CN104881960A - 一种多要素监测一体化预警系统及方法 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
- G08B21/10—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to calamitous events, e.g. tornados or earthquakes
Abstract
本发明提出了一种多要素监测一体化预警系统及方法，该系统包括：多要素采集装置和多个监测及报警装置，其中，多要素采集装置位于室外，每个监测及报警装置均位于室内，且每个监测及报警装置分别与多要素采集装置相连，以由位于室内的每个监测及报警装置与位于室外的多要素采集装置进行通信。本发明采用室外采集和室内监测报警一对多的结合方式，实现了入户型报警，同时向多个用户通知报警信息，增加预警的可靠性和及时性。
Description
技术领域
[0001] 本发明设及雨量监测及预警技术领域，特别设及一种多要素监测一体化预警系统 及方法。
背景技术
[0002] 现阶段防灾减灾预警设备分为群测群防监测设备和群测群防预警设备两部分。具 有采集信息不全面、灾情传递不及时、站点重复建设、运行成本高、维护要求高等问题。防灾 减灾建设中的雨量监测报警站、无线预警广播站、图像视频监测站，具有采集信息不全面、 灾情传递不及时、站点重复建设、运行成本高、维护要求高等缺陷。
发明内容
[0003] 本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0004] 为此，本发明的目的在于提出一种多要素监测一体化预警系统及方法，采用室外 采集和室内监测报警一对多的结合方式，实现了与家庭日用品相结合入户型报警，同时向 多个用户（群发）通知报警信息，增加预警的可靠性和及时性，解决了预警信息传递"最后 一公里"便捷入户报警的需求，同时可做到"有险报警，无险日用"，将预警专用设备与日用 品结合从日常生活提升民众预警意识，为防灾预警信息普及提供成本低廉平台。
[0005] 为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种多要素监测一体化预警系 统，其特征在于，包括：多要素采集装置和多个监测及报警装置，其中，所述多要素采集装置 位于室外，每个所述监测及报警装置均位于室内，且每个所述监测及报警装置分别与所述 多要素采集装置相连，W由位于所述室内的每个监测及报警装置与位于室外的所述多要素 采集装置进行通信，其中，
[0006] 所述多要素采集装置用于采集当前环境下的多种环境参数，所述多要素采集装置 包括；图像采集模块、雨量采集模块、水位采集模块、位移采集模块、光照采集模块、PM2. 5 检测模块、环境数据集成检测模块、时钟模块、第一和第二通信模块W及供电模块，其中，
[0007] 所述图像采集模块用于采集当前环境中的外部环境的图像数据；
[000引所述雨量采集模块用于采集当前环境中的雨量数据；
[0009] 所述水位采集模块用于对当前环境中的水位数据进行定点采集和连续采集；
[0010] 所述位移采集模块用于对当前环境中的滑坡位移进行采集；
[0011] 所述光照采集模块用于对当前环境中的光照强度进行采集；
[0012] 所述PM2. 5检测模块用于对当前环境中的PM2. 5强度进行采集；
[0013] 所述环境数据集成检测模块用于对当前环境中的风速、风向、温度、湿度、气压进 行义集；
[0014] 所述时钟模块用于统计降雨时长；
[0015] 所述第一和第二通信模块分别与所述雨量采集模块、水位采集模块和时钟模块 相连，其中所述第一通信模块进一步与所述监测及报警装置无线相连，用于接收所述雨量 数据、水位数据和降雨时长，向所述监测及报警装置发送所述雨量数据、水位数据和降雨时 长，所述第二通信模块与GSM/GPRS公共网络相连，用于通过GSM/GPRS通信方式向移动终端 发送所述雨量数据、水位数据和降雨时长W供所述用户实时监控；
[0016] 所述供电模块用于向所述雨量采集模块、水位采集模块、时钟模块和第一通信模 块进行供电；
[0017] 每个所述监测及报警装置用于根据所述雨量数据、水位数据和降雨时长判断对应 的雨量报警类型，并发出报警信号，所述监测及报警装置包括：第=通信模块、预警阔值分 析模块、报警模块和显示模块，其中，
[001引所述第=通信模块与所述第一通信模块、上游设备的通信模块及下游设备的通信 模块相连，用于接收来自所述第一通信模块的当前设备的所述雨量数据、水位数据和降雨 时长、W及所述上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据；
[0019] 所述预警阔值分析模块用于根据所述当前设备的雨量数据、水位数据和降雨时长 分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个预设的雨量 报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报警类型之后， 所述预警阔值分析模块进一步根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨 水，如果判断发生涨水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判 断发生退水，则下调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不 变，则保持当前雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；所述预警阔值分析模块还用于根 据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判断当前设备的水位是 否发生变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游设备和下游设备的雨 量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述上游设备和下游设备 均退水，则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下游设备退水，则所述当 前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设备均涨水，则所述当前 设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息；
[0020] 所述报警模块用于根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向 外界发出报警信号；
[0021] 所述显示模块用于显示所述雨量数据和预警等级W供用户查看及监控。
[0022] 其中，所述水位采集模块包括；多路接触式水位传感器接口，用于对当前环境中的 水位数据进行定点采集；RS232水位计接口，用于对当前环境中的水位数据进行连续采集； 无线水位采集器接口，用于通过无线方式采集水位数据。
[0023]其中，所述供电模块采用冗余供电设计，包括；基于最大功率电跟踪MPPT的太阳 能供电单元、蓄电池供电单元和市电供电单元。
[0024]其中，所述第一通信模块包括；GFSK调制通信发送单元、2-GFSK调制通信单元、MSK调制通信单元、FSK调制通信单元或ASK调制通信单元；所述第二通信模块包括；GSM/ GPRS通信单元；所述第S通信模块包括；GFSK调制通信接收单元。
[0025]其中，所述预警阔值分析模块对所述场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成 雨量综合数据，将所述雨量综合数据与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中， 第一至第=级雨量报警类型对应的严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报 警阔值；所述预警阔值分析模块将所述雨量综合数据依次与第一至第=级雨量报警类型中 各个预设时段报警阔值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断所述当前对应 的报警类型为该预设时段报警阔值所属的雨量报警类型；在判断当前对应的报警类型为第 一级雨量报警类型时，所述预警阔值分析模块每隔第一预设时长进行一次监测报警动作； 在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，所述预警阔值分析模块每隔第二预 设时长进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第=级雨量报警类型时，所 述预警阔值分析模块每隔第=预设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第=预设时 长的时间长度依次增加。
[0026] 其中，所述监测及报警装置还用于根据统计当前区域的时段累计雨量和降雨强度 PI、降雨强度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据设置临界雨量指标，进 一步将当前采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对，设置当前 的降雨等级，其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指标和立即转移指标，
[0027] 其中，RTI=PIXR，R=R〇+P。，R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，P。为前期 降雨之和。
[002引其中，所述移动终端内安装有远程监控预警APP应用，用户通过该远程监控预警APP应用对监测地区和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系 统的雨量数据和水位数据，W及远程向所述多要素监测一体化预警系统发出控制指令；所 述多要素监测一体化预警系统进一步与个人计算机PC进行通信，用户通过所述个人计算 机WWeb方式登录远程监控预警在线系统，用户通过该远程监控预警在线系统对监测地区 和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的雨量数据和水位 数据。
[0029] 其中，所述监测及报警装置还包括：近场通信NFC模块、WIFI模块和藍牙模块，其 中，所述近场通信NFC模块与所述预警阔值分析模块相连，用于向具有NFC功能的移动终端 发送所述雨量数据、水位数据和降雨时长、雨量报警类型，W供用户查看及监控；所述WIFI 模块与所述预警阔值分析模块相连，用于向移动终端发送所述雨量数据、水位数据、降雨时 长和雨量报警类型，W供用户查看及监控；所述藍牙模块与所述报警模块相连，用于将所述 报警信号W无线音频形式进行播放。
[0030] 其中，所述显示模块还用于显示当前时间的公历日期、农历日期和当前时间。
[0031] 其中，所述显示模块采用在家庭日用品上嵌入所述雨量数据和预警等级的显示内 容，其中，所述家庭日用品上显示有公历日期、农历日期和当前时间。
[0032] 其中，所述显示模块包括；用于显示所述雨量数据和预警等级的显示贴层，所述显 示贴层粘贴于所述家庭日用品上。
