CN101989374A - 海洋风暴潮灾害预警系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种海洋灾害预警系统，尤其关于一种海洋风暴潮灾害预警系统。本发明综合多维海洋风暴潮灾害监测装置，由地面接收装置及嵌入式分系统来控制监测装置，并且在远端设置一数据存储装置及中央系统以对各嵌入式分系统进行监控，中央系统连接中继器，接收嵌入在桥梁、公路及公共交通运输设备的传感器数据。利用通讯及网络技术将监测装置所测得的多源多时相异构风暴潮灾害数据及影像传至地面接收装置，经嵌入式分系统进行预处理后传送至数据存储装置，最终由中央系统进行数据挖掘加工，针对台风行进路线、风速浪速、影响区域、损失估算、等进行海量计算，中央系统还根据交通信息采集系统中感应线圈及射频识别装置采集的城市交通数据判断交通道路情况，为受灾区域人员撤离提供实时可靠方案，为防灾减灾提供精确预判。系统预警结果可以通过网页或者PDA进行实时查看，为风暴潮灾害提供直观的辅助决策信息。

Description

海洋风暴潮灾害预警系统及方法 
技术领域
本发明是关于一种海洋灾害预警系统，尤其关于一种海洋风暴潮灾害预警系统。 
背景技术
海洋蕴藏了极其丰富的资源，同样也给人类带来了一定的灾害威胁。海洋灾害主要包括风暴潮、赤潮、海冰、海洋腐蚀、海雾、溢油、海岸侵蚀、海平面上升等，从损失程度上看，风暴潮灾害居海洋灾害之首。 
我国的风暴潮预警预报工作始于20世纪70年代，风暴潮预警预报大大降低了灾害造成的人员伤亡。但是，与社会需求相比，与国际先进水平相比，我国在风暴潮监测自动化程度与风暴潮预报和评估技术、防潮应急预案等方面还有很大差距。近年来，在海洋风暴潮灾害预测、预报等海洋信息产品的开发中，对准确、大量、连续、实时的海洋风暴潮要素监测数据的依赖性日趋增强。同时，由于海洋数据的复杂性，数据来源的多源性，数据平台异构，数据格式不规范等原因，增大了数据集成的难度，降低了数据使用的效率。 
为此，有必要提供一种科学的、具有实时远端遥控功能的海洋风暴潮灾害预警系统，并能有效的利用通讯及网络技术，提供即时的灾害预警，为减灾防灾工作提供有效依据。 
发明内容
本发明是关于一种海洋灾害预警系统，尤其关于一种海洋风暴潮灾害预警系统。 
本发明综合多维海洋风暴潮灾害监测装置，由地面接收装置及嵌入式分系统来控制监测装置，并且在远端设置一数据存储装置及中央系统以对各嵌入式分系统进行监控，中央系统连接中继器，接收嵌入在桥梁、公路及公共交通运输设备的传感器数据。利用通讯及网络技术将监测装置所测得的多源多时相异构风暴潮灾害数据及影像传至地面接收装置，经嵌入式分系统进行预处理后传送至数据存储装置，最终由中央系统进行数据挖掘加工，针对台风行进路线、风速浪速、影响区域、损失估算、等进行海量计算，中央系统还根据交通信息采集系统中感应线圈及射频识别装置采集的城市交通数据判断交通道路情况，为受灾区域人员撤离提供实时可靠方案，为防灾减灾提供精确预判。系统预警结果可以通过网页或者PDA进行实时查看，为风暴潮灾害提供直观的辅助决策信息。 
附图说明
图1为本发明的海洋风暴潮灾害预警系统的系统架构图。 
图2为本发明的嵌入式分系统接收数据的电路结构框图。 
具体实施方式
请参考图1。图1为本发明的海洋风暴潮灾害预警系统的系统架构图。本发明的海洋风暴潮灾害预警系统实施例包含多种不同的监测装置、地面接收装置、嵌入式分布式系统、数据存储装置、中央系统及显示设备。监测装置包括海洋观测卫星、遥感遥测飞机、海上监测船舶、台站等等。地面接收装置与监测装置一一对应，包括卫星地面接收站、遥感数据接收机、 雷达接收机、数据接收中心等等。中央系统包括操作系统、应用程序、红外感应器、射频识别装置。显示设备包括浏览器页面及PDA。 
