水体信息和漂浮物信息之后还包括：

[0010] 通过第一坐标系和第二坐标系分别描述上述水体信息和上述漂浮物信息，其中，上述第一坐标系基于上述水体信息的采集点位置构建，上述第二坐标系基于上述漂浮物信
息的采集点位置构建；

[0011] 将上述第一坐标系中的水体信息转换为上述第二坐标系中的水体信息；

[0012] 上述基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述漂浮物的相对速度具体为：基于上述第二坐标系中的水体信息、上述目标漂浮物的方位和速度确定上述目标漂浮物的相
对速度。

[0013] 基于本申请第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，上述基于上述漂浮物信息对上述漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物包括：

[0014] 基于卡尔曼滤波算法和不同时间点采集到的漂浮物信息，对上述各漂浮物进行虚假目标识别；

[0015] 基于上述虚假目标识别的结果确定上述目标漂浮物。

[0016] 基于本申请第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，上述基于上述虚假目标识别的结果确定上述目标漂浮物包括：

[0017] 基于虚假目标识别的结果确定上述各漂浮物的探测次数；

[0018] 基于生命周期理论和上述各漂浮物的探测次数更新上述各漂浮物的跟踪状态；

[0019] 将上述各漂浮物中跟踪状态为未消亡的漂浮物确定为目标漂浮物。

[0020] 基于本申请第一方面至本申请第一方面的第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，上述采集河段内的水体信息和漂浮物信息包括：

[0021] 基于部署于上述河段内河岸一侧的一组探测设备采集上述河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，一组上述探测设备包括测速仪和雷达。

[0022] 基于本申请第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，上述一组探测设备还包括：部署于上述河段内河岸一侧的摄像头；

[0023] 上述输出预警信息包括：

[0024] 基于上述摄像头采集上述河段内与上述失控漂浮物相关的视频图像；

[0025] 输出上述视频图像。

[0026] 基于本申请第一方面至本申请第一方面的第三种可能的实现方式中任一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，上述采集河段内的水体信息和漂浮物信息包括：

[0027] 基于部署于上述河段内河岸一侧的第一组探测设备采集上述河段内的第一水体信息和第一漂浮物信息；

[0028] 基于部署于上述河段内河岸另一侧的第二组探测设备采集上述河段内的第二水体信息和第二漂浮物信息；其中，每组上述探测设备均包括测速仪和雷达；

[0029] 上述基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪包括：

[0030] 分别基于上述第一漂浮物信息和上述第二漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪。

[0031] 基于本申请第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，上述基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度包括：

[0032] 将上述第一水体信息或上述第二水体信息作为最终水体信息；

[0033] 基于上述第一漂浮物信息、上述第二漂浮物信息和上述最终水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度。

[0034] 本申请第二方面提供了一种河流监测预警系统，包括：

[0035] 前端探测装置，用于采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，上述水体信息包括上述河段内水体的流速和流向，上述漂浮物信息包括上述河段内各漂浮物的方位和速
度；

[0036] 后端管理装置，用于：基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度，其中，
上述相对速度为上述目标漂浮物相对于上述水体的速度；

[0037] 报警装置，用于当上述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内时，输出预警信息，以指示当前上述河段内存在失控漂浮物。

[0038] 基于本申请第二方面，在第一种可能的实现方式中，上述前端探测装置包括两组探测设备，每组上述探测设备均包括：

[0039] 测速仪，用于采集上述河段内的水体信息；

[0040] 雷达，用于采集上述河段内的漂浮物信息；

[0041] 摄像头，用于采集上述河段内与上述失控漂浮物相关的视频图像；

[0042] 其中，两组上述探测设备分别部署于上述河段内的河岸两侧。

[0043] 由上可见，本申请提供的一种河流监测预警方法，首先采集河段内的水体信息和漂浮物信息，并基于漂浮物信息对漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；然后基于漂浮
物信息与水体信息确定目标漂浮物的相对速度；若目标漂浮物的相对速度处于预设范围
内，则输出预警信息，以指示当前河段内存在失控漂浮物。由于水体信息包括河段内水体的
流速和流向，漂浮物信息包括河段内漂浮物的方位和速度，因此，基于水体信息和漂浮物信
息可实现对河流上的漂浮物进行实时跟踪和监测，并在发现漂浮物处于失控状态时，及时
将情况上报，以便相关管理部门及时采取处理措施。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附
图获得其他的附图。