[0033] 其中，当所述监测及报警装置用于普通家庭区域内的防讯报警时，所述显示模块 显示W下信息：今日降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间和室内温度；当所述 监测及报警装置用于乡镇区域内的防讯报警时，所述显示模块显示W下信息；今日降雨量、 本月降雨量、场次降雨量、年度降雨量、预警等级、预警阔值、公历日期、农历日期、当前时 间；当所述监测及报警装置用于县级区域内的防讯报警时，所述显示模块显示W下信息： 每个乡的降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间。
[0034] 其中，所述监测及报警装置还包括；与所述预警阔值分析模块相连的近场通信 NFC模块和WIFI模块，W及与所述报警模块相连的藍牙模块、设置于所述控制箱上的USB串 p。
[0035] 其中，所述监测及报警装置采用电子抹除式可复写只读存储器邸PROM。
[0036] 其中，所述多要素采集装置还包括；控制箱，所述雨量采集模块、水位采集模块位 于所述控制箱上方，所述第一通信模块位于所述控制箱内。
[0037] 其中，还包括；基座和立杆，其中，所述立杆安装于所述基座之上，在所述立杆的上 端安装有所述控制箱。
[003引其中，所述立杆的形状为直线形或曲线形。
[0039] 其中，所述报警模块为防水扬声器，安装于所述立杆的一侧。
[0040] 本发明另一方面的实施例提供一种多要素监测一体化预警方法，包括如下步骤：
[0041] 步骤S1，采集当前环境下的多种环境参数，其中，所述多种环境参数包括；外部环 境的图像数据、雨量数据、水位数据、降雨时长、滑坡位移、光照强度、PM2. 5强度、风速、风 向、温度、湿度和气压；
[0042] 步骤S2,接收所述雨量数据、水位数据和降雨时长，根据所述雨量数据、水位数据 和降雨时长分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个 预设的雨量报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报 警类型之后根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，如果判断发生涨 水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断发生退水，则下调 一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不变，则保持当前雨量 报警类型，重新定时，检测当前水位；
[0043] 步骤S3,根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判 断当前设备的水位是否发生变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游 设备和下游设备的雨量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述 上游设备和下游设备均退水，则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下 游设备退水，则所述当前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设 备均涨水，则所述当前设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息；
[0044] 步骤S4,根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向外界发出 报警信号，并显示所述雨量数据和预警等级W供用户查看及监控。
[0045] 其中，在所述步骤S2中，还包括如下步骤；根据所述雨量数据、水位数据和降雨时 长对所述场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成雨量综合数据，将所述雨量综合数据 与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中，第一至第=级雨量报警类型对应的 严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报警阔值；
[0046] 将所述雨量综合数据依次与第一至第=级雨量报警类型中各个预设时段报警阔 值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断所述当前对应的报警类型为该预设 时段报警阔值所属的雨量报警类型；
[0047]在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，每隔第一预设时长进行一 次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，每隔第二预设时 长进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第=级雨量报警类型时，每隔第 =预设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第=预设时长的时间长度依次增加。
[0048] 其中，在所述步骤S2中，还包括如下步骤；根据统计当前区域的时段累计雨量和 降雨强度PI、降雨强度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据设置临界雨 量指标，进一步将当前采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对， 设置当前的降雨等级，其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指标和立即转 移指标，
[0049] 其中，RTI=PIXR，R=R〇+P。，R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，Pa为前期 降雨之和。
[0化0] 根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统和方法，具有W下有益效果： [0051] (1)采用室外采集和室内监测报警结合的方式，解决了预警信息传递"最后一公 里"便捷入户报警的需求，实现了防灾预警信号入户型报警，增加预警发布便捷性和及时 性。
[005引 （2)室外采集和室内监测报警采用"一对多"方式，即利用室外一处的多要素采集 装置与周边多个位于室内的监测报警装置进行通信，实现了同时向多个用户（群发）通知 报警信息，减少采集监测布设重复性，提高预警信息发布范围和实效性，避免了现有的需要 出动大量人工通知带来的不及时等问题，具有实时性强、节省人力、减轻了相应责任人压力 的优点。
[0化3] (3)本发明的监测及报警装置在显示部分，一方面实现了与现有的家庭日用品的 结合，即将在用户常用的家庭日用品上嵌入显示雨量数据和降雨等级等监测及报警数据， 由于家庭日用品是用户每天都会查看的设备，从而在用户查看该家庭日用品的同时，可W 引导用户同时查看雨量数据和降雨等级等监测及报警数据，实现了与家庭日用品相结合入 户型报警，可做到"有险报警，无险日用"，实现用户对此类报警产品从"要我用"到"我要用" 的实质转变，提高用户的主动防灾避险意识。并且该种实现方式将预警专用设备与日用品 结合从日常生活提升民众预警意识，为防灾预警信息普及提供成本低廉平台，在现有的家 庭日用品上进行改进，改装简便、生产成本低，本发明W极低成本实现了居民生活、生产、出 行等方面气象环境信息采集监测报警信息平台。另一发面，显示模块的显示内容可W根据 用户的类型、需求、设及地域面积等不同，设置不同的显示内容，实现了个性化显示，满足不 同类型用户的需求。
[0054] (4)通过标准工业接口外接多种智能仪表用W解决各种环境下（各种预警条件） 的监测预警一体的应用，具有采集信息全面、灾情传递及时、站点建设精简、运行成本低、维 护要求低的特点。
[0055] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0056] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0057] 图1为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统的结构框图；
[0化引图2为根据本发明实施例的多要素采集装置的结构框图；
[0059] 图3(a)和图3(b)分别为根据本发明实施例的多要素采集装置的主视图和俯视 图；
[0060] 图4为根据本发明实施例的设备初始化流程图；
[0061] 图5为根据本发明实施例的雨量采集模块的工作流程图；
[0062] 图6为根据本发明实施例的第一通信模块的GFSK通信调制巧片的示意图；
[0063] 图7为根据本发明实施例的雨量报警函数处理流程图；
[0064] 图8为根据本发明实施例的GPRS通信流程图；
[00化]图9为根据本发明实施例的通信异常监测流程图；
[0066] 图10为根据本发明实施例的GPRS模块与移动终端的通信流程图；
[0067] 图11为根据本发明实施例的基于MPPT的太阳能供电单元的示意图；
[0068] 图12为根据本发明实施例的设备状态监测流程图；
[0069] 图13为根据本发明实施例的监测及报警装置的结构框图；
[0070] 图14为根据本发明实施例的NFC模块的示意图；
[0071] 图15为根据本发明实施例的WIFI模块的示意图；
[0072] 图16为根据本发明实施例的藍牙模块的示意图；
[0073] 图17为根据本发明实施例的入户型监测及报警装置的显示屏示意图；
[0074] 图18为根据本发明实施例的乡镇级监测及报警装置的显示屏示意图；
[0075] 图19为根据本发明实施例的县级监测及报警装置的显示屏示意图；
[0076] 图20为根据本发明一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程图；
[0077] 图21为根据本发明另一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程图；
[007引图22为根据本发明实施例的结合上下游设备的监测数据设置预警级别的流程 图；
[0079] 图23为根据本发明实施例的雨量临界区域法的流程图；
[0080] 图24(a)至（d)为根据本发明实施例的移动终端上的远程监控预警APP应用的操 作示意图；
[0081] 图25为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警方法的流程图；
[008引图26(a)至（i)为根据本发明实施例的PC端监控软件的操作示意图。
具体实施方式
[0083] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0084] 图1为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统的结构框图。