设置在各监测现场的监测设备分别与各地面接收装置连接。地面接收装置用以接收各监测设备所测到的风暴潮环境数据，并根据各嵌入式分系统发出的指令传送数据以及控制监测设备，例如改变数据传输速度、开启或关闭某一特定监测设备等。 
如图1，本发明的海洋风暴潮灾害预警系统在远端设有一数据存储装备及嵌入式中央系统，数据存储装备用以保存各嵌入式分系统传送的风暴潮数据，中央系统对数据进行挖掘分析及加工，从而对风暴潮灾害进行预警，并给出相应的灾害影响区域、受灾等级情况、损失估算、受灾区域人员撤离方案等，从而达到辅助决策的效果。通过中央系统，相关人员可以实时的看到各监控装置测得的数据。中央系统可根据需要以下达指令给各个嵌入式系统，以传送不同的风暴潮数据，中央系统根据接收到的风暴潮数据配合理论分析来判断风暴潮情况。在海上监测船舶上安装射频装置，可以及时追踪定位船舶位置，如若船舶遇到危险，可根据射频接收的数据及周围海洋环境数据综合分析当前船舶情况，对于海上救援有一定的参考价值。 
如图2，本发明中嵌入式分系统利用IP2022进行数据传送，IP2022是一款高性能网络处理器，具有100MIPS的处理能力，并专门针对网络应用进行了优化。在IP2022芯片中集成了两个全双工的串化器/解串器(Ser/Des)硬件单元，能直接与各种常用接口相连。这种功能使其能够实现片内10Base-T以太网、USB以及其它各种快速串行协议。在嵌入式分系统中，主要应用IP2022的两个Ser/Des硬件单元以及其TCP/IP协议栈，两个全双工的Ser/Des硬件单元经过串口转换电路(核心为MAX232)转换成为两个标准的RS232接口，通过这两个RS232接口便于与GPS模块以及GPRS模块的通信。在与GPRS数据传输模块通信时，没有采用直接操纵GPRS数据传输模块接口，而是通过RS232连接，极大的降低了对GPRS数据传输模块的依赖性，用户可以根据需要，来选定GPRS数据模块。其中，本发明的目的之一是利用嵌入式分系统将各地面接收装置接收到得监测设备的原始风暴潮数据进行清洗。也就是说，由嵌入式分系统传送至数据存储装置的风暴潮数据是经过数据清洗的数据。数据清洗(datacleansing)是数据抽取(Extract)、转换(Transform)、装载(Load)的过程，是一个减少错误和不一致性、解决对象识别的过程。因为由监测设备得到的风暴潮数据可能会存在大量的脏数据，而这些脏数据与实际数据有存在较大差异，如果直接将这些脏数据直接传送至中央系统进行加工分析，会严重影响中央系统辅助决策的准确性。同时，大量的脏数据也会降低中央系统的计算效率。 
中央系统还利用TMS320VC5416数字信号处理器进行数据处理，接收交通信息采集系统中的城市桥梁、道路及公共交通运输设备上的数据，为受灾区域人员撤离路线给出实时准确的方案。此款处理器具有低功耗、高性能等特点，增强的多总线结构，数据总线具有总线保持特性；40bit的算术逻辑单元(ALU)，包括两个独立的40bit的累加器，一个40bit的桶形移位器；一个17×17的乘法器连接一个40bit专用加法器，可用来进行非流水线式的单周期乘/累加(MAC)操作等。CPU和DMA控制器通过内部外设总线对McBSP进行访问，当McBSP 同步到一个DMA通道时，数据可以集中在发送和接收缓冲区，并且整个缓冲区是连续的。当DMA填充完整个缓冲区后，就触发一个中断给CPU。这就明显降低了中断延时和处理时间。 
监测设备以及地面接收装置是以一通讯网络沟通。通讯网络为有线网络或无线网络，其中，无线通讯网络可为卫星通讯网络或3D网络，亦可为任何其它可能的通讯网络。 
