CN107195164A - 山洪灾害在线监测识别预警方法及其预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山洪灾害在线监测识别预警方法。它包括数据采集子系统现场采集数据：自动雨量监测站检采集和处理灾害现场降雨信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；水位和/或泥位监测站采集和处理灾害现场泥石流和水位信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；视频监测站采集和处理灾害现场图像信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；识别预警子系统进行预警判断、发布内部预警：人员确定、发布正式预警；实时监测；信息查询。具有快速判别和预报预警，避免损失的优点。本发明还公开了采用所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统。

Description

山洪灾害在线监测识别预警方法及其预警系统
技术领域
本发明涉及山洪灾害监测预警技术领域，更具体地说它是山洪灾害在线监测识别预警方法。本发明还涉及采用所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统。
背景技术
我国地貌类型复杂多样，且以山丘区为主，约占全国陆地面积的三分之二；由于处于东亚季风区，暴雨频发，地质条件复杂，加上人类活动的影响，导致山洪灾害发生频繁且损失巨大，是主要的自然灾害和民生问题之一；山洪灾害是指由于降雨在山丘区引发洪水及由山洪诱发的泥石流、滑坡等对国民经济和人民生命财产造成损失的灾害；山洪是山丘区小流域由降雨引起的突发性、暴涨暴落的地表径流(溪河洪水)，因流域面积和河道调蓄能力小，坡降较陡，洪水持续时间短，但涨幅大，洪峰高；山洪泥石流是含有大量砂石块的特殊山洪，具有发生突然、历时短暂、破坏力强等特点；山丘区暴雨常具突发性，从降雨到山洪灾害形成历时短，一般只有几小时，短则不到1小时，诱发的山洪灾害具有突发性强、成灾快、破坏性大。同一流域山洪灾害由于与降雨各要素密切相关，溪河洪水、泥石流、滑坡三种山洪灾害类型极易形成灾害链。
我国山洪灾害防治区面积大；山丘区受地形、地貌影响，局地小气候特征明显；目前山洪灾害防治区监测区监测网点布设不够，覆盖率不高；现有山丘区雨量站密度稀、自动化程度低，难以捕捉到突发性暴雨洪水的信息；也缺乏山洪诱发的泥石流、滑坡监测设施，泥石流、滑坡监测主要依靠群测群防，对重要山洪灾害危险点的监测不够；特别是山丘区小流域水雨情数据采集主要靠人工进行观测、人工报汛，通信设备陈旧、手段落后，水雨情传输速度慢，自动化程度低，信息传输的时效性差；目前山丘区山洪灾害预报预警非常薄弱，局部强降雨预报精度不高，山洪灾害发生与发展预测不够准确；绝大多数山丘区小流域没有洪水预报和预警系统，即使有报汛站点，也因报汛段次太少，无法满足预报需求，加之山洪灾害预报预见期太短，往往失去了参考决策意义；传统的山洪泥石流监测预报预警方法是在野外建立简易监测点，采用简易观测方法，即主要利用人工观测雨量和发生泥石流后预警，检测仪器科技含量不高，方法单一，遇到雷雨天气通讯难以畅通，特别是夜间，监测预警工作很难实施；专业临监测警报即零小时到数小时内的预报，是依据雨量图、雨势情报、危险前兆、监测仪器制定依据，对城镇、工矿和交通运输部门的泥石流临灾避难与救助有重要意义；然而，现有的各种野外山洪灾害监测预报预警方法和设备都存在科技含量不高、监测精度差、成果不及时和可靠度不够的缺点,已成为目前防洪减灾工作中突出难点。
现有申请号201610969755.1，专利名称为《山洪灾害监测预警系统及监测方法》公开的山洪灾害监测预警系统及监测方法是国家批准的《山洪灾害防治规划》(国函﹙2006)116号)非工程措施规划中监测、通信及预警系统的实施县级预警平台的技术总结；其技术路线是已经多级(国家防汛抗旱总指挥部、省部级等)论证认可的成熟成果，并未在具体的技术上有独创性、先进性；其所述的山洪灾害监测预警系统，包括山洪灾害调查评价数据系统和监测预警集成系统(县级监测预警平台、群测群防预警系统)；其架构和内容都是按照国家技术标准和《山洪灾害防治规划》要求建立的，基本技术都是通用和现有网络技术、通信技术的集成，数据分析、预警指标及阈值等专业技术也是专业技术规范成果；而群测群防预警系统更主要是管理功能为主，将以往群测群防监测的散、乱、盲等问题的处理纳入系统管理；其所述的监测方法的防御基础机制、向下预警机制、反馈预警机制属于山洪灾害非工程措施具体实施中应该把握遵循的工作原则和保证机制。