[0085] 如图1所示，本发明实施例的多要素监测一体化预警系统，包括：多要素采集装置 1和多个监测及报警装置2。其中，多要素采集装置1位于室外，每个监测及报警装置2均 位于室内。每个监测及报警装置2分别与多要素采集装置1相连，即由位于室内的每个监 测及报警装置2与位于室外的多要素采集装置1进行通信。换言之，本发明的实施例的多 要素监测一体化预警系统可W服务于多个用户，通过在每个用户所在室内安装监测及报警 装置2,由该监测及报警装置2分别与室外的多要素采集装置1进行通信W获取相应的监测 及报警数据，达到及时发出报警通知用户的目的。下面参考附图对本发明实施例的多要素 监测一体化预警系统进行详细说明。
[0086] 图2为根据本发明实施例的多要素采集装置的结构框图。
[0087] 如图2所示，多要素采集装置1用于采集当前环境下的多种环境参数。其中，多要 素采集装置1包括；雨量采集模块11、水位采集模块12、时钟模块13、第一通信模块14、第 二通信模块26和供电模块15。
[008引参考图3(a)和化），多要素采集装置1位于室外，包括；控制箱112W及位于所述 控制箱112 -侧的太阳能电池板15、位于所述控制箱上方的雨量采集模块11、水位采集模 块12、与监测报警装置2无线相连的第一通信模块14、与第一通信模块14和GSM/GPRS公共 网络相连的第二通信模块26。其中，第一通信模块14安装于控制箱内，第一通信模块14分 别与雨量采集模块11和水位采集模块12相连，太阳能电池板15分别与雨量采集模块11、 水位采集模块12和第一通信模块14相连W进行供电。
[0089] 雨量采集模块11用于采集当前环境中的雨量数据。其中，雨量采集模块11采用 单黃式翻斗式雨量采集方式。
[0090] 进一步，多要素采集装置1进一步包括基座110和安装于所述基座110之上的立 杆111，其中，在立杆111上端的安装控制箱112。优选的，立杆111的形状可W为直线形或 曲线形。
[0091] 图4为根据本发明实施例的设备初始化流程图。
[0092] 步骤S401，开始。
[0093] 步骤S402,系统时钟初始化。
[0094] 步骤S403，串口初始化。
[0095]步骤S404，EEPROM初始化。
[0096] 步骤S405，射频模块初始化。
[0097] 步骤S406，手机模块初始化。
[009引步骤S407,定时器初始化。
[0099] 步骤S408，初始化结束。
[0100] 图5为根据本发明实施例的雨量采集模块的工作流程图。
[0101] 步骤S501，降雨导致雨量采集模块的翻斗翻转。
[0102] 步骤S502和步骤S503,产生脉冲信号。
[0103] 步骤S504,是否是杂波，如果是，则执行步骤S505,否则执行步骤S506。
[0104] 步骤S505,退出中断函数。
[01化]步骤S506，雨量计数。
[0106] 步骤S507,将雨量值通过RF发送出去。
[0107] 水位采集模块12用于对当前环境中的水位数据进行定点采集和连续采集。其中， 水位采集模块12包括；多路接触式水位传感器接口、RS232水位计接口、无线水位采集器接 口。其中，多路接触式水位传感器用于对当前环境中的水位数据进行定点采集。例如，3路 接触式水位传感器电平采集。
[0108] RS232水位计用于对当前环境中的水位数据进行连续采集，其中，预留一路 RS232 (COM2)通信接口，可扩展232接口类型的采集水位计。
[0109] 无线水位采集器接口，用于通过无线方式采集水位数据。
[0110] 进一步，参考图2,多要素采集装置1还包括；图像采集模块16、光照采集模块17、 PM2. 5检测模块18和环境数据集成检测模块19。其中，图像采集模块16用于采集当前环 境中的外部环境的图像数据。预留一路RS485(C0M1)通信接口，可扩展串口相机实现图像 义集。
[0111] 光照采集模块17用于检测当前环境中的光照强度。PM2. 5检测模块18用于检测 当前环境中的PM2. 5强度。环境数据集成检测模块19用于检测当前环境中的温度、湿度、 风速和风向和气压。
[0112] 进一步，多要素采集装置1还包括；位移采集模块27,该位移采集模块用于检测当 前环境的滑坡位移。
[0113] 由于本发明的多要素监测一体化预警系统中的多要素采集装置包括多种类型的 采集模块，因此可W广泛应用于多个行业应用中。
[0114] (1)山洪灾害群测群防；采用图像采集模块、雨量采集模块、水位采集模块，对环 境现场图像、雨量数据和水位数据进行实时采集，从而在可能发生山洪灾害时，可W及时通 知附近人员及企业，做好群防工作。
[0115] (2)地质灾害监测报警；采用图像采集模块、雨量采集模块、位移采集模块，对环 境现场图像、雨量数据和滑坡位移数据，从而在可能发生地质灾害时，例如滑坡、泥石流等， 可W及时向附近人员及企业发出报警，做好转移工作。
[0116] (3)气象监测；采用雨量采集模块、环境数据集成检测模块，对当前环境的雨量数 据、温度、湿度、风速、风向和气压等进行实时采集，从而可W在可能发生气象灾害时，例如 强风等，可W及时向附近人员及企业发出报警，做好转移工作。
[0117] (4)空气环境灾害监测；采用雨量采集模块、环境数据集成检测模块、光照采集模 块和PM2. 5检测模块，对当前环境的雨量数据、光照强度、PM2. 5强度进行实时采集，从而可 W在可能发生PM2. 5超标时，例如PM2. 5超标等，可W及时向附近人员及企业发出报警。 [011引需要说明的是，上述行业应用仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。本发 明的多要素监测一体化预警系统还可W应用于其他行业领域，在此不再寶述。
[0119] 时钟模块13用于统计降雨时长，本地RTC用于判断降雨历时。
[0120] 第一通信模块14分别与雨量采集模块11、水位采集模块12和时钟模块13相连， 用于接收雨量数据、水位数据和降雨时长，并WGFSK调制通信方式向监测及报警装置1发 送雨量数据、水位数据和降雨时长。第二通信模块26接收第一通信模块14发送来的雨量 数据、水位数据和降雨时长，并将该雨量数据、水位数据和降雨时长通过GSM/GPRS通信方 式向移动终端发送雨量数据、水位数据和降雨时长W供用户实时监控。
[0121] 供电模块15用于向雨量采集模块11、水位采集模块12、时钟模块13、第一通信模 块14和第二通信模块26进行供电。
[0122] 具体地，供电模块15采用冗余供电设计，包括；基于最大功率电跟踪MPPT的太阳 能供电单元、蓄电池供电单元和市电供电单元。采用免维护太阳能供电，包括采用6V/10Ah 大容量铅酸电池和18V/5W太阳能电池板充电。
[0123] 基于最大功率点跟踪（MPPT)太阳能蓄电池充电技术；
[0124] 参考图11，MPPT控制器主要功能；检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳 能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。扰动电阻R和MOSFET串连在一起，在输 出电压基本稳定的条件下，通过改变MOSFET的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此 产生了电流的扰动。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏 电池输出功率和电压的变化，W决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能 板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动 与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。
[0125]传统的MPPT方法依据判断方法和准则的不同被分为开环和闭环MPPT方法。实际 上，外界温度、光照和负载的变化对光伏电池输出特性的影响呈现出一些基本的规律，比如 光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系，基于该些规 律，可提出一些开环的MPPT控制方法，如定电压跟踪法，短路电流比例系数法和插值计算 法等。
[01%] 闭环MPPT方法则通过对光伏电池输出电压和电流值的实时测量与闭环控制 来实现MPPT，使用最广泛的自寻优类算法即属于该一类。典型的自寻优MPPT算法有扰 动观察法（Perturbation and Observation Method, P&0)和电导增量法（Incremental Conductance, INC)两种。
[0127] 第一通信模块14包括；GFSK调制通信发送单元、2-GFSK调制通信单元、MSK调制 通信单元、FSK调制通信单元或ASK调制通信单元。其中，GFSK调制通信发送单元基于GFSK 调制解调技术的433MHz无线传输。
[0128] 第二通信模块26包括GSM/GPRS通信单元，用于与外部的GSM/GPRS公共网络进行 通信。GSM主要用于语音传输，GPRS主要用于数据传输。
[0129] 参考图6,数据发射模块的工作频率为433MHz，频率稳定度极高，当环境温度在一 25~85度之间变化时，频偏仅为化pm/°C(百万分之S每摄氏度）。频率稳定度及一致性 较好，温差变化及振动频点也不会发生偏移。
[0130] 数据模块采用GFSK方式调制，W降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零， 数据信号与发射模块输入端可W用电阻或者直接连接而不能用电容禪合，否则发射模块将 不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压，W获得较高的调制效果。
[0131] 模块的传输距离与调制信号频率及幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机 的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离 会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的 收发环境会有不同的收发距离。
[0132] 图7为根据本发明实施例的雨量报警函数处理流程图。
[0133] 步骤S701，判断是否进入低功耗模式，如果否则执行步骤S702,否则执行步骤 S703。
[0134] 步骤S702,待机状态。
[01巧]步骤S703,判断是否执行RunSta化s&Mge_Sta化S，如果是，则执行步骤S704,否则 执行步骤S705。
[0136] 步骤S704,短信处理函数。
[0137] 步骤S705,判断是否执行RunSta化s&RF_Sta化S，如果是，则执行步骤S706,否则 执行步骤S707。
[0138] 步骤S706,雨量数据处理函数。
[0139] 步骤S707,判断是否执行RunSta化s&GPRS_Status，如果是，则执行步骤S708,否 则执行步骤S709。
[0140] 步骤S708,GPRS处理函数。
[0141] 步骤S709,判断是否执行RunSta1:us&Ua;rt_Status，如果是，则执行步骤S710,否 则执行步骤S711。
[0142] 步骤S710,串口数据处理函数。
[0143] 步骤S711，判断是否执行RunSta1:us&Exeption_Status，如果是，则执行步骤 S712,否则执行步骤S713。
[0144] 步骤S712,异常处理函数。
