基于物联网的防汛会商监测装置及方法转让专利
申请号 : CN202110934627.4
文献号 : CN113380005B
文献日 : 2021-11-05
发明人 : 张李荪 , 徐俊 , 袁媛 , 李祎盼 , 李梦楚 , 张云茜 , 刘杨 , 张国文 , 卢聪飞 , 张毅 , 胡燕 , 胡有能 , 张飞 , 曹松 , 黄凯 , 沈哲 , 王嘉龙 , 曹忠 , 吴琰 , 虞毅 , 李平褔 , 扶赛学 , 夏洪 , 王明
申请人 : 中铁水利水电规划设计集团有限公司 , 江西武大扬帆科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.基于物联网的防汛会商监测装置,其特征在于,包括防汛监测平台与应急处理终端,防汛监测平台内设置有服务器,服务器双向通讯连接有数据分析单元、实时环境分析单元、监测预警单元以及区域分析单元;
防汛监测平台用于对区域进行防汛分析监测,通过区域分析单元将监测区域划分为若干个子区域,并对划分后的子区域进行分析;将子区域划分为雨季频繁区域和雨季偶尔区域,并将其发送至数据库;
通过数据分析单元对各个子区域进行洪灾风险分析,从而判定各个子区域是否会发生洪灾,将各个子区域划分为洪水危害区域与洪水无危害区域,并将其发送至数据库;通过实时环境分析单元对各个子区域的实时环境进行分析,从而对各个子区域进行实时预警,生成降雨异常信号或者降雨正常信号以及排水风险信号或者排水无风险信号,并将对应信号发送至服务器;
服务器接收到实时环境分析单元发送的信号与对应子区域后,对各个子区域进行信号分析,生成洪水延迟预警信号或者洪水预警信号并将洪水延迟预警信号或者洪水预警信号发送至监测预警单元;通过监测预警单元接收到洪水延迟预警信号或者洪水预警信号后,将对应子区域内河流进行分析,根据河流分析生成不同级别的危险信号;
实时环境分析单元具体分析预警过程如下:实时采集到各个子区域的每分钟降雨量,通过每分钟的降雨量采集到各个子区域的间隔降雨量浮动值;若各个子区域的每分钟降雨量与对应间隔降雨量浮动值任一大于对应阈值,则判定对应子区域的降雨异常,生成降雨异常信号并将降雨异常信号和对应子区域发送至服务器;若各个子区域的每分钟降雨量与对应间隔降雨量浮动值均未大于对应阈值,则判定对应子区域的降雨正常,生成降雨正常信号并将降雨正常信号和对应子区域发送至服务器;
实时采集到各个子区域每分钟的最大排水量,并将其与对应子区域内每分钟降雨量进行差值计算,且将其标记为雨量差值,若雨量差值为正,则判定对应子区域排水正常;若雨量差值为负,则判定对应子区域排水异常;采集到各个子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长,并将各个子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长分别与对应阈值进行比较:若子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长均大于对应阈值,则生成排水风险信号,并将排水风险信号和对应子区域发送至服务器;若子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长均未大于对应阈值,则生成排水无风险信号,并将排水无风险信号与对应子区域发送至服务器;
服务器接收到实时环境分析单元发送的信号与对应子区域后,对各个子区域进行信号分析,生成洪水延迟预警信号或者洪水预警信号并将洪水延迟预警信号或者洪水预警信号发送至监测预警单元;
若对应子区域仅存在降雨异常信号,则对数据库内对应子区域进行分析,若对应子区域为雨季频繁区域,则判定数据分析单元分析合格;若对应子区域为雨季偶尔区域,则判定数据分析单元分析不合格,并对各个子区域进行重新分析;
若对应子区域仅存在排水风险信号,将对应子区域进行排水量加大,将子区域内的水排至河流,且生成洪水延迟预警信号,并将洪水延迟预警信号发送至监测预警单元;并对数据库内对应子区域进行分析,若对应子区域为洪水危害区域,则判定区域分析单元分析合格;若对应子区域为洪水无危害区域,则判定区域分析单元分析不合格,并对各个子区域进行重新分析;
若对应子区域存在降雨异常信号与排水风险信号,则生成洪水预警信号并将洪水预警信号发送至监测预警单元;
监测预警单元接收到洪水延迟预警信号或者洪水预警信号后,将对应子区域内河流进行分析,根据河流分析生成不同级别的危险信号;
将对应子区域的河流分为上游段和下游段,并对上游段和下游段分别进行预警分析,采集到上游段的实时排水量与最大排水量的比值与上游段的实时水位高度与预警水位高度的差值;通过分析获取到上游段预警分析系数Mi,采集到下游段的实时水位高度与预警水位高度的差值以及下游段的实时水位上涨速度;通过分析获取到下游段预警分析系数Ki;