[0045] 图1为本申请提供的河流监测预警方法一个实施例流程示意图；

[0046] 图2为本申请提供的河流监测预警系统一个实施例结构示意图；

[0047] 图3为本申请提供的河流监测预警系统中后端管理装置的一个实施例结构示意图；

[0048] 图4为本申请提供的河流监测预警系统中前端探测装置的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

[0049] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体
细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电
路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

[0050] 应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、
操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0051] 还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下
文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0052] 下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本申请保护的范围。

[0053] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的
情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

[0054] 实施例一

[0055] 本申请实施例提供了一种河流监测预警方法，如图1所示，该方法包括：

[0056] 步骤11：采集河段内的水体信息和漂浮物信息；

[0057] 其中，上述水体信息包括上述河段内水体的流速和流向，上述漂浮物信息包括上述河段内各漂浮物的方位和速度。

[0058] 具体的，上述河段可为上述河流中待监测预警的区域；上述水体的流速和流向可为上述河段内水体表面的流速和流向；上述各漂浮物可为船只或树枝等容易对河流下游基
础设施或水面航道设施等产生撞击威胁的大型漂浮物。可选的，上述采集河段内的漂浮物
信息时，可基于上述河段的宽度预先设置采集范围(即漂浮物的体积范围)，并采集该河段
内处于采集范围内的各漂浮物的漂浮物信息。

[0059] 在一种实现方式中，上述采集河段的水体信息和漂浮物信息可包括：基于部署于上述河段内河岸一侧的一组探测设备采集上述河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，一
组上述探测设备包括测速仪和雷达。

[0060] 可选的，上述测速仪可以为甚高频雷达测速仪，上述雷达可以为毫米波雷达，且上述毫米波雷达部署于上述甚高频雷达测速仪的下游位置，以便基于该毫米波雷达基于甚高
频雷达测速仪的探测范围对漂浮物进行探测。通过甚高频雷达测速仪可以实现对水体表面
流速分布的实时监测，通过毫米波雷达可以获取水体表面漂浮物的目标名称、目标距离、运
动速度和方向角进行实时监测，且毫米波雷达可同时识别至少64个动态目标，输出的漂浮
物信息可根据目标距离由远及近进行排列，并可同时进行近距和远距两种模式的扫描探
测，获取的信息更加全面精准。

[0061] 在另一种实现方式中，上述采集河段的水体信息和漂浮物信息可包括：基于部署于上述河段内河岸一侧的第一组探测设备采集上述河段内的第一水体信息和第一漂浮物
信息；基于部署于上述河段内河岸另一侧的第二组探测设备采集河段内的第二水体信息和
第二漂浮物信息；其中，每组上述探测设备均包括测速仪和雷达。

[0062] 在实际应用中，上述探测设备的部署方式可根据河段的宽度进行调整，当上述河段的宽度在探测设备的探测范围内时(如河宽200m以下)，仅需在河岸的一侧部署一组探测
设备即可；当上述河段的宽度在探测设备的探测范围外时(如河宽200m至500m)，可在河岸
的两侧各部署一组探测设备，实现对河段宽度范围的全面覆盖；或者，当上述河段的宽度远
大于探测设备的探测范围时(如河宽500m以上)，除在河岸的两侧各部署一组探测设备，还
可以在水体表面中部的相应位置再部署一组或多组探测设备，实现对河段宽度范围的全面
覆盖。其中，可通过在水体表面中部的相应位置设置监测浮岛用于将上述探测设备固定于
水体表面的中部，或者，也可以通过固定于河岸两侧的固定支架将上述探测设备固定于水
体表面的中部，此处不做限定。同样，当上述河段的长度在上述探测设备的探测范围内时，
仅需在河岸的一侧部署一组探测设备即可，当上述河段的长度在上述探测设备的探测范围
外时，可在河岸的同一侧间隔设置多组探测设备，实现对河段长度范围的全面覆盖。

[0063] 步骤12：基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；

[0064] 具体的，由于雷达可对漂浮物信息进行实时监测，因此，在不同时间点可采集到不同的漂浮物信息，从而实现漂浮物信息的实时更新。通过对各漂浮物进行动态跟踪，可有效
过滤受水面波浪影响可能产生的虚假目标或重叠目标，实现对各漂浮物的虚假目标识别。
同时当仅针对同一漂浮物时，还可以对该同一漂浮物在不同时间点的多个动态目标进行延
续识别处理。