[0145] 步骤S713,判断是否执行RunSta1:us&Hea;rt_Status，如果是，则执行步骤S714,否 则执行步骤S715。
[0146] 步骤S714,屯、跳帖。
[0147] 步骤S715,判断是否执行RunSta1:usMla;rm_Sta1:us，如果是，则执行步骤S716。
[0148] 步骤S716,产生报警。
[0149] 图8为根据本发明实施例的GPRS通信流程图。
[0150] 步骤S801，接收到GPRS数据。
[0151] 步骤S802,判断数据是否合法，如果是，则执行步骤S804,否则执行步骤S803。
[0152] 步骤S803,退出，进入低功耗模式。
[0153] 步骤S804,执行switch函数。
[0154] 步骤S805,设置号码操作。
[0155] 步骤S806,删除号码操作。
[0156] 步骤S807,查询号码操作。
[0157] 步骤S808,查询工况。
[0158] 步骤S809,设置告警阔值。
[0159] 步骤S810,设备功能控制。
[0160] 步骤S811，设备时间设置。
[0161] 步骤S812,屯、跳间隔设置。
[0162] 步骤S813,恢复出厂设置。
[0163] 图9为根据本发明实施例的通信异常监测流程图。
[0164] 步骤S901，到达定时时间。
[0165] 步骤S902,判断手机模块是否正常，如果是，则执行步骤S904,否则执行步骤 S903。
[0166] 步骤S903,重启手机模块。
[0167] 步骤S904,判断供电是否正常，如果是，则执行步骤S906,否则执行步骤S905。
[0168] 步骤S905,发出通知信息。
[0169] 步骤S906，判断射频通信是否正常，如果是，则执行步骤S908，否则执行步骤 S907。
[0170] 步骤S907,发出通知信息。
[0171] 步骤S908,回到低功耗模式。
[0172] 图10为根据本发明实施例的GPRS模块与移动终端的通信流程图；
[0173] 步骤SlOOl，达到告警条件。
[0174] 步骤S1002,判断是否设置了管理号码，如果是，则执行步骤S1003,否则执行步骤 S1004。
[01巧]步骤S1003,发送短信。
[0176] 步骤S1004,判断是否设置了平台号码，如果是，则执行步骤S1005,否则执行步骤 S1006。
[0177] 步骤S1005,发送短信。
[0178] 步骤S1006,向GPRS平台发送报警信号。
[0179] 步骤S1007,是能告警器同步发送报警信号。
[0180] 图12为根据本发明实施例的设备状态监测流程图，实现对各个设备的工作状态 的监测。
[0181] 步骤S1201，到达定时时间。
[0182] 步骤S1202,获取设备运行状态信息。
[0183] 步骤S1203,发送设备运行状态信息。
[0184] 如图13所示，每个监测及报警装置2分别与多要素采集装置1相连，用于根据雨 量数据、水位数据和降雨时长判断对应的雨量报警类型，并发出报警信号。
[01化]具体地，监测及报警装置2包括；第S通信模块21、预警阔值分析模块22、报警模 块23和显示模块24。报警模块23为防水扬声器，安装于立杆111的一侧。显示模块25采 用数码管或液晶显示屏LED。
[0186] 第S通信模块21与第一通信模块14、上游设备的通信模块及下游设备的通信模 块相连，用于接收来自第一通信模块14的当前设备的所述雨量数据、水位数据和降雨时 长、W及述上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据。其中，第S通信模块21包括GFSK 调制通信接收单元。
[0187] 预警阔值分析模块22用于根据雨量数据、水位数据和降雨时长分析得到场次降 雨量和时段降雨量，根据场次降雨量和时段降雨量与多个预设的雨量报警类型进行比对， 获取当前对应的雨量报警类型。
[0188] 具体地，预警阔值分析模块22对场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成雨 量综合数据，将雨量综合数据与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中，第一 至第=级雨量报警类型对应的严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报警阔 值。例如，第一至第=级雨量报警类型依次为红色报警、澄色报警、黄色报警。
[0189] 预警阔值分析模块22将雨量综合数据依次与第一至第S级雨量报警类型中各个 预设时段报警阔值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断当前对应的报警类 型为该预设时段报警阔值所属的雨量报警类型。
[0190] 在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，预警阔值分析模块每隔第 一预设时长进行一次监测报警动作；
[0191] 在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，预警阔值分析模块每隔第 二预设时长进行一次监测报警动作；
[0192] 在判断当前对应的报警类型为第S级雨量报警类型时，预警阔值分析模块每隔第 =预设时长进行一次监测报警动作；
[0193] 其中，第一至第=预设时长的时间长度依次增加。例如，第一至第=预设时长依次 为10分钟、20分钟、30分钟。
[0194] 预警阔值分析模块22在获取当前对应的雨量报警类型之后，进一步根据实时接 收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，
[01巧]如果判断发生涨水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；
[0196] 如果判断发生退水，则下调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；
[0197] 如果判断水位不变，则保持当前雨量报警类型，重新定时，检测当前水位。
[019引报警模块23用于根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向外 界发出报警信号。
[0199]显示模块24用于显示雨量数据、预警等级W供用户查看及监控。进一步，包括指 示灯，进行准备转移、立即转移、电量、通信状态指示。
[0200] 进一步，显示模块24除可W显示上述的雨量数据和预警等级外，还可W显示当前 时间的公历日期、农历日期和当前时间。需要说明的是，显示模块24可显示内容当然不限 于上述，还可W根据用户的需要设置其他显示内容，在此不再寶述。
[0201] 具体地，显示模块24至少有W下两种实现方式：
[0202] (1)单独设计一款显示模块，该显示模块包括显示屏和控制单元，控制单元与预警 阔值分析模块22、报警模块23相连W接收雨量数据和预警等级，通过在控制单元中进行程 序设置，实现在显示屏上同时显示雨量数据、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间、光 照强度、PM2. 5强度、风速、风向、温度、湿度和气压等。
[0203] (2)在家庭日用品上嵌入雨量数据和预警等级的显示内容。具体来说，家庭日用品 属于日常家居必备，通常放置于室内，用户查看和使用频率高，将雨量数据和预警等级等内 容嵌入到家庭日用品上显示，可W引导用户查看雨量数据和预警等级，实现家庭日用品与 入户报警的结合，提高用户的主动防灾避险意识。
[0204] 在本发明的一个实施例中，显示模块24中的显示屏可W为显示贴层，该显示贴层 用于显示雨量数据和预警等级等数据，具有可粘贴性，可W粘贴于相应的家庭日用品上。
[0205] 例如，家庭日用品可W为日历，例如电子日历或纸质日历。日历属于用户每天都会 查看的日用品，在日历上示有公历日期、农历日期和当前时间等。本发明将显示有雨量数据 和预警等级等数据的显示贴层粘贴于日历上，用户在查看日历上日期的同时，即可顺便查 看到雨量数据和预警等级等。此外，家庭日用品也可W为镜子、钟表等用户日常用品，由于 显示贴层的可粘贴性，可W简便的粘贴在家庭日用品上，操作方便、易于安装，且该种家庭 日用品与入户报警相结合的方式，可W提高用户的主动防灾避险意识。
[0206] 进一步，监测及报警装置2还包括：近场通信NFC模块、WIFI模块和/或藍牙模块。 其中，近场通信NFC模块与预警阔值分析模块22相连，用于向具有NFC功能的移动终端发 送雨量数据、水位数据和降雨时长、雨量报警类型，W供用户查看及监控，支持近场通信，可 同过近场感应配置设备参数。
[0207] 如图14所示，基于近场感应（NFC)的RFID参数配置技术；
[020引通过RSSI寄存器可获得接收到的来自应答机、周围信号源或者内部电平的信号 强度。接收器输出可在一个数字化副载波信号和任一集成型副载波解码器间进行选择。所 选择的副载波解码器将数据比特流和数据时钟作为输出发送。
[0209] 如图15所示，WIFI模块与预警阔值分析模块22相连，用于向移动终端发送雨量 数据、水位数据、降雨时长和雨量报警类型，W供用户查看及监控。
[0210] 基于IE邸802. 1In协议的WIFI联网技术；
[0211] 采用WiLinkS模块具有功率优化设计，可提供高数据吞吐量和扩展范围，该器件 经FCC、1C、ETSI/CE和TELEC认证，适用于接入点（AP)(支持DF巧和客户端。
[0212] 如图16所示，藍牙模块与报警模块23相连，用于将报警信号W无线音频形式进行 播放，支持IE邸802.lln协议，通过WIFI网络连接到数据中屯、，上传实时雨量数据。
[0213] 在本发明的一个实施例中，监测及报警装置2采用电子抹除式可复写只读存储器 EEPROM。具体地，采用串行CMOSEEPROM器件，内部存储为2M。它的特征是含有一个64字 节的页写入缓冲器，并且支持串行外围接口（SPI)协议。该器件通过一个片选（C巧输入来 使能。另外，请求的总线信号分别是时钟输入（SCK)，数据输入（SI)和数据输出线（SO)。 册LD输入可W用来中止CAT25128器件的任何串行操作。该个器件的特征是具有软件和硬 件写保护，包括局部/全部阵列的写保护。能存储大于36个月雨量数据及最近60条历史 报警记录。
[0214] 下面参考图17至图19对显示模块的显示屏进行说明。需要说明的是，由于一个 多要素采集装置1可W对应多个监测及报警装置2,各个监测及报警装置2的用户类型及对 应的需求不同。例如；用户为普通群众时，其关屯、的信息包括预警信息及时间温度等；用户 为乡镇防讯责任人时，其关屯、的信息包括告警阔值信息和多种降雨统计等；用户为县防讯 管理部口时，其关屯、的信息包括所辖范围内预警信息指挥决策等。并且，根据用户类型的不 同，显示模块24的显示屏上的内容也有所不同。
[0215] 图17为根据本发明实施例的入户型监测及报警装置的显示屏示意图。
[0216] 当监测及报警装置2用于普通家庭区域内的防讯报警时，显示模块24显示W下信 息；今日降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间和室内温度。图18为根据本发明 实施例的乡镇级监测及报警装置的显示屏示意图。
[0217] 当监测及报警装置2用于乡镇区域内的防讯报警时，显示模块24显示W下信息： 今日降雨量、本月降雨量、场次降雨量、年度降雨量、预警等级、预警阔值、公历日期、农历日 期、当前时间。