因此，亟待提供一种适用性强、技术领先、能快速、准确、方便、交互式一体化的小流域山洪灾害监测预报预警系统及预警方法。
发明内容
本发明的第一目的是提供山洪灾害在线监测识别预警方法，快速监测、准确识别山洪灾害，及时预报预警，有效降低小流域山洪灾害的危害性，提高保障小流域山洪灾害威胁区域的人民生命和财产安全的能力。
本发明的第二目的是提供采用所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：山洪灾害在线监测识别预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：数据采集子系统现场采集数据：自动雨量监测站采集和处理灾害现场降雨信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
水位和/或泥位监测站采集和处理灾害现场泥石流和水位信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
视频监测站采集和处理灾害现场图像信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
步骤2：数据接收处理子系统接收数据：预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；
步骤3：识别预警子系统进行预警判断、发布内部预警：预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据数据接收处理子系统接收到的灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息，分析模型辨识山洪灾害类型，采取分级报警方式，根据现场采集的不同灾害信息，及时在各级监测指挥中心不同级别的显示设备上发布内部预警信号、并进行显示和存储；预警判断预报决策、完善识别预警子系统的预警判断模型；
步骤4：人员确定、发布正式预警：当有预警发生时，预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级，预警指标分析模型的系统平台通过短信方式通知相关人员，并接收相关人员的决策回复信息，分类存入数据库，供日后查询；步骤5：实时监测：预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统的表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态；
步骤6：信息查询：预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统进行基础信息查询、监测信息(雨量、水位和/或泥位、视频等)查询、统计报表输出。
在上述技术方案中，数据采集子系统工作在监测现场，自动运行，无需人工干预；数据采集子系统至少有两种传输信息通道，当第一信息通道发送失败时，自动切换到第二信息通道发送；数据采集子系统通过远程维护功能进行远程监视设备状态、远程故障诊断；数据采集子系统的定时校时模块每天至少校时一次，校时后时间误差小于1s。及时、准确地传送数据。
在上述技术方案中，与预警预报等级相对应的临界雨强(单位为mm/min)、临界水位和/或泥位(单位为m)、临界流量(单位为m3/s)是布设雨量监测站、水位和/或泥位监测站的主要依据，识别预警子系统的一级警戒预警时间为10～30min。保证有关人员转移到安全区域。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：采用所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，包括现场采集端、中心服务端、中心客户端；现场采集端主要由数据采集子系统构成，中心服务端包括数据接收处理子系统、识别预警子系统，中心客户端包括监测计算子系统、查询分析子系统和调查分析子系统；数据采集子系统包括自动雨量监测站、视频监测站,其特征在于：还包括水位和/或泥位监测站；水位和/或泥位监测站包括太阳能蓄电池、非接触式水位和/或泥位计(是利用超声波或激光发射反射测距原理研制，由信号发生器和发射接收器及距离计算功能模块组成)、水位和/或泥位数据采集终端，太阳能蓄电池为水位和/或泥位计及水位和/或泥位数据采集终端供电，水位和/或泥位数据采集终端通过水位和/或泥位计采集水位和/或泥位数据并上传；
自动雨量监测站位于山洪形成区域，水位和/或泥位监测站布设于监测断面，视频监测站位于山洪泥石流流通区，预警指标分析模型的系统平台布设于小流域出口段安全区域；
自动雨量监测站包括太阳能蓄电池、雨量筒和雨量监测报警仪，太阳能蓄电池为雨量监测报警仪和雨量筒供电，雨量监测报警仪通过雨量筒采集雨量信号并上传；