将上游段预警分析系数与下游段预警分析系数分别与对应分析系数阈值进行比较:若上游段预警分析系数与下游段预警分析系数均大于对应分析系数阈值,则生成一级危险信号并将一级危险信号发送至服务器,并将对应子区域标记为一级危险子区域;
若上游段预警分析系数未大于对应分析系数阈值,且下游段预警分析系数大于对应分析系数阈值,则生成二级危险信号并将二级危险信号发送至服务器,并将对应子区域标记为二级危险子区域;
若上游段预警分析系数大于对应分析系数阈值,且下游段预警分析系数未大于对应分析系数阈值,则生成三级危险信号并将三级危险信号发送至服务器,并将对应子区域标记为三级危险子区域。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的防汛会商监测装置,其特征在于,区域分析单元具体分析监测过程如下:
获取到区域边界并将区域边界内标记为监测区域,将监测区域划分为i个子区域,i为大于1的自然数,设置监测时间阈值,采集到监测时间阈值内各个子区域的平均风速、蒸发量以及平均日照时长,通过分析获取到各个子区域的区域环境分析系数Xi;将区域环境分析系数Xi与区域环境分析系数阈值进行比较:若区域环境分析系数≥区域环境分析系数阈值,则将对应子区域标记为雨季频繁区域;若区域环境分析系数<区域环境分析系数阈值,则将对应子区域标记为雨季偶尔区域;将雨季频繁区域和雨季偶尔区域发送至数据库。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的防汛会商监测装置,其特征在于,数据分析单元具体分析过程如下:
以历史24个月为预测时间阈值,获取到预测时间阈值内各个子区域的最大降雨量与最长降雨时长;采集到各个子区域的最低海拔高度,通过分析获取到各个子区域的环境影响系数Si;采集到各个子区域内旷地面积与树林面积的比值;采集到各个子区域内树林开采速度;通过分析获取到各个子区域的人为影响系数Bi;将各个子区域的环境影响系数与人为影响系数分别与对应系数阈值进行比较:若环境影响系数与人为影响系数中任一系数大于对应系数阈值,则将对应子区域标记为洪水危害区域;若环境影响系数与人为影响系数均未大于对应系数阈值,则将对应子区域标记为洪水无危害区域;并将洪水危害区域与洪水无危害区域发送至数据库。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的防汛会商监测装置的监测方法,其特征在于,具体监测方法步骤如下:
步骤一、通过防汛监测平台对区域进行防汛分析监测,通过区域分析单元将监测区域划分为若干个子区域,并对划分后的子区域进行分析;将子区域划分为雨季频繁区域和雨季偶尔区域,并将其发送至数据库;
步骤二、通过数据分析单元对各个子区域进行洪灾风险分析,从而判定各个子区域是否会发生洪灾,将各个子区域划分为洪水危害区域与洪水无危害区域,并将其发送至数据库;
步骤三、通过实时环境分析单元对各个子区域的实时环境进行分析,从而对各个子区域进行实时预警,生成降雨异常信号或者降雨正常信号以及排水风险信号或者排水无风险信号,并将对应信号发送至服务器;
服务器接收到实时环境分析单元发送的信号与对应子区域后,对各个子区域进行信号分析,生成洪水延迟预警信号或者洪水预警信号并将洪水延迟预警信号或者洪水预警信号发送至监测预警单元;
步骤四、通过监测预警单元接收到洪水延迟预警信号或者洪水预警信号后,将对应子区域内河流进行分析,根据河流分析生成不同级别的危险信号。
说明书 :
基于物联网的防汛会商监测装置及方法
技术领域
背景技术
的水情、气象、工情的形势和发展趋势,从预制的各种可行防洪调度方案中,防汛决策人员
做出科学决策,以确保防洪工程安全、充分发挥工程效益、尽量减少洪灾损失和对环境生态
的不利影响等原则,防汛会商决策支持系统就是防汛指挥的信息化电子平台,以数字化和
信息化方式实现防汛指挥决策现代化;
致预警的正确性;此外,不能够准确的为汛情设置级别,导致无法合理匹配同等级的预警措
施,降低了预警的效率且对预警成本无法进行把控。
发明内容
高了防汛的准确性能,减少监测误差;对洪灾进行提前预测,降低灾害的突发性,减少突发
灾害带来的损失;根据当前环境生成预警信号防止出现预警信号不及时,导致洪水发生造
成重大损失;对区域分析进行验证,提高了数据库区域数据的准确性,防止出现数据异常导
致预警错误;根据河流分析生成不同级别的危险信号,通过实时数据判定洪水的影响,从而
合理匹配同等级的预警措施,有效提高了预警的效率且降低了预警的输出成本。