[0218] 图19为根据本发明实施例的县级监测及报警装置的显示屏示意图。
[0219] 当监测及报警装置2用于县级区域内的防讯报警时，显示模块24显示W下信息： 每个乡的降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间。
[0220] 图20显示了根据本发明一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程。
[0221] 步骤S1801，接收到雨量数据。
[0222] 步骤S1802,判断是否有红色警报的标志，如果是，则执行步骤S1803,否则执行步 骤S1804。
[0223] 步骤S1803,判断产生报警类型。
[0224] 步骤S1804,判断是否满足1小时时段红色警报，如果是，则执行步骤S1805,否则 执行步骤S1806。
[0225] 步骤S1805,红色报警标志置位。
[0226] 步骤S1806,判断是否满足3小时时段红色警报，如果是，则执行步骤S1805,否则 执行步骤S1807。
[0227]步骤S1807,判断是否满足6小时时段红色警报，如果是，则执行步骤S1805,否则 执行步骤S1808。
[022引步骤S1808,判断是否满足12小时时段红色警报，如果是，则执行步骤S1805,否则 执行步骤S1809。
[0229] 步骤S1809,判断是否满足24小时时段红色警报，如果是，则执行步骤S1805,否则 执行步骤S1810。
[0230] 步骤S1810,判断是否有红色或澄色警报标志，如果是，则执行步骤S1803,否则执 行步骤S1811。
[0231] 步骤S1811，判断是否满足1小时时段澄色警报，如果是，则执行步骤S1812,否则 执行步骤S1813。
[0232] 步骤S1812,澄色报警标志置位。
[0233] 步骤S1813,判断是否满足3小时时段澄色警报，如果是，则执行步骤S1812,否则 执行步骤S1814。
[0234] 步骤S1814,判断是否满足6小时时段澄色警报，如果是，则执行步骤S1812,否则 执行步骤S1815。
[0235] 步骤S1815,判断是否满足12小时时段澄色警报，如果是，则执行步骤S1812,否则 执行步骤S1816。
[0236] 步骤S1816,判断是否满足24小时时段澄色警报，如果是，则执行步骤S1812,否则 执行步骤S1817。
[0237] 步骤S1817,判断是否有红色、澄色或黄色警报标志，如果是，则执行步骤S1803， 否则执行步骤S1818。
[0238] 步骤S1818,判断是否满足1小时时段黄色报警，如果是，则执行步骤S1819,否则 执行步骤S1820。
[0239] 步骤S1819,黄色报警标志置位。
[0240] 步骤S1820,判断是否满足3小时时段黄色报警，如果是，则执行步骤S1819,否则 执行步骤S1821。
[0241] 步骤S1821，判断是否满足6小时时段黄色报警，如果是，则执行步骤S1819,否则 执行步骤S1822。
[024引步骤S1822,判断是否满足12小时时段黄色报警，如果是，则执行步骤S1819,否则 执行步骤S1823。
[024引步骤S1823,判断是否满足24小时时段黄色报警，如果是，则执行步骤S1819,否则 执行步骤S1803。
[0244] 步骤S1824,产生黄色预警。
[0245] 步骤S1825,产生澄色预警。
[0246] 步骤S1826,产生红色预警。
[0247] 步骤S1827,没有预警。
[0248] 步骤S1828,雨量报警判断完成。
[0249] 图21显示了根据本发明另一个实施例的监测及报警装置的雨量报警监测流程。
[0巧日]步骤S1901，开始水位检测，并供电。
[0巧1] 步骤S1902,判断检测方式。
[0巧2] 步骤S1903,开机直接检测，5秒后执行步骤S1905。
[0巧3] 步骤S1904,定时检测，1~10分钟后执行步骤S1905。
[0254]步骤S1905,水位探头检测水位。
[0巧5] 步骤S1906,判断是否有水，如果有水，则执行步骤S1906,否则执行步骤S1904。
[0256] 步骤S1907,判断水位级别，如果是第一探头检测到水化则执行步骤S1908,如果 是第二探头检测到水位，则执行步骤S1909,果是第S探头检测到水位，则执行步骤S1910。
[0257] 步骤S1908,发出一级黄色报警，每隔30分钟检测报警一次。
[0巧引步骤S1909,发出二级澄色报警，每隔20分钟检测报警一次。
[0259] 步骤S1910,发出S级红色报警，每隔10分钟检测报警一次。
[0260] 步骤S1911，水位探头检测水位。
[OMU 步骤S1912,判断是否涨水，如果涨水，则执行步骤S1913,如果退水，则执行步骤 S1914,如果不变，则执行步骤S1915。
[0%2] 步骤S1913,按照上一级别检测报警，重新定时。
[0%3] 步骤S1914,按照下一级别检测报警，重新定时。
[0264]步骤S1915,按照原级别检测报警，重新定时。
[02化]步骤S1916,检测水位，返回步骤S1906。
[0%6] 预警阔值分析模块22还用于根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据， 每隔预设时间间隔判断当前设备的水位是否发生变化，如果当前设备的水位发生变化，贝U进一步根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位 变化；如果上游设备和下游设备均退水，则当前设备发布安全消息；如果上游设备涨水且 下游设备退水，则当前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果上游设备和下游设备均涨 水，则当前设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息。
[0267]本发明进一步提出了临界水位指标分析，其中临界水位指标包括警觉性指标、准 备转移指标和立即转移指标。
[0268] 警觉性指标；警觉性预警水位，上下游相关关系（洪峰衰减，洪水传播时间）
[0269] 准备转移指标：警戒性预警水位，上下游相关关系（洪峰衰减，洪水传播时间）
[0270] 紧急预警水位，上下游相关关系（洪峰衰减，洪水传播时间）
[0271] 具体地，本发明可W应用于群测群防，在沿河上下游设立多个站点，站点间可实现 组网通信，通过联系上下游水位升降（涨水或退水）状态发布不同预警信息。当前设备待机 状态下进行水位值守检测（5min定时检测，W降低待机功耗）值守检测到水位没有升降，继 续值守检测模式。若检测到水位处于危险水位或有水位升降，将与上下游站点通信判断关 联情况。若上游涨水，下游退水，判断为溪河因山洪断流将有更大山洪可能发生，向相关区 域发布红色警戒。上下游均为涨水，根据水位高度发布黄色警戒、澄色警戒、红色警戒。上 下游均为退水，根据当前水位高度发布注意安全或平安报。
[0272] 图22为根据本发明实施例的结合上下游设备的监测数据设置预警级别的流程 图。
[0273] 步骤S2201，当前设备（设备2)每隔5分钟接收来自上游设备（设备3)和下游设 备（设备1)的监测数据。
[0274] 步骤S2202,每隔5分钟监测一次当前设备、上游设备和下游设备的水位变化。
[0275] 步骤S2203,判断当前设备有无水位变化，如果有，则执行步骤S2204,否则执行步 骤S2202。
[0276] 步骤S2204,如果上游设备和下游设备均退水，则执行步骤S2205,否则执行步骤 S2206。
[0277] 步骤S2205,当前设备发布注意安全/平安报。
[0278] 步骤S2206,如果下游设备退水、上游设备涨水，则执行步骤S2207,否则执行步骤 S2208。
[0279] 步骤S2207,当前设备发布红色预警。
[0280] 步骤S2208,如果下游设备和上游设备均涨水，则执行步骤S2209,否则返回步骤 S2202。
[0281] 步骤S2209,判断当前设备所监测的实际水位。
[0282] 监测及报警装置还用于根据统计当前区域的时段累计雨量和降雨强度PI、降雨强 度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据设置临界雨量指标，进一步将当前 采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对，设置当前的降雨等级， 其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指标和立即转移指标，
[0283]其中，RTI=PIXR，R = R〇+Pa，
[0284]R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，Pa为前期降雨之和。
[0285] 图23为根据本发明实施例的雨量临界区域法的流程图。
[0286] 上述雨量临界区域法可W根据率定思路和设计思路进行，如果具有实际山洪灾害 时间配套的大样本降雨资料，则可W采用率定分析思路进行分析，通过降雨强度统计、前期 降雨计算、降雨驱动指标计算、临界区确定、阔值分析等分析计算步骤，获得雨量临界区域， 进而得到预警指标。
[0287] 步骤S2311，统计降雨强度。
[028引首先，统计时段累计雨量（Rat)。具体地，提供W下典型时段平边滩及平河滩水位 /流量对应设计降雨的时段累积雨量：
[0289] 汇流时长-所有流域：
[0290] (1) 3小时-流域面积兰50km之间；
[02W] (2) 6小时-流域面积在50-100km之间；
[029引（3) 12小时-流域面积在100-200km之间； 悦9引 （4) 24小时-流域面积^ 200km。
[0294]W2012年7月4日万源市庙哑站降雨量统计为例，如表1所示：
[02巧1
[0296] 表 1
[0297] 然后，统计降雨强度（PI),具体如下；短历时暴雨是导致山洪暴发的重要雨量信 息，为此，需要统计实际山洪灾害事件中0. 5小时、1小时W及洪峰历时等典型时段的降雨 强度。
[029引洪峰历时降雨强度-所有流域：
[0299] (1)半小时降雨强度强度-流域面积兰100km;
[0300] (2) 1小时降雨强度-流域面积> 100km。
[0301] 步骤S2312,计算前期降雨（P。）。
[0302] 即使同一条山洪沟，各次山洪发生所需要的降雨强度也可能不一样，因为山洪发 生所需要的短历时降雨量还取决于小流域内当时±体含水状况。通常，山洪发生之前的降 雨量越多，±体越接近饱和，所需要短历时降雨量也就越小。可W采取如下方法计算：
[0303]
[0304] 其中，P。为前期降雨量，i为计算天数，a为日雨量加权系数，PWm。
[03化]对于湿润，半湿润地区，蒸发量较小，i> 10,a= 0. 8-0. 9 ;对于干旱、半干旱地区， 蒸发量较大，i> 5,a= 0. 6-0. 8。
[0306] 步骤S2313,计算降雨驱动指标（RTI)。
[0307] 计算降雨驱动指标RTI;
[030引 RTI=PIXR，R=R0+Pa，
[0309]其中，R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，P。为前期降雨之和。
[0310] 计算时，应当分析出每次山洪事件中山洪发生时的相应时段的PI及该时刻之前 的R，最后计算出该次山洪事件的降雨驱动指标RTI值；如果不知道该次山洪发生的时刻， 则W该场降雨时间的最大相应时段PI及其之前的R的乘积，计算出该次山洪时间的降雨驱 动指标RTI。