视频监测站包括太阳能蓄电池、视频云台以及视频数据采集终端，太阳能蓄电池为视频云台以及视频采集终端供电，视频采集终端采集视频信号并上传；
预警指标分析模型的系统平台由雨量监测站、水位和/或泥位监测站及视频监测站交互集成、且基于单一小流域的山洪防灾预警要求和预警指标分析模型组成，小流域山洪临灾一级警戒预警时间为10-30min；预警指标分析模型的系统平台根据接收到的雨量、水位和/或泥位数据、视频数据，经预警指标分析模型的系统平台的分析模型辨识山洪灾害类型，按照设定的程序发布相应的预报预警方案。
在上述技术方案中，预警指标分析模型的系统平台与雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站通过无线和/或有线通信方式进行交互式的数据采集、传输、接收、分析、报警、阈值判断及辨识山洪灾害类型；预警指标分析模型的系统平台根据雨量监测、水位和/或泥位监测数据以及视频信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级。自动雨量监测站主要布设于小流域的上中游区域，其是流域主要降雨产汇流区；水位和/或泥位监测站布设于小流域的主河(沟)道区域，可按监测要求设计断面施工安装仪器设备；视频监测站根据山洪泥石流灾害调查情况布设于山洪泥石流运动相对稳定区域(流通区)，也可跟水位和/或泥位监测站在同一监测区域；预警指标分析模型的系统平台则布设在小流域出口段安全区域；确保预警有效，保证实现在各种降雨条件下，同步监测山洪灾害的形成、运动和发展以及山洪类型快速判别和预报预警，极大地避免山洪灾害损失的要求，对小流域山洪防灾避灾非常有实用价值，可以在野外情况下采用有人看管、无人值守的管理模式，从而节省人力资源，保证工作人员的安全；上述各监测站布设是以小流域山洪灾害防治规划和山洪灾害调查与分析评价的基础上，制定监测规划设计予以明确；上述各监测站的功能划分和系统对各监测站监测站指标要求，是以满足监测站预警等级情况下，以发布预警信号越早越好为中心原则(降雨监测指标最短量级为10min)，而监测及传输数据是秒级；监测系统使用操作方便，测控精度高，对观测测量结果进行实时测量、存储、传输，设备运行状态自动上报，可远程配置和管理。
在上述技术方案中，太阳能蓄电池包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池。充电放电控制器用于保证太阳能蓄电池具有充足电量，太阳能蓄电池是采用直流供电方式，采用充电放电控制器进行钳位控制，以防止电压过压或欠压现象，从而保证在至少7天连续阴雨天气情况下，能维持各监测站的工作。
在上述技术方案中，通信方式包括GPRS或CDMA移动通信方式、超短波无线数据传输方式；有避雷系统配置于自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站以及视频监测站。保障各监测站设备的安全运行。
在上述技术方案中，监测计算子系统实时自动采集监测现场灾情信息，并传输至数据采集子系统；监测计算子系统显示实时采集的各种信息数据，当有警报发生时，给出报警提示；具有的功能包括完成用户登录、站点导航、图形显示监测信息、报警、随时调阅区域背景资料；
数据采集子系统进行包括数据采集、数据传输、数据存储、显示、参数设置、远程维护、定时校时的操作；
数据接收处理子系统接收来自各个自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站的信息，根据信息的性质采用相应的方式对数据进行预处理，经分类后存入相应数据库中，并能将相关信息及时转发，供识别预警子系统、查询分析子系统和调查分析子系统调用；数据接收处理子系统具有的功能包括数据接收、数据过滤、数据分发、保存数据；
识别预警子系统根据采集的实时信息计算判断是否达到预警条件、发布内部预警；识别预警子系统具有的功能包括预警判断、雨量预警、水位和/或泥位预警、视频预警的预警判断和报警通知；
查询分析子系统实现对监测信息的访问、查询和统计分析，生成报表供打印输出，具有的功能包括完成数据统计报表、泥石流特征表及历时数据曲线；
调查分析子系统具有的功能包括用户和权限管理、系统设置、站点管理、设备管理、基础数据管理、阈值管理，主要完成数据管理、区域管理、站点管理、阈值管理、用户管理、基础参数设置、系统参数设置。