[0065] 在一种实现方式中，当上述采集河段的水体信息和漂浮物信息包括基于部署于上述河段内河岸一侧的第一组探测设备采集上述河段内的第一水体信息和第一漂浮物信息、
以及基于部署于上述河段内河岸另一侧的第二组探测设备采集河段内的第二水体信息和
第二漂浮物信息时，上述基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪可包括：分别
基于上述第一漂浮物信息和上述第二漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以便实现
对河段内不同位置的各个漂浮物进行动态跟踪。

[0066] 可选的，上述基于上述漂浮物信息对上述漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物具体可包括：基于卡尔曼滤波算法和不同时间点采集到的漂浮物信息，对上述各漂浮物
进行虚假目标识别；基于上述虚假目标识别的结果确定上述目标漂浮物。

[0067] 具体的，上述卡尔曼滤波算法基于不用时间点采集到的漂浮物信息，获取不同时间点各漂浮物的不同方位和速度；基于不同时间点各漂浮物的不同方位和速度可对该漂浮
物的延续关系进行估算，以便确定该漂浮物是否为能够持续被探测的有效漂浮物(目标漂
浮物)，排除无法被持续探测到的虚假漂浮物。

[0068] 可选的，上述基于上述虚假目标识别的结果确定上述目标漂浮物包括：基于虚假目标识别的结果确定上述各漂浮物的探测次数；基于生命周期理论和上述各漂浮物的探测
次数更新上述各漂浮物的跟踪状态；将上述各漂浮物中跟踪状态为未消亡的漂浮物确定为
目标漂浮物。

[0069] 具体的，在使用卡尔曼滤波算法对不用时间点采集到的漂浮物信息进行延续关系估算时，可获取对各漂浮物的探测次数和间隔时间，其中，探测次数可包括连续探测次数和
错误探测次数。通过探测次数和间隔时间可确定该漂浮物每次被探测时间隔时间的长短以
及是否能够被连续探测。进一步的，可通过预先设置消亡阈值和目标阈值，将探测次数处于
不同阈值内的各漂浮物定义为不同的跟踪状态，并将实时更新后连续探测次数不在消亡阈
值范围内的漂浮物确定为目标漂浮物。

[0070] 在实际应用中，可基于生命周期理论根据各漂浮物的连续探测次数将各漂浮物的跟踪状态定义为形成、更新、持续、等待和消亡等状态。具体的，当首次获取到某一漂浮物的
漂浮物信息时，将该漂浮物的跟踪状态定义为形成；当某一漂浮物的连续探测次数稳定更
新时，即该漂浮物可持续稳定的被探测到时，将该漂浮物的跟踪状态定义为更新；当某一漂
浮物的连续探测次数处于第一目标阈值内时，即存在少次数的错误探测次数时，将该漂浮
物的跟踪状态定义为稳定；当某一漂浮物的连续探测次数处于第二目标阈值内时，即存在
少次数的错误探测次数和目标丢失时，将该漂浮物的跟踪状态定义为等待；当某一漂浮物
的连续探测次数处于消亡阈值内时，即连续存在错误探测次数和目标丢失时，将该漂浮物
的跟踪状态定义为消亡。其中，各漂浮物的跟踪状态的定义可根据实际情况进行调整，此处
不做限定。通过将卡尔曼滤波算法和生命周期理论结合，实现对各漂浮物的多目标动态跟
踪，并有效确定目标漂浮物。

[0071] 步骤13：基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度；

[0072] 其中，上述相对速度为上述目标漂浮物相对于上述水体的速度。

[0073] 可选的，在上述步骤11采集漂浮物信息和水体信息之后还包括：通过第一坐标系和第二坐标系分别描述上述水体信息和上述漂浮物信息，其中，上述第一坐标系基于上述
水体信息的采集点位置构建，上述第二坐标系基于上述漂浮物信息的采集点位置构建；将
上述第一坐标系中的水体信息通过投影变换转换为上述第二坐标系中的水体信息。其中，
可将该第二坐标系中的水体信息作为背景特征信息，该背景特征信息还可以包括该第二坐
标系中的水体信息所对应的观测时间。