[0311] 步骤S2314,绘制临界分区图。
[0312] 第一步，建立"降雨强度-有效累积雨量"平面。
[0313] 第二步，获取分区降雨驱动指标RTI值，包括根据发生概率对RTI进行排序，获得 概率为10%和80%的降雨驱动指标RTI。
[0314] 第S步，在"降雨强度-有效累积雨量"平面中，根据RTI与PI和R的反比例关系， 绘制山洪发生雨量临界区域的下缘线和上缘线，得出雨量临界分区图。
[0315] 第四步，对雨量临界分区图根据山洪发生可能性进行分区，在分区中，包括相应时 段的临界雨量信息。
[0316] 步骤S2315,获取临界雨量信息。
[0317] 步骤S2316,分析阔值及确定指标。
[0318] 参考雨量临界分区图中的下缘线和上缘线，分析各个时段降雨强度、时段累积雨 量、场次累积雨量、有效累积雨量等要素的阔值。
[0319] 根据前面分析，RTIW10%和80%为界，进行两个阔值的处理。据此，将各个要素 的阔值进行适当浮动，从而获得临界雨量预警指标，包括：警觉性指标、准备转移指标和立 即转移指标。
[0320] 步骤S2317,确定阔值指标。
[032U图24(a)至（d)为根据本发明实施例的移动终端上的远程监控预警APP应用的操 作示意图。
[0322] 移动终端内安装有远程监控预警APP应用，用户通过该远程监控预警APP应用对 监测地区和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的雨量数 据和水位数据，W及远程向所述多要素监测一体化预警系统发出控制指令。
[032引下面参考图24(a)至（d)对该远程监控预警APP应用的操作流程进行说明。
[0324] 第一步，打开远程监控预警APP应用；
[03巧]第二步，进入登录界面，第一次使用输入用户名和密码将设置为默认的用户名和 密码，登录后可W修改用户名和密码。如图24(a)所示，可W记住密码和使用自动登录。
[0326] 第S步，登录成功后，可W添加服务器，然后键入服务器地址和用户名密码（网站 中的认证账户），该样就会W该用户登录到网站中。可W登记多个服务器，比如：具备不同 认证身份的账户。点击菜单按钮，可W增加服务器，还有进行系统设定W及修改登录该软件 的账户的用户名和密码。
[0327] 第四步，登录后，进入相应服务器化及用户权限的的功能模块，对于没有的功能将 不会被看到，图24(b)使用a血in账户登录全部的功能。例如，点击上面的地区管理，进入地 区信息的列表，列表W分页形式展现，可W点击页码进入相应页面，如图24(c)所示。根据 图24(d)中的下拉框进行测站的管理变更，则会筛选相应信息显示。并且，现场图片和位置 信息，测站可W单独录入，现场图片和位置信息可W后续发上去。在上下文菜单中选择"现 场图片和位置信息"将进入现场图片和位置信息的管理。现场拍照即取图片，通过此操作拍 摄的图片将保存到测站图片文件夹中。
[032引此外，还可W获取测站的坐标，该坐标优先从GI^S定位获取，当未开启GI^S功能时 则依据网络判断。通过该个操作可W将移动终端的当前位置更新为测站的位置。需要说明 的是，移动终端的位置信息，用户不同手动修改，智能获取和提交。该APP应用进一步提供 实时数据和历史数据的查询。
[0329] 需要说明的是，本发明在提供移动终端的app应用方式查看监控数据并进行远程 监控的方式之外，进一步提供PC端监控方式。
[0330] 本发明的多要素监测一体化预警系统进一步与个人计算机PC进行通信，用户通 过所述个人计算机WWeb方式登录远程监控预警在线系统，用户通过该远程监控预警在线 系统对监测地区和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的 雨量数据和水位数据。
[0331] 图26(a)至（i)为本发明提供的PC端监控软件（远程监控预警在线系统）的操 作示意图。
[0332] 如图26 (a)所示，提供Web在线登陆方式，用户在浏览器地址栏中输入国讯预警系 统网址http://WWW. XXX.com,回车，进入系统登录页面。然后输入用户名和密码，点击"登 录"进入系统首页。
[0333] 系统首页欢迎页面由地图、功能菜单、预警弹窗=部分构成。地图用来定位辖区内 所有终端站点的地理位置，根据地图右上角的小窗，可通过选择站点类型来查看站点分布； 功能菜单包括实时监控、预警信息、数据查询、雨量水情、管理员设置，主要为用户提供各种 操作快捷键；如果当前有警报信息，左下角会显示有警报弹窗，根据警报级别分藍、黄、澄、 红四级，颜色块上面的数字代表报警站点的数量。
[0334] 如图26(b)所示，在实时监控页面，可根据地区和分组进行查询，页面将显示符合 条件的站点的实时监控信息。选择站点后，可在右侧"站点操作面板"进行"预警发布"、"站 点管理"、"站点设置"、"站点召测"操作。"预警发布"主要用于发布预警信息，在"文章内 容"中输入要播报内容，并选择播报次数，然后点击"播报"按钮即可。
[033引如图26(c)所示，"站点管理"主要提供对所选站点的管理操作。在此面板，可W查询站点的管理号码、平台号码、授权号码、SIM卡号码；设置站点的管理号码、平台号码、 授权号码、SIM卡号码；修改管理员密码、中屯、平台密码、电话通话密码、GPRS通信密码、SIM 卡PIN码。
[0336] 如图26(d)所示，"站点设置"主要提供对所选站点设备的设置操作。在此面板，可 W查询和设置GPRS屯、跳间隔、GPRS重连间隔；查询和设置设备音量、查询收音机频率、打开 和关闭收音机；查询状态、开SIM卡锁、关SIM卡锁、关平安报、关GPRS。
[0337] 如图26(e)所示，"站点召测"主要用于根据日期查询所选站点的工况信息、设备日 志、广播使用次数W及雨量水位信息，并提供删除设备日志的功能。
[033引如图26(f)所示，在预警信息页面，主要显示辖内站点的所有历史的雨量告警信 息和水位告警信息，并且，可W根据地理位置、设备编号、站点名称和起止日期进行组合条 件筛选。
[0339] 如图26(g)所示，在数据查询页面，提供了对"预警信息"、"工况信息"、"雨量水位 信息"、"设备日志"、"站点阀值信息"、"操作日志"、"站点返回信息"的历史信息数据的查询 操作。
[0340] "预警信息"主要提供对历史预警信息数据的查询，可根据地理位置、设备编号、站 点名称、起止时间进行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0341] "工况信息"主要提供对历史工况信息数据的查询，可根据地理位置、设备编号、站 点名称、起止时间进行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0342] "雨量水位信息"主要提供对历史雨量水位信息数据的查询，可根据地理位置、设 备编号、站点名称、起止时间进行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0343] "设备日志"主要提供对历史设备日志信息数据的查询，可根据地理位置、设备编 号、站点名称、起止时间进行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0344] "站点阀值信息"主要提供对历史站点阀值信息数据的查询，可根据地理位置、设 备编号、站点名称、起止时间进行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0345] "操作日志"主要提供对历史播报操作、召测操作、设备操作、删除操作、查询操作、 修改操作、设置操作的信息数据的查询，可根据地理位置、设备编号、站点名称、起止时间进 行组合条件筛选，并提供Excel表格下载功能。
[0346] "站点返回信息"主要提供对历史播报操作返回日志、召测操作返回日志、设备操 作返回日志、删除操作返回日志、查询操作返回日志、修改操作返回日志、设置操作返回日 志的信息数据的查询，可根据地理位置、设备编号、站点名称、起止时间进行组合条件筛选， 并提供Excel表格下载功能。
[0347] 如图26化）所示，"雨量水情"主要用于显示辖内站点的历史的雨量与水位统计信 息，并且提供根据地理位置、设备编号、站点名称进行组合条件筛选的功能。
[0348] 如图26(i)所示，管理员设置主要用于对管理员基本信息进行操作，主要包括"管 理员详细信息"、"添加管理员"、"管理员密码重置"、"修改管理密码"。
[0349] "管理员详细信息"用于查看管理员信息，根据右侧树形结构，可W查看到自己和 管辖区内所有管理员的详细信息。
[0巧0]"添加管理员"主要用于对管辖区域内没有设置管理员的地区进行添加管理员操 作。
[0巧1]"管理员密码重置"主要用于重置辖区内的管理员的登录密码。
[0巧2]"修改管理密码"主要用于修改当前管理员的登录密码。首先输入原密码、新密码， 并确认新密码，然后确认保存，即可修改成功。
[0353] 图25为根据本发明实施例的多要素监测一体化预警方法的流程图。
[0巧4] 如图25所示，本发明还提供一种多要素监测一体化预警方法，包括如下步骤：
[0巧5] 步骤S2511，采集当前环境下的多种环境参数，其中，多种环境参数包括；外部环 境的图像数据、雨量数据、水位数据、降雨时长、滑坡位移、光照强度、PM2. 5强度、风速、风 向、温度、湿度和气压。
[0巧6] 步骤S2512,接收雨量数据、水位数据和降雨时长，根据雨量数据、水位数据和降雨 时长分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据场次降雨量和时段降雨量与多个预设的雨量 报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报警类型之后 根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，如果判断发生涨水，则上调一 个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断发生退水，则下调一个级别的 雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不变，则保持当前雨量报警类型，重 新定时，检测当前水位。
[0357] 在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，还包括如下步骤；首先，根据雨量数据、 水位数据和降雨时长对场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成雨量综合数据，将雨量 综合数据与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中，第一至第=级雨量报警类 型对应的严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报警阔值。例如，第一至第= 级雨量报警类型依次为红色报警、澄色报警、黄色报警。
[0巧引然后，将雨量综合数据依次与第一至第=级雨量报警类型中各个预设时段报警阔 值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断当前对应的报警类型为该预设时段 报警阔值所属的雨量报警类型。