在上述技术方案中，预警指标分析模型的系统平台由中心服务端和中心客户端组成，预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；预警指标分析模型的系统平台通过识别预警子系统根据采集的实时信息计算判断是否达到预警条件、发布内部预警；预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统实现表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态的目的；预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统实现包括基础信息查询、监测信息(雨量、水位和/或泥位、视频等)查询、统计报表输出的目的；预警指标分析模型的系统平台通过调查分析子系统实现包括设备管理、用户管理、阈值管理、人工观测数据管理、基础数据管理的目的。实现在不同降雨条件下在线快速监测山洪的形成、运动和发展以及提供有效及时的预报预警，实现避免山洪灾害的功能要求。
本发明具有如下优点：
(1)首次将独立的雨量预警、水位和/或泥位预警、视频预警用预警指标分析模型的系统平台连为一体，基于单一小流域的山洪防灾预警要求和预警指标分析模型，集成交互式、在线山洪监测识别预警系统及方法，将小流域山洪临灾一级警戒预警提高到10-30min；具有快速、准确、方便、交互式一体化的优点，可以快速监测、准确识别山洪灾害，及时预报预警，有效降低小流域山洪灾害的危害性，提高小流域保障山洪灾害威胁区域的人民生命和财产安全的能力；解决现有山洪特别是山洪泥石流监测预警中往往不及时、不准确而带来的时效性和安全性问题；
(2)雨量监测站是根据小流域降雨特性调查情况布设，实现了实时在线、无线传输、雨量阈值报警和无人值守的功能；克服了传统简易雨量筒人工监测或自计式雨量仪测量不准确，需要人工实时监测的缺点；水位和/或泥位监测站实现了非接触式准确测量并且实时在线、无线传输、水位和/或泥位阈值报警等高新技术优点，避免监测人员受山洪直接威胁；各阈值是根据小流域山洪灾害调查与分析评价以及相关技术规范和研究成果计算分析确定；克服了传统简易水尺人工监测或接触式水位和/或泥位计量不准确，需要人工实时监测的缺点；数字视频监测实现了实时在线、无线传输、直观判读等技术优点并首次应用于小流域山洪灾害监测；而传统泥石流监测技术中使用电影摄像机和摄像机录像主要做泥石流研究之用；
(3)本发明根据小流域发生山洪区域的具体情况将各监测站分别在山洪不同区域布置，使其成为多级在线监测山洪灾害预报预警系统；降雨监测站主要布设于小流域的上中游区域，是流域主要降雨产汇流区；水位和/或泥位监测站布设于小流域的主河(沟)道区域，可按监测要求设计断面施工安装仪器设备；使用视频监测，山洪泥石流可在小流域降雨后，各沟河(道)产汇流后形成洪水，在各监测站还未达到报警预警指标，因其监测实时在线、影像直接判读，可提前辨识溪河洪水和山洪泥石流；预警指标分析模型的系统平台同时根据雨量监测数据、水位和/或泥位监测数据、视频检测数据综合判定山洪类型，明确预警预报等级，提高山洪监测预警可靠度和安全度；视频监测站根据山洪泥石流灾害调查情况布设于山洪泥石流运动相对稳定区域(流通区)，也可跟水位和/或泥位监测站在同一监测区域；预警指标分析模型的系统平台则布设在小流域出口段安全区域；能够保证实现在各种降雨条件下，同步监测山洪灾害的形成、运动和发展以及山洪类型快速判别和预报预警，极大地避免山洪灾害损失的要求，对小流域山洪防灾避灾非常有实用价值；
(4)自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站、视频监测站监测及数据传输采用无线、网络在线、太阳能蓄电池提供动力，保证监测快速、数据准确、网络安全可靠，极大地保证小流域山洪监测第一手数据不缺位，为预警提供可靠基础；由于其采用太阳能蓄电池，以遥测终端和通讯终端设备实现雨量、水位和/或泥位及视频自动采集、传输，可以在野外情况下采用有人看管、无人值守的管理模式，从而节省人力资源，保证工作人员的安全；因为太阳能蓄电池是采用直流供电方式，采用充电控制器进行钳位控制，以防止电压过压或欠压现象，从而保证在至少7天连续阴雨天气情况下，能维持监测站的工作；监测系统使用操作方便，测控精度高，对观测测量结果进行实时测量、存储、传输；设备运行状态自动上报，可远程配置和管理；
(5)对自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站及视频监测站监测采用在线交互式，对监测数据进行阈值计算，并与预警指标比对，确保预警有效，保证预警有充足时间；一级警戒预警可在10-30min以内，保证有关人员转移到安全区域；
(6)非接触式水位和/或泥位预警是针对山洪运动速度快、含沙(石)量大等特点采用的监测方法，安全可靠性强；其预警指标根据专业计算提出，分级清晰；