单元以及区域分析单元;
尔区域,并将其发送至数据库;
过实时环境分析单元对各个子区域的实时环境进行分析,从而对各个子区域进行实时预
警,生成降雨异常信号或者降雨正常信号以及排水风险信号或者排水无风险信号,并将对
应信号发送至服务器;
信号发送至监测预警单元;通过监测预警单元接收到洪水延迟预警信号或者洪水预警信号
后,将对应子区域内河流进行分析,根据河流分析生成不同级别的危险信号。
发量以及平均日照时长,通过分析获取到各个子区域的区域环境分析系数Xi;将区域环境
分析系数Xi与区域环境分析系数阈值进行比较:若区域环境分析系数≥区域环境分析系数
阈值,则将对应子区域标记为雨季频繁区域;若区域环境分析系数<区域环境分析系数阈
值,则将对应子区域标记为雨季偶尔区域;将雨季频繁区域和雨季偶尔区域发送至数据库。
影响系数Si;采集到各个子区域内旷地面积与树林面积的比值;采集到各个子区域内树林
开采速度;通过分析获取到各个子区域的人为影响系数Bi;将各个子区域的环境影响系数
与人为影响系数分别与对应系数阈值进行比较:若环境影响系数与人为影响系数中任一系
数大于对应系数阈值,则将对应子区域标记为洪水危害区域;若环境影响系数与人为影响
系数均未大于对应系数阈值,则将对应子区域标记为洪水无危害区域;并将洪水危害区域
与洪水无危害区域发送至数据库。
应阈值,则判定对应子区域的降雨异常,生成降雨异常信号并将降雨异常信号和对应子区
域发送至服务器;若各个子区域的每分钟降雨量与对应间隔降雨量浮动值均未大于对应阈
值,则判定对应子区域的降雨正常,生成降雨正常信号并将降雨正常信号和对应子区域发
送至服务器;
若雨量差值为负,则判定对应子区域排水异常;采集到各个子区域的雨量差值数值与雨量
差值为负的时长,并将各个子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长分别与对应阈值
进行比较:若子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长均大于对应阈值,则生成排水
风险信号,并将排水风险信号和对应子区域发送至服务器;若子区域的雨量差值数值与雨
量差值为负的时长均未大于对应阈值,则生成排水无风险信号,并将排水无风险信号与对
应子区域发送至服务器。
者洪水预警信号发送至监测预警单元;
判定数据分析单元分析不合格,并对各个子区域进行重新分析;
对数据库内对应子区域进行分析,若对应子区域为洪水危害区域,则判定区域分析单元分
析合格;若对应子区域为洪水无危害区域,则判定区域分析单元分析不合格,并对各个子区
域进行重新分析;
高度的差值;通过分析获取到上游段预警分析系数Mi,采集到下游段的实时水位高度与预
警水位高度的差值以及下游段的实时水位上涨速度;通过分析获取到下游段预警分析系数
Ki;
标记为二级危险子区域;
标记为三级危险子区域。
和雨季偶尔区域,并将其发送至数据库;
数据库;
风险信号,并将对应信号发送至服务器;
信号发送至监测预警单元;
预测,降低灾害的突发性,减少突发灾害带来的损失;根据当前环境生成预警信号防止出现
预警信号不及时,导致洪水发生造成重大损失;
理匹配同等级的预警措施,有效提高了预警的效率且降低了预警的输出成本。
附图说明
具体实施方式
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的
范围。
元、监测预警单元以及区域分析单元,其中数据分析单元与区域分析单元均为与数据库双
向通信连接;
能,减少监测误差,具体分析监测过程如下:
风速、蒸发量以及平均日照时长,并将各个子区域的平均风速、蒸发量以及平均日照时长分
别标记为FSi、ZFi以及SCi;
为1.23;区域环境分析系数是将子区域的特征参数进行归一化处理得到一个用于评定子区
域出现雨季机率的数值;通过公式可得蒸发量越小,平均风速和平均日照时长越大,区域环
境分析系数越大,表示子区域出现雨季的机率越小;
析系数<区域环境分析系数阈值,则将对应子区域标记为雨季偶尔区域;将雨季频繁区域
和雨季偶尔区域发送至数据库;本申请中雨季频繁表示为降雨量频繁,具体为:时间阈值内
区域降雨量频繁超过对应降雨量阈值;
如下:
和JYSi;采集到各个子区域的最低海拔高度,并将其标记为HBi;
域的特征参数进行归一化处理得到一个用于评定子区域受环境因素引起洪灾发生机率的
数值;通过公式可得最低海拔高度越小,最大降雨量与最长降雨时长越大,环境影响系数越
大,表示子区域发生洪水的机率越大;
取到各个子区域的人为影响系数Bi,其中,b4和b5均为比例系数,且b4>b5>0,α为误差修