[0巧9] 其次，在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，每隔第一预设时长 进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，每隔第二 预设时长进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第=级雨量报警类型时， 每隔第=预设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第=预设时长的时间长度依次增 加。例如，第一至第=预设时长依次为10分钟、20分钟、30分钟。
[0360] 在本发明的又一个实施例中，步骤S2还包括如下步骤；根据统计当前区域的时段 累计雨量和降雨强度PI、降雨强度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据 设置临界雨量指标，进一步将当前采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指 标进行比对，设置当前的降雨等级，其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指 标和立即转移指标，
[0361] 其中，rti=PIXR，R=R〇+Pa，
[0362] R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，Pa为前期降雨之和。
[0363] 步骤S2513,根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔 判断当前设备的水位是否发生变化，如果当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游设 备和下游设备的雨量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果上游设 备和下游设备均退水，则当前设备发布安全消息；如果上游设备涨水且下游设备退水，则当 前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果上游设备和下游设备均涨水，则当前设备根据 当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息。
[0364] 步骤S2514,根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向外界发 出报警信号，并显示雨量数据、预警等级、公历日期、农历日期和当前时间，W供用户查看及 监控。
[03化]其中，步骤S2512和步骤S2513可W同时进行，也可W先后执行。
[0366] 需要说明的是，根据对采集到的环境参数进行不同的选取，本发明的多要素监测 一体化预警方法可W广泛应用于多个行业应用中。
[0367] (1)山洪灾害群测群防对环境现场图像、雨量数据和水位数据进行实时采集，从 而在可能发生山洪灾害时，可W及时通知附近人员及企业，做好群防工作。
[0368] (2)地质灾害监测报警；对环境现场图像、雨量数据和滑坡位移数据，从而在可能 发生地质灾害时，例如滑坡、泥石流等，可W及时向附近人员及企业发出报警，做好转移工 作。
[0369] (3)气象监测：对当前环境的雨量数据、温度、湿度、风速、风向和气压等进行实时 采集，从而可W在可能发生气象灾害时，例如强风等，可W及时向附近人员及企业发出报 警，做好转移工作。
[0370] (4)空气环境灾害监测；对当前环境的雨量数据、光照强度、PM2. 5强度进行实时 采集，从而可W在可能发生PM2. 5超标时，可化及时向附近人员及企业发出报警，做好转移 工作。
[0371] 需要说明的是，上述行业应用仅是出于示例的目的，而不是为了限制本发明。本发 明的多要素监测一体化预警方法还可W应用于其他行业领域，在此不再寶述。
[0372] 根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统和方法，具有W下有益效果：
[0373] (1)采用室外采集和室内监测报警结合的方式，解决了预警信息传递"最后一公 里"便捷入户报警的需求，实现了入户型报警，增加预警的可靠性和及时性。
[0374] (2)室外采集和室内监测报警采用"一对多"方式，即利用室外一处的多要素采集 装置与周边多个位于室内的监测报警装置进行通信，实现了同时向多个用户（群发）通知 报警信息，减少采集监测布设重复性，提高预警信息发布范围和实效性，避免了现有的需要 出动大量人工通知带来的不及时等问题，具有实时性强、节省人力、减轻了相应责任人压力 的优点。
[0375] (3)本发明的监测及报警装置在显示部分，一方面实现了与现有的家庭日用品的 结合，即将在用户常用的家庭日用品上嵌入显示雨量数据和降雨等级等监测及报警数据， 由于家庭日用品是用户每天都会查看的设备，从而在用户查看该家庭日用品的同时，可w引导用户同时查看雨量数据和降雨等级等监测及报警数据，实现了与家庭日用品相结合入 户型报警，可做到"有险报警，无险日用"，实现用户对此类报警产品从"要我用"到"我要用" 的实质转变，提高用户的主动防灾避险意识。并且该种实现方式将预警专用设备与日用品 结合从日常生活提升民众预警意识，为防灾预警信息普及提供成本低廉平台，在现有的家 庭日用品上进行改进，改装简便、生产成本低，本发明W极低成本实现了居民生活、生产、出 行等方面气象环境信息采集监测报警信息平台。另一发面，显示模块的显示内容可W根据 用户的类型、需求、设及地域面积等不同，设置不同的显示内容，实现了个性化显示，满足不 同类型用户的需求。
[0376] (4)通过标准工业接口外接多种智能仪表用W解决各种环境下（各种预警条件） 的监测预警一体的应用，具有采集信息全面、灾情传递及时、站点建设精简、运行成本低、维 护要求低的特点。
[0377] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任何 的一个或多个实施例或示例中W合适的方式结合。
[037引尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可W理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可W对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围 由所附权利要求极其等同限定。
Claims (21)
1. 一种多要素监测一体化预警系统，其特征在于，包括：多要素采集装置和多个监测 及报警装置，其中，所述多要素采集装置位于室外，每个所述监测及报警装置均位于室内， 且每个所述监测及报警装置分别与所述多要素采集装置相连，以由位于所述室内的每个监 测及报警装置与位于室外的所述多要素采集装置进行通信，其中， 所述多要素采集装置用于采集当前环境下的多种环境参数，所述多要素采集装置包 括：图像采集模块、雨量采集模块、水位采集模块、位移采集模块、光照采集模块、PM2. 5检 测模块、环境数据集成检测模块、时钟模块、第一和第二通信模块以及供电模块，其中， 所述图像采集模块用于采集当前环境中的外部环境的图像数据； 所述雨量采集模块用于采集当前环境中的雨量数据； 所述水位采集模块用于对当前环境中的水位数据进行定点采集和连续采集； 所述位移采集模块用于对当前环境中的滑坡位移进行采集； 所述光照采集模块用于对当前环境中的光照强度进行采集； 所述PM2. 5检测模块用于对当前环境中的PM2. 5强度进行采集； 所述环境数据集成检测模块用于对当前环境中的风速、风向、温度、湿度、气压进行采 集； 所述时钟模块用于统计降雨时长； 所述第一和第二通信模块分别与所述雨量采集模块、水位采集模块和时钟模块相连， 其中所述第一通信模块进一步与所述监测及报警装置无线相连，用于接收所述雨量数据、 水位数据和降雨时长，向所述监测及报警装置发送所述雨量数据、水位数据和降雨时长，所 述第二通信模块与GSM/GPRS公共网络相连，用于通过GSM/GPRS通信方式向移动终端发送 所述雨量数据、水位数据和降雨时长以供所述用户实时监控； 所述供电模块用于向所述雨量采集模块、水位采集模块、时钟模块和第一通信模块进 行供电； 每个所述监测及报警装置用于根据所述雨量数据、水位数据和降雨时长判断对应的雨 量报警类型，并发出报警信号，所述监测及报警装置包括：第三通信模块、预警阈值分析模 块、报警模块和显示模块，其中， 所述第三通信模块与所述第一通信模块、上游设备的通信模块及下游设备的通信模块 相连，用于接收来自所述第一通信模块的当前设备的所述雨量数据、水位数据和降雨时长、 以及所述上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据； 所述预警阈值分析模块用于根据所述当前设备的雨量数据、水位数据和降雨时长分析 得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个预设的雨量报警 类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报警类型之后，所述 预警阈值分析模块进一步根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，如 果判断发生涨水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断发 生退水，则下调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不变，则 保持当前雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；所述预警阈值分析模块还用于根据上游 设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判断当前设备的水位是否发生 变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游设备和下游设备的雨量数据 和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述上游设备和下游设备均退水， 则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下游设备退水，则所述当前设备 发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设备均涨水，则所述当前设备根 据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息； 所述报警模块用于根据当前对应的雨量报警类型，以音频广播和/或蜂鸣形式向外界 发出报警信号； 所述显示模块用于显示所述雨量数据和预警等级以供用户查看及监控。
2. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述水位采集模块 包括： 多路接触式水位传感器接口，用于对当前环境中的水位数据进行定点采集； RS232水位计接口，用于对当前环境中的水位数据进行连续采集； 无线水位采集器接口，用于通过无线方式采集水位数据。
3. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述供电模块采用 冗余供电设计，包括：基于最大功率电跟踪MPPT的太阳能供电单元、蓄电池供电单元和市 电供电单元。
4. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于， 所述第一通信模块包括：GFSK调制通信发送单元、2-GFSK调制通信单元、MSK调制通信 单元、FSK调制通信单元或ASK调制通信单元； 所述第二通信模块包括：GSM/GPRS通信单元； 所述第三通信模块包括：GFSK调制通信接收单元。
5. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述预警阈值分析 模块对所述场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成雨量综合数据，将所述雨量综合数 据与依次与第一至第三级雨量报警类型进行比对，其中，第一至第三级雨量报警类型对应 的严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报警阈值； 所述预警阈值分析模块将所述雨量综合数据依次与第一至第三级雨量报警类型中各 个预设时段报警阈值比对，当符合其中一个预设时段报警阈值时，则判断所述当前对应的 报警类型为该预设时段报警阈值所属的雨量报警类型； 在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，所述预警阈值分析模块每隔第 一预设时长进行一次监测报警动作； 在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，所述预警阈值分析模块每隔第 二预设时长进行一次监测报警动作； 在判断当前对应的报警类型为第三级雨量报警类型时，所述预警阈值分析模块每隔第 三预设时长进行一次监测报警动作； 其中，第一至第三预设时长的时间长度依次增加。
6. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述监测及报警装 置还用于根据统计当前区域的时段累计雨量和降雨强度PI、降雨强度与有效累积雨量关系 RTI，根据计算得到上述三组数据设置临界雨量指标，进一步将当前采集到的雨量数据、水 位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对，设置当前的降雨等级，其中，所述临界雨量指 标包括：警觉性指标、准备转移指标和立即转移指标， 其中，RTI = PIXR，R = RQ+Pa， R为有效累积雨量，Rtl为场次累积雨量，P a为前期降雨之和。
7. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述移动终端内安 装有远程监控预警APP应用，用户通过该远程监控预警APP应用对监测地区和测站进行管 理，并可以实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的雨量数据和水位数据，以及远 程向所述多要素监测一体化预警系统发出控制指令； 所述多要素监测一体化预警系统进一步与个人计算机PC进行通信，用户通过所述个 人计算机以Web方式登录远程监控预警在线系统，用户通过该远程监控预警在线系统对监 测地区和测站进行管理，并可以实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的雨量数据 和水位数据。
8. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述监测及报警装 置还包括：近场通信NFC模块、WIFI模块和蓝牙模块，其中，所述近场通信NFC模块与所述 预警阈值分析模块相连，用于向具有NFC功能的移动终端发送所述雨量数据、水位数据和 降雨时长、雨量报警类型，以供用户查看及监控；所述WIFI模块与所述预警阈值分析模块 相连，用于向移动终端发送所述雨量数据、水位数据、降雨时长和雨量报警类型，以供用户 查看及监控；所述蓝牙模块与所述报警模块相连，用于将所述报警信号以无线音频形式进 行播放。
9. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述显示模块还用 于显示当前时间的公历日期、农历日期和当前时间。
10. 如权利要求9所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述显示模块采用 在家庭日用品上嵌入所述雨量数据和预警等级的显示内容，其中，所述家庭日用品上显示 有公历日期、农历日期和当前时间。
11. 如权利要求10所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述显示模块包 括：用于显示所述雨量数据和预警等级的显示贴层，所述显示贴层粘贴于所述家庭日用品 上。
12. 如权利要求9-11任一项所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于， 当所述监测及报警装置用于普通家庭区域内的防汛报警时，所述显示模块显示以下信 息：今日降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间和室内温度； 当所述监测及报警装置用于乡镇区域内的防汛报警时，所述显示模块显示以下信息： 今日降雨量、本月降雨量、场次降雨量、年度降雨量、预警等级、预警阈值、公历日期、农历日 期、当前时间； 当所述监测及报警装置用于县级区域内的防汛报警时，所述显示模块显示以下信息： 每个乡的降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间。
13. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警设备，其特征在于，所述监测及报警装 置还包括：与所述预警阈值分析模块相连的近场通信NFC模块和WIFI模块，以及与所述报 警模块相连的蓝牙模块、设置于所述控制箱上的USB串口。
14. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警设备，其特征在于，所述监测及报警装 置采用电子抹除式可复写只读存储器EEPROM。
15. 如权利要求1所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述多要素采集装 置还包括：控制箱，所述雨量采集模块、水位采集模块位于所述控制箱上方，所述第一通信 模块位于所述控制箱内。
16. 如权利要求15所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，还包括：基座和立 杆，其中，所述立杆安装于所述基座之上，在所述立杆的上端安装有所述控制箱。
17. 如权利要求16所述的多要素监测一体化预警系统，其特征在于，所述立杆的形状 为直线形或曲线形。
18. 如权利要求16或17所述的多要素监测一体化预警设备，其特征在于，所述报警模 块为防水扬声器，安装于所述立杆的一侧。
19. 一种多要素监测一体化预警方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤S1，采集当前环境下的多种环境参数，其中，所述多种环境参数包括：外部环境的 图像数据、雨量数据、水位数据、降雨时长、滑坡位移、光照强度、PM2. 5强度、风速、风向、温 度、湿度和气压； 步骤S2,接收所述雨量数据、水位数据和降雨时长，根据所述雨量数据、水位数据和降 雨时长分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个预设 的雨量报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报警类 型之后根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，如果判断发生涨水，则 上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断发生退水，则下调一个 级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不变，则保持当前雨量报警 类型，重新定时，检测当前水位； 步骤S3,根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判断当 前设备的水位是否发生变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游设备 和下游设备的雨量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述上游 设备和下游设备均退水，则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下游设 备退水，则所述当前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设备均 涨水，则所述当前设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息； 步骤S4,根据当前对应的雨量报警类型，以音频广播和/或蜂鸣形式向外界发出报警 信号，并显示所述雨量数据和预警等级以供用户查看及监控。
20. 如权利要求19所述的多要素监测一体化预警方法，其特征在于，在所述步骤S2中， 还包括如下步骤：根据所述雨量数据、水位数据和降雨时长对所述场次降雨量和时段降雨 量进行综合分析生成雨量综合数据，将所述雨量综合数据与依次与第一至第三级雨量报警 类型进行比对，其中，第一至第三级雨量报警类型对应的严重级别依次降低，每级雨量报警 类型包括多个时段报警阈值； 将所述雨量综合数据依次与第一至第三级雨量报警类型中各个预设时段报警阈值比 对，当符合其中一个预设时段报警阈值时，则判断所述当前对应的报警类型为该预设时段 报警阈值所属的雨量报警类型； 在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，每隔第一预设时长进行一次监 测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，每隔第二预设时长进 行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第三级雨量报警类型时，每隔第三预 设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第三预设时长的时间长度依次增加。
21. 如权利要求19所述的多要素监测一体化预警方法，其特征在于，在所述步骤S2中， 还包括如下步骤：根据统计当前区域的时段累计雨量和降雨强度PI、降雨强度与有效累积 雨量关系RTI，根据计算得到上述三组数据设置临界雨量指标，进一步将当前采集到的雨量 数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对，设置当前的降雨等级，其中，所述临 界雨量指标包括：警觉性指标、准备转移指标和立即转移指标， 其中，RTI = PIXR，R = RfPa, R为有效累积雨量，Rtl为场次累积雨量，Pa为前期降雨 之和。
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