(7)根据小流域特征，选用确定的分析模型可靠实用，计算结果符合实际，预警指标科学合理，根据降雨预警指标、产汇流指标计算和预警原则确定的预警时间可操作；预警系统的预警指标分析模型集成了调查分析子系统、监测计算子系统、识别预警子系统。
附图说明
图1为本发明部分结构示意图。
图2为本发明数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：山洪灾害在线监测识别预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：数据采集子系统现场采集数据：自动雨量监测站采集和处理灾害现场降雨信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
水位和/或泥位监测站采集和处理灾害现场泥石流和水位信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
视频监测站采集和处理灾害现场图像信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
步骤2：数据接收处理子系统接收数据：预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；
步骤3：识别预警子系统进行预警判断、发布内部预警：预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据数据接收处理子系统接收到的灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息，分析模型辨识山洪灾害类型，采取分级报警方式，根据现场采集的不同灾害信息，及时在各级监测指挥中心不同级别的显示设备上发布内部预警信号、并进行显示和存储；预警判断预报决策、完善识别预警子系统的预警判断模型；
步骤4：人员确定、发布正式预警：当有预警发生时，预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级，预警指标分析模型的系统平台通过短信方式通知相关人员，并接收相关人员的决策回复信息，分类存入数据库，供日后查询；
步骤5：实时监测：预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统的表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态；
步骤6：信息查询：预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统进行基础信息查询、监测信息(雨量、水位和/或泥位、视频等)查询、统计报表输出。
数据采集子系统工作在监测现场，自动运行，无需人工干预；数据采集子系统至少有两种传输信息通道，当第一信息通道发送失败时，自动切换到第二信息通道发送；数据采集子系统通过远程维护功能进行远程监视设备状态、远程故障诊断；数据采集子系统的定时校时模块每天至少校时一次，校时后时间误差小于1s。
与预警预报等级相对应的临界雨强、临界水位和/或泥位、临界流量是布设雨量监测站、水位和/或泥位监测站的主要依据，识别预警子系统的一级警戒预警时间为10～30min。
参阅附图可知：采用所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，包括现场采集端、中心服务端、中心客户端；现场采集端主要由数据采集子系统构成，中心服务端包括数据接收处理子系统、识别预警子系统，中心客户端包括监测计算子系统、查询分析子系统和调查分析子系统；数据采集子系统包括自动雨量监测站、视频监测站,其特征在于：还包括水位和/或泥位监测站；水位和/或泥位监测站包括太阳能蓄电池、非接触式水位和/或泥位计、水位和/或泥位数据采集终端，太阳能蓄电池为水位和/或泥位计及水位和/或泥位数据采集终端供电，水位和/或泥位数据采集终端通过水位和/或泥位计采集水位和/或泥位数据并上传；
自动雨量监测站位于山洪形成区域，水位和/或泥位监测站布设于监测断面，视频监测站位于山洪泥石流流通区，预警指标分析模型的系统平台布设于小流域出口段安全区域；
自动雨量监测站包括太阳能蓄电池、雨量筒和雨量监测报警仪，太阳能蓄电池为雨量监测报警仪和雨量筒供电，雨量监测报警仪通过雨量筒采集雨量信号并上传；
视频监测站包括太阳能蓄电池、视频云台以及视频数据采集终端，太阳能蓄电池为视频云台以及视频采集终端供电，视频采集终端采集视频信号并上传；
预警指标分析模型的系统平台由雨量监测站、水位和/或泥位监测站及视频监测站交互集成、且基于单一小流域的山洪防灾预警要求和预警指标分析模型，小流域山洪临灾一级警戒预警时间为10-30min；预警指标分析模型的系统平台根据接收到的雨量、水位和/或泥位数据、视频数据，经预警指标分析模型的系统平台的分析模型辨识山洪灾害类型，按照设定的程序发布相应的预报预警方案。