[0074] 进一步的，上述基于漂浮物信息与水体信息确定漂浮物的相对速度具体可为：基于上述第二坐标系中的水体信息(即背景流速信息)、上述目标漂浮物的方位和速度(即漂
浮物信息)确定上述目标漂浮物的相对速度。具体的，通过背景流速信息可预先确定预设范
围；并结合漂浮物信息确定相应时间点漂浮物速度相对于水体流速的速度。

[0075] 具体的，在将上述探测设备固定于河岸的相应位置后，分别获取每组探测设备内雷达和测速仪的位置参数，将每个雷达或测速仪的位置参数作为相应漂浮物信息或水体信
息的采集点，并基于每个位置参数构建相应的第一坐标系或第二坐标系，基于每组探测设
备内的雷达和测速仪的位置参数构建的第一坐标系和第二坐标系一一对应，也即一组探测
设备内，每个雷达和测速仪获取的漂浮物信息均与相应的背景特征信息相对应，以便将每
组探测设备内的雷达和测速仪探测的信息进行融合分析。其中，位置参数可包括雷达或测
速仪的平面坐标信息、高程坐标信息、距离信息、基准方位角信息等。

[0076] 在一种实现方式中，当上述采集河段的水体信息和漂浮物信息包括基于部署于上述河段内河岸一侧的第一组探测设备采集上述河段内的第一水体信息和第一漂浮物信息、
以及基于部署于上述河段内河岸另一侧的第二组探测设备采集河段内的第二水体信息和
第二漂浮物信息时，上述基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对
速度包括：将上述第一水体信息或上述第二水体信息作为最终水体信息；基于上述第一漂
浮物信息、上述第二漂浮物信息和上述最终水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度。

[0077] 可选的，上述背景流速信息还可以包括：监测数据可靠度指标；该监测数据可靠度指标可基于第一坐标系对应的测速仪的距离信息和探测范围计算，用于判断该第一坐标系
对应的测速仪的监测可靠程度。当河段两岸分别部署两组探测设备时，基于河段两岸的两
个测速仪的位置参数分别构建两个第一坐标系，用于分别描述第一水体信息和第二水体信
息；分别基于两个第一坐标系计算得到第一监测数据可靠度指标和第二监测数据可靠度指
标，并基于第一监测数据可靠度指标和第二监测数据可靠度指标得到相应的第一背景流速
信息和第二背景流速信息。

[0078] 进一步的，上述将上述第一水体信息或上述第二水体信息作为最终水体信息包括：对两个监测数据可靠度指标进行取舍分析，选取其中一个监测数据可靠度指标作为最
终监测数据可靠度指标，并将该最终监测数据可靠度指标相对应的背景流速信息作为最终
背景流速信息。则上述基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速
度包括：基于上述第一漂浮物信息、第二漂浮物信息和最终背景流速信息确定上述目标漂
浮物的相对速度。其中，对两个监测数据可靠度指标进行取舍分析时，可优先选取监测数据
可靠度指标高的作为最终监测数据可靠度指标，或者，当两个监测数据可靠度指标接近时，
可以计算二者的加权平均值作为最终监测数据可靠度指标。

[0079] 步骤14：若上述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，则输出预警信息，以指示当前上述河段内存在失控漂浮物。

[0080] 具体的，当上述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，输出报警信息至后端管理平台或终端设备等，用于及时提示相应工作人员，以便及时采取应急处理措施。

[0081] 可选的，上述一组探测设备还包括：部署于上述河段内河岸一侧的摄像头；则上述输出预警信息还可以包括：基于上述摄像头采集上述河段内与上述失控漂浮物相关的视频
图像；输出上述视频图像。该摄像头可配置有控制功能，该控制功能通过语音或信息命令实
现对摄像头的远程控制，以便对漂浮物所在位置进行视觉跟踪并采集相应的视频图像。其
中，可以每组探测设备均设置一摄像头，或者，也可以多组探测设备共用同一摄像头，只要
能保证摄像头的监测范围可以实现对河段内水体范围的全面覆盖即可，此处不做限定。

[0082] 可选的，上述一组探测设备还包括：辅助照明设备，用于在异常天气条件下进行辅助照明，其中，该辅助照明设备可配置有控制功能，该控制功能通过语音或信息命令实现对
辅助照明设备的远程控制，即对灯光照射的方位或灯光的开启时间等进行远程控制，以便
辅助上述摄像头对漂浮物进行视频图像采集。