综上所述，本发明综合多维海洋风暴潮灾害监测装置，利用通讯及网络技术将监测装置所测得的多源多时相异构风暴潮灾害数据及影像传至地面接收装置，经嵌入式分系统进行预处理后传送至数据存储装置，最终由中央系统进行数据挖掘加工，为防灾减灾提供精确预判。中央系统还根据交通信息采集系统中感应线圈及射频识别装置采集的城市交通数据判断交通道路情况，为受灾区域人员撤离提供实时可靠方案。系统预警结果可以通过网页或者PDA进行实时查看，为风暴潮灾害提供直观的辅助决策信息。至少包括以下优点： 
一、各个海洋风暴潮监测设备均有对应的地面接收装置接收数据，针对性强； 
二、由地面接收装置接收到的数据传送各嵌入式分系统进行预处理，包括数据清洗等，剔除脏数据； 
三、本系统可及时追踪定位船舶位置，如若船舶遇到危险，可根据射频接收的数据及周围海洋环境数据综合分析当前船舶情况，对于海上救援有一定的参考价值； 
四、中央系统可整合由监测设备测到的风暴潮数据及城市桥梁、道路、公共交通设备发出的射频信号，为防灾减灾提供精确预判； 
五、预警结果可以通过网页或者PDA进行实时查看，为风暴潮灾害提供直观的辅助决策信息。 

Claims (10)

1.一海洋风暴潮灾害预警系统，供监测一现场的至少一风暴潮灾害环境数据，并综合该环境数据以作为减灾防灾的判断，该灾害预警系统包含：
至少一监测装置，设置于该现场；
一地面接收装置，设置于一测量接收站，与监测装置连接，接收该检测装置所测得的该环境数据；
一嵌入式分系统，与地面接收装置连接，供控制该地面接收装置并对多源异构数据进行预处理；
一中央系统，供控制该嵌入式分系统，接收该嵌入式分系统的该环境数据及交通信息采集系统的道路数据，并根据该环境数据及道路数据综合分析风暴潮灾害情况及受灾人员撤离路径；
一交通信息采集系统，通过红外感应器及射频识别装置采集城市交通数据，将经过处理的数据传递至中央系统，并接收中央系统的指令；
一通讯网络，提供该监测装置与地面接收装置的一双向通讯以及嵌入式分系统与中央系统间的一双向通讯；以及
一显示设备，显示系统预警结果。
2.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中还包括：
一海洋风暴潮数据存储装置，供存储嵌入式分系统预处理后的环境数据。
3.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中该检测装置是由海洋观测卫星、遥感遥测飞机、海上监测船舶、台站所组成的多维监测群组。
4.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中该地面接收装置是由卫星地面接收站、遥感数据接收机、雷达接收机、射频接收器、数据接收中心组成的地面接收装置群。
5.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中交通信息采集系统包括数据处理模块、基带模块、接收模块和射频模块。
6.根据权利要求5所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中射频模块包括安装在公共交通运输设备、桥梁、道路的射频装置及感应线圈装置。
7.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中显示设备包括浏览器网页及PDA。
8.根据权利要求1所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中该通讯网络是一无线通讯网络。
9.根据权利要求8所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中该无线通讯网络是一卫星通讯网络。
10.根据权利要求8所述的海洋风暴潮灾害预警系统，其中该无线通讯网络是一3G网络。
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