预警指标分析模型的系统平台与雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站通过无线和/或有线通信方式进行交互式的数据采集、传输、接收、分析、报警、阈值判断及辨识山洪灾害类型；预警指标分析模型的系统平台根据雨量监测、水位和/或泥位监测数据以及视频信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级。太阳能蓄电池包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池。通信方式包括GPRS或CDMA移动通信方式、超短波无线数据传输方式；有避雷系统配置于自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站以及视频监测站。监测计算子系统实时自动采集监测现场灾情信息，并传输至数据采集子系统；监测计算子系统显示实时采集的各种信息数据，当有警报发生时，给出报警提示；具有的功能包括完成用户登录、站点导航、图形显示监测信息、报警、随时调阅区域背景资料；
数据采集子系统进行包括数据采集、数据传输、数据存储、显示、参数设置、远程维护、定时校时的操作；
数据接收处理子系统接收来自各个自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站的信息，根据信息的性质采用相应的方式对数据进行预处理，经分类后存入相应数据库中，并能将相关信息及时转发，供识别预警子系统、查询分析子系统和调查分析子系统调用；数据接收处理子系统具有的功能包括数据接收、数据过滤、数据分发、保存数据；
识别预警子系统根据采集的实时信息计算判断是否达到预警条件、发布内部预警；识别预警子系统具有的功能包括预警判断、雨量预警、水位和/或泥位预警、视频预警的预警判断和报警通知；
查询分析子系统实现对监测信息的访问、查询和统计分析，生成报表供打印输出，具有的功能包括完成数据统计报表、泥石流特征表及历时数据曲线；
调查分析子系统具有的功能包括用户和权限管理、系统设置、站点管理、设备管理、基础数据管理、阈值管理，主要完成数据管理、区域管理、站点管理、阈值管理、用户管理、基础参数设置、系统参数设置。
预警指标分析模型的系统平台由中心服务端和中心客户端组成，预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；预警指标分析模型的系统平台通过识别预警子系统根据采集的实时信息计算并判断是否达到预警条件、发布内部预警；预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统实现表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态的目的；预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统实现包括基础信息查询、监测信息(雨量、水位和/或泥位、视频等)查询、统计报表输出的目的；预警指标分析模型的系统平台通过调查分析子系统实现包括设备管理、用户管理、阈值管理、人工观测数据管理、基础数据管理的目的。
实施例
本发明以四川宁南后山泥石流沟山洪灾害在线监测识别预警系统及其预警方法作为实施例来进行详细说明，对于其它地域的山洪灾害在线监测识别预警系统及其预警方法同样具有指导意义。
宁南县位于四川省凉山彝族自治州东南部，地处N26°50′12″～27°18′34″，E 102°27′44″～102°55′09″，县城座落在泥石流堆积扇群上部，西北、东北、东南三面环山而开口向西南；危害范围是史家沟至羊圈沟两边的农田、农户、学校、工厂、事业单位等；所处的骑骡背斜西翼，次一级褶皱强烈，并发育有断层F1，岩层多节理裂隙，风化深度一般为2-5m。断层F1属正断层，也是倾向西，倾角60°，长度15km，断距100多m；泥石流形成区包括了该断层破碎带；当地处于则木河断裂与会(东)宁(南)断裂的交界处，地震活动频繁，属7度地震烈度区。
宁南县城后山属于泥石流多发区，主要分布有史家沟、吴家沟等8条泥石流沟道，而且史家沟和吴家沟两沟形成特征、地理位置相似，在宁南县泥石流预警监测站点汇合形成羊圈沟。
四川宁南县城后山泥石流沟监测重点示范点，主要在后山披砂镇披砂村12组(水井湾)村民苏某家的院墙上、披砂镇披砂村12组(官村子)村民蒋某家的晒坝边以及宁南县城后山泥石流预警站的观测房楼顶分别设置自动雨量监测站；在四川宁南县城后山史家沟排导槽上游起始断面处设置水位和/或泥位监测站和视频监测站。