[0083] 由上可见，本申请实施例提供的一种河流监测预警方法，首先采集河段内的水体信息和漂浮物信息，并基于漂浮物信息对漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；然后基
于漂浮物信息与水体信息确定目标漂浮物的相对速度；若目标漂浮物的相对速度处于预设
范围内，则输出预警信息，以指示当前河段内存在失控漂浮物。由于水体信息包括河段内水
体的流速和流向，漂浮物信息包括河段内漂浮物的方位和速度，因此，基于水体信息和漂浮
物信息可实现对河流上的漂浮物进行实时跟踪和监测，并在发现漂浮物处于失控状态时，
及时将情况上报，以便相关管理部门及时采取处理措施。

[0084] 实施例二

[0085] 本申请实施例提供了，图2示出了本申请实施例提供的一种河流监测预警系统的结构示意图。

[0086] 具体的，请参阅图2，该河流监测预警系统包括前端探测装置21、后端管理装置22和报警装置23；

[0087] 前端探测装置21，用于采集河段内的水体信息和漂浮物信息，其中，上述水体信息包括上述河段内水体的流速和流向，上述漂浮物信息包括上述河段内各漂浮物的方位和速
度；

[0088] 后端管理装置22，用于：基于上述漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；基于上述漂浮物信息与上述水体信息确定上述目标漂浮物的相对速度，其
中，上述相对速度为上述目标漂浮物相对于上述水体的速度；

[0089] 报警装置23，用于当上述目标漂浮物的相对速度处于预设范围内时，输出预警信息，以指示当前上述河段内存在失控漂浮物。

[0090] 可选的，后端管理装置22可以为软件搭建的管理平台，或直接由管理服务器实现后端管理装置22的功能，并将结果发送至终端平台进行显示。上述前端探测装置21、后端管
理装置22和报警装置23之间通信连接，其中，可以通过有线方式进行通信连接，也可以通过
无线方式进行通信连接，此处不做限定。

[0091] 可选的，如图3所示，上述后端管理装置22可包括数据接收模块221、数据处理模块222、动态跟踪模块223以及融合分析模块224。

[0092] 其中，当上述后端管理装置22通过数据接收模块221接收到上述前端探测装置21采集的河段的水体信息和漂浮物信息之后，上述数据处理模块222通过第一坐标系和第二
坐标系分别描述上述水体信息和上述漂浮物信息，并将上述第一坐标系中的水体信息转换
为上述第二坐标系中的水体信息，其中，上述第一坐标系基于上述水体信息的采集点位置
构建，上述第二坐标系基于上述漂浮物信息的采集点位置构建。

[0093] 上述动态跟踪模块223基于数据接收模块221接收到的漂浮物信息对上述各漂浮物进行动态跟踪，以确定目标漂浮物。可选的，动态跟踪模块223基于卡尔曼滤波算法和不
同时间点采集到的漂浮物信息，对上述各漂浮物进行虚假目标识别；基于上述虚假目标识
别的结果确定上述目标漂浮物。

[0094] 进一步的，上述动态跟踪模块223还可在基于上述虚假目标识别的结果确定上述目标漂浮物时，基于虚假目标识别的结果确定上述各漂浮物的探测次数；基于生命周期理
论和上述各漂浮物的探测次数更新上述各漂浮物的跟踪状态；将上述各漂浮物中跟踪状态
为未消亡的漂浮物确定为目标漂浮物。

[0095] 上述融合分析模块224基于上述第二坐标系中的水体信息、上述目标漂浮物的方位和速度确定上述目标漂浮物的相对速度。

[0096] 可选的，如图4所示，上述前端探测装置21包括至少一组探测设备211，每组上述探测设备211均包括：

[0097] 测速仪2111，用于采集上述河段内的水体信息；

[0098] 雷达2112，用于采集上述河段内的漂浮物信息；

[0099] 摄像头2113，用于采集上述河段内与上述失控漂浮物相关的视频图像；

[0100] 其中，当上述前端探测装置21包括一组探测设备211时，该组探测设备211可部署于河段的任一侧河岸以采集相应信息；当上述前端探测装置21包括两组上述探测设备211
时，两组探测设备211可分别部署于上述河段内的河岸两侧以采集相应信息。

[0101] 可选的，当上述前端探测装置21包括两组探测设备211时，上述动态跟踪模块223分别基于两组探测设备211采集的第一漂浮物信息和第二漂浮物信息对上述各漂浮物进行
动态跟踪；上述融合分析模块224用于将上述第一水体信息或上述第二水体信息作为最终
水体信息；并基于上述第一漂浮物信息、上述第二漂浮物信息和上述最终水体信息确定上
述目标漂浮物的相对速度。