正因子,取值为2.36;人为影响系数是将子区域的特征参数进行归一化处理得到一个用于
评定子区域受人为因素引起洪灾发生机率的数值;通过公式可得旷地面积与树林面积的比
值与树林开采速度越大,人为影响系数越大,表示子区域发生洪水的机率越大;
标记为洪水危害区域;若环境影响系数与人为影响系数均未大于对应系数阈值,则将对应
子区域标记为洪水无危害区域;并将洪水危害区域与洪水无危害区域发送至数据库;
大损失,具体分析预警过程如下:
一大于对应阈值,则判定对应子区域的降雨异常,生成降雨异常信号并将降雨异常信号和
对应子区域发送至服务器;若各个子区域的每分钟降雨量与对应间隔降雨量浮动值均未大
于对应阈值,则判定对应子区域的降雨正常,生成降雨正常信号并将降雨正常信号和对应
子区域发送至服务器;
水正常;若雨量差值为负,则判定对应子区域排水异常;采集到各个子区域的雨量差值数值
与雨量差值为负的时长,并将各个子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长分别与对
应阈值进行比较:若子区域的雨量差值数值与雨量差值为负的时长均大于对应阈值,则生
成排水风险信号,并将排水风险信号和对应子区域发送至服务器;若子区域的雨量差值数
值与雨量差值为负的时长均未大于对应阈值,则生成排水无风险信号,并将排水无风险信
号与对应子区域发送至服务器;
信号发送至监测预警单元,若对应子区域仅存在降雨异常信号,则对数据库内对应子区域
进行分析,若对应子区域为雨季频繁区域,则判定数据分析单元分析合格;若对应子区域为
雨季偶尔区域,则判定数据分析单元分析不合格,并对各个子区域进行重新分析;若对应子
区域仅存在排水风险信号,将对应子区域进行排水量加大,将子区域内的水排至河流,且生
成洪水延迟预警信号,并将洪水延迟预警信号发送至监测预警单元;并对数据库内对应子
区域进行分析,若对应子区域为洪水危害区域,则判定区域分析单元分析合格;若对应子区
域为洪水无危害区域,则判定区域分析单元分析不合格,并对各个子区域进行重新分析;若
对应子区域存在降雨异常信号与排水风险信号,则生成洪水预警信号并将洪水预警信号发
送至监测预警单元;对区域分析进行验证,提高了数据库区域数据的准确性,防止出现数据
异常导致预警错误;洪水延迟预警信号表示为若将水排至河流内仍存在排水风险信号则生
成洪水预警信号;
合理匹配同等级的预警措施,有效提高了预警的效率且降低了预警的输出成本,具体分析
过程如下:
高度的差值,并将其分别标记为SSi和SYi;通过公式 获取到上
游段预警分析系数Mi,其中,c1和c2均为比例系数,且c1>c2>0;
警分析系数Ki,其中,c3和c4均为比例系数,且c3>c4>0;
危险信号并将一级危险信号发送至服务器,并将对应子区域标记为一级危险子区域;若上
游段预警分析系数未大于对应分析系数阈值,且下游段预警分析系数大于对应分析系数阈
值,则生成二级危险信号并将二级危险信号发送至服务器,并将对应子区域标记为二级危
险子区域;若上游段预警分析系数大于对应分析系数阈值,且下游段预警分析系数未大于
对应分析系数阈值,则生成三级危险信号并将三级危险信号发送至服务器,并将对应子区
域标记为三级危险子区域;其中,上游段预警分析系数未大于对应分析系数阈值但下游段
预警分析系数大于对应分析系数阈值,则判定下游段不仅仅受到上游段的影响,故生成二
级危险信号;
和雨季偶尔区域,并将其发送至数据库;
数据库;
风险信号,并将对应信号发送至服务器;
信号发送至监测预警单元;
连接;应急处理终端用于对安全子区域进行分析并筛选采集,同时对危险子区域的排水点
进行检测;
子区域,并将其标记为对应危险子区域的安全转移点,将安全转移点发送至对应危险子区
域;
钟排水量未达到额定排水量,则判定对应排水点异常,并将其标记为异常排水点,并将异常
排水点的位置发送至救援人员的手机终端。
析,从而判定各个子区域是否会发生洪灾,将各个子区域划分为洪水危害区域与洪水无危
害区域,并将其发送至数据库;通过实时环境分析单元对各个子区域的实时环境进行分析,
从而对各个子区域进行实时预警,生成降雨异常信号或者降雨正常信号以及排水风险信号
或者排水无风险信号,并将对应信号发送至服务器;服务器接收到实时环境分析单元发送
的信号与对应子区域后,对各个子区域进行信号分析,生成洪水延迟预警信号或者洪水预
警信号并将洪水延迟预警信号或者洪水预警信号发送至监测预警单元;通过监测预警单元
接收到洪水延迟预警信号或者洪水预警信号后,将对应子区域内河流进行分析,根据河流
分析生成不同级别的危险信号。
结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。