当在四川宁南县城设置的自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站、视频监测站中的某种监测方式超过阈值，首先屏幕上弹出相应地闪烁光标(雨量达到预警指标，则弹出相关雨量阈值曲线图；泥位达到预警指标，则弹出对应威胁范围图)，使监测人员能够直观明确地知道哪些地方可能有危险；同时，预警指标分析模型的系统平台自动发送预设短信至相关领导人，领导判断是否报警并作出回复至预警指标分析模型的系统平台，监测人员根据领导指示，不报警继续监测或者报警；需要报警时，则立刻拉响报警器；预警指标分析模型的系统平台自动记录系统短信的发送时间、回复短信时间及内容、警报器拉响的时间等。自本发明试运行以来，未发生漏报的情况、且预警时间为10～30min，在预警时间内，相关人员均被转移到安全区域，极大地保证了人民的生命和财产安全。
其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (9)

1.山洪灾害在线监测识别预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：数据采集子系统现场采集数据：自动雨量监测站采集和处理灾害现场降雨信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
水位和/或泥位监测站采集和处理灾害现场泥石流和水位信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
视频监测站采集和处理灾害现场图像信息，通过无线和/或有线传输方式传送至预警指标分析模型的系统平台；
步骤2：数据接收处理子系统接收数据：预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；
步骤3：识别预警子系统进行预警判断、发布内部预警：预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据数据接收处理子系统接收到的灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息，分析模型辨识山洪灾害类型，采取分级报警方式，根据现场采集的不同灾害信息，及时在各级监测指挥中心不同级别的显示设备上发布内部预警信号、并进行显示和存储；预警判断预报决策、完善识别预警子系统的预警判断模型；
步骤4：人员确定、发布正式预警：当有预警发生时，预警指标分析模型的系统平台的识别预警子系统根据灾害现场降雨信息、泥石流和水位信息及图像信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级，预警指标分析模型的系统平台通过短信方式通知相关人员，并接收相关人员的决策回复信息，分类存入数据库，供日后查询；
步骤5：实时监测：预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统的表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态；
步骤6：信息查询：预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统进行基础信息查询、监测信息查询、统计报表输出。
2.根据权利要求1所述的山洪灾害在线监测识别预警方法，其特征在于：数据采集子系统工作在监测现场，自动运行，无需人工干预；数据采集子系统至少有两种传输信息通道，当第一信息通道发送失败时，自动切换到第二信息通道发送；数据采集子系统通过远程维护功能进行远程监视设备状态、远程故障诊断；数据采集子系统的定时校时模块每天至少校时一次，校时后时间误差小于1s。
3.根据权利要求2所述的山洪灾害在线监测识别预警方法，其特征在于：与预警预报等级相对应的临界雨强、临界水位和/或泥位、临界流量是布设雨量监测站、水位和/或泥位监测站的主要依据，识别预警子系统的一级警戒预警时间为10～30min。
4.采用权利要求1至3中任一项权利要求所述的山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，包括现场采集端、中心服务端、中心客户端；现场采集端主要由数据采集子系统构成，中心服务端包括数据接收处理子系统、识别预警子系统，中心客户端包括监测计算子系统、查询分析子系统和调查分析子系统；数据采集子系统包括自动雨量监测站、视频监测站,其特征在于：还包括水位和/或泥位监测站；水位和/或泥位监测站包括太阳能蓄电池、非接触式水位和/或泥位计、水位和/或泥位数据采集终端，太阳能蓄电池为水位和/或泥位计及水位和/或泥位数据采集终端供电，水位和/或泥位数据采集终端通过水位和/或泥位计采集水位和/或泥位数据并上传；