[0102] 可选的，上述测速仪2111为甚高频雷达测速仪，上述雷达2112为毫米波雷达，通过甚高频雷达测速仪可以实现对水体表面流速分布的实时监测，通过毫米波雷达可以获取水
体表面漂浮物A的目标名称、目标距离、运动速度和方向角进行实时监测，且该毫米波雷达
可同时识别至少64个动态目标，输出的漂浮物信息可根据目标距离由远及近进行排列，并
可同时进行近距和远距两种模式的扫描探测，获取的信息更加全面精准。

[0103] 可选的，雷达2112部署于测速仪2111的下游位置，摄像头2113部署于雷达2112的下游位置。其中，摄像头2113还可配置有控制功能，该控制功能通过语音或信息命令实现对
摄像头2113的远程控制，以便对漂浮物A所在位置进行视觉跟踪并采集相应的视频图像。

[0104] 可选的，每组上述探测设备211还可以包括：辅助照明设备(图中未示出)，用于在异常天气条件下进行辅助照明，其中，该辅助照明设备可配置有控制功能，该控制功能通过
语音或信息命令实现对辅助照明设备的远程控制，即对灯光照射的方位或灯光的开启时间
等进行远程控制，以便辅助上述摄像头2113对漂浮物A进行视频图像采集。

[0105] 可选的，上述前端探测装置21可通过太阳能进行供电，或者，也可以通过其他方式进行供电，此处不做限定。

[0106] 在实际应用中，上述探测设备211的部署方式可根据河段的宽度进行调整，当上述河段的宽度在探测设备211的探测范围内时(如河宽200m以下)，仅需在河岸的一侧部署一
组探测设备211即可；当上述河段的宽度在探测设备211的探测范围外时(如河宽200m至
500m)，可在河岸的两侧各部署一组探测设备211，实现对河段宽度范围的全面覆盖；或者，
当上述河段的宽度远大于探测设备211的探测范围时(如河宽500m以上)，除在河岸的两侧
各部署一组探测设备211，还可以在水体表面中部的相应位置再部署一组或多组探测设备
211，实现对河段宽度范围的全面覆盖。其中，可通过在水体表面中部的相应位置设置监测
浮岛用于将上述探测设备211固定于水体表面的中部，或者，也可以通过固定于河岸两侧的
固定支架将上述探测设备211固定于水体表面的中部，此处不做限定。同样，当上述河段的
长度在探测设备211的探测范围内时，仅需在河岸的一侧部署一组探测设备211即可，当上
述河段的长度在探测设备211的探测范围外时，可在河岸的同一侧间隔设置多组探测设备
211，实现对河段长度范围的全面覆盖。

[0107] 由上可见，本申请实施例提供的一种河流监测预警系统，首先通过前端管理装置21采集河段内的水体信息和漂浮物信息；并通过后端管理装置22基于漂浮物信息对漂浮物
A进行动态跟踪，以确定目标漂浮物；然后基于漂浮物信息与水体信息确定目标漂浮物的相
对速度；若目标漂浮物的相对速度处于预设范围内，则通过报警装置23输出预警信息，以指
示当前河段内存在失控漂浮物。由于水体信息包括河段内水体的流速和流向，漂浮物信息
包括河段内漂浮物的方位和速度，因此，基于水体信息和漂浮物信息可实现对河流上的漂
浮物A进行实时跟踪和监测，并在发现漂浮物A处于失控状态时，及时将情况上报，以便相关
管理部门及时采取处理措施。

[0108] 应当理解，上述集成的单元/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现
上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，
上述计算机程序可存储于以计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可
实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机
程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可
读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬
盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器
(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的
是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进
行适当的增减。

[0109] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。

[0110] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的
功能单元、单元完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或单元，以完成以上
描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、单元可以集成在一个处理单元中，也可
以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的
单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单
元、单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统
中单元、单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0111] 需要说明的是，上述实施例所提供的方法及其细节举例可结合至实施例提供的装置和设备中，相互参照，不再赘述。

[0112] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟
是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人
员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为
超出本申请的范围。

[0113] 在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述单
元或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个
单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

[0114] 上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施
例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者
替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含
在本申请的保护范围之内。