自动雨量监测站位于山洪形成区域，水位和/或泥位监测站布设于监测断面，视频监测站位于山洪泥石流流通区，预警指标分析模型的系统平台布设于小流域出口段安全区域；
自动雨量监测站包括太阳能蓄电池、雨量筒和雨量监测报警仪，太阳能蓄电池为雨量监测报警仪和雨量筒供电，雨量监测报警仪通过雨量筒采集雨量信号并上传；
视频监测站包括太阳能蓄电池、视频云台以及视频数据采集终端，太阳能蓄电池为视频云台以及视频采集终端供电，视频采集终端采集视频信号并上传；
预警指标分析模型的系统平台由雨量监测站、水位和/或泥位监测站及视频监测站交互集成、且基于单一小流域的山洪防灾预警要求和预警指标分析模型，小流域山洪临灾一级警戒预警时间为10-30min；预警指标分析模型的系统平台根据接收到的雨量、水位和/或泥位数据、视频数据，经预警指标分析模型的系统平台的分析模型辨识山洪灾害类型，按照设定的程序发布相应的预报预警方案。
5.根据权利要求4所述的采用山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，其特征在于：预警指标分析模型的系统平台与雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站通过无线和/或有线通信方式进行交互式的数据采集、传输、接收、分析、报警、阈值判断及辨识山洪灾害类型；预警指标分析模型的系统平台根据雨量监测、水位和/或泥位监测数据以及视频信息综合判定山洪类型，明确预警预报等级。
6.根据权利要求5所述的采用山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，其特征在于：太阳能蓄电池包括太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池。
7.根据权利要求6所述的采用山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，其特征在于：通信方式包括GPRS或CDMA移动通信方式、超短波无线数据传输方式；有避雷系统配置于自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站以及视频监测站。
8.根据权利要求7所述的所述的采用山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，其特征在于：监测计算子系统实时自动采集监测现场灾情信息，并传输至数据采集子系统；监测计算子系统显示实时采集的各种信息数据，当有警报发生时，给出报警提示；具有的功能包括完成用户登录、站点导航、图形显示监测信息、报警、随时调阅区域背景资料；
数据采集子系统进行包括数据采集、数据传输、数据存储、显示、参数设置、远程维护、定时校时的操作；
数据接收处理子系统接收来自各个自动雨量监测站、水位和/或泥位监测站和视频监测站的信息，根据信息的性质采用相应的方式对数据进行预处理，经分类后存入相应数据库中，并能将相关信息及时转发，供识别预警子系统、查询分析子系统和调查分析子系统调用；数据接收处理子系统具有的功能包括数据接收、数据过滤、数据分发、保存数据；
识别预警子系统根据采集的实时信息计算判断是否达到预警条件、发布内部预警；识别预警子系统具有的功能包括预警判断、雨量预警、水位和/或泥位预警、视频预警的预警判断和报警通知；
查询分析子系统实现对监测信息的访问、查询和统计分析，生成报表供打印输出，具有的功能包括完成数据统计报表、泥石流特征表及历时数据曲线；
调查分析子系统具有的功能包括用户和权限管理、系统设置、站点管理、设备管理、基础数据管理、阈值管理，主要完成数据管理、区域管理、站点管理、阈值管理、用户管理、基础参数设置、系统参数设置。
9.根据权利要求8所述的所述的采用山洪灾害在线监测识别预警方法的预警系统，其特征在于：预警指标分析模型的系统平台由中心服务端和中心客户端组成，预警指标分析模型的系统平台通过数据接收处理子系统接收采集子系统传来的数据，写入数据库中；预警指标分析模型的系统平台通过识别预警子系统根据采集的实时信息计算并判断是否达到预警条件、发布内部预警；预警指标分析模型的系统平台通过监测计算子系统实现表格和曲线实时显示监测参量和报警信息、查看设备运行状态的目的；预警指标分析模型的系统平台通过查询分析子系统实现包括基础信息查询、监测信息查询、统计报表输出的目的；预警指标分析模型的系统平台通过调查分析子系统实现包括设备管理、用户管理、阈值管理、人工观测数据管理、基础数据管理的目的。
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