CN110111539B - 一种融合多元信息的物联网云预警方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种融合多元信息的物联网云预警方法，包括：通过网络获取多元气象数据；对多元气象数据进行数据融合处理，得到一个或多个相同格式的融合气象数据；将融合气象数据导入预定的预警模型，以判断融合气象数据是否达到预警条件。还公开了一种融合多元信息的物联网云预警装置、系统、存储介质及电子设备。通过网络获取原始气象数据并进行融合，并基于导入预警条件后的预警模型对融合气象数据进行判断和发布，自动化程度高，发布灵活多样，且提取生成用户特征并进行定向推送，实现了数据来源轻量化和集中化，降低了系统建设和维护成本。

Description

一种融合多元信息的物联网云预警方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及环境监控与预警技术领域，特别涉及一种融合多元信息的物联网云预警方法、装置及系统。

背景技术

在各类预警系统实际应用中，往往通过各自分别建设监测体系获取预警信息，来达到预警的目的，这种方式取得了一定的效果，但是存在数据来源单一、报警机制简单、运行维护困难，在预警信息的收集和发布等方面均存在诸多需要改进的问题，在当今社会信息网络高速发展的情况下，已不能满足社会对各类预警信息的需求。

云预警来源于云计算机概念，将数据识别、收集、汇总、判断放置在云端。在当今社会各级各类环境监控和预警设施设备日趋完善的大环境需求下，申请人认为采用物联网、云技术来完善和迭代现有基层预警设施设备具有发展前景。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种融合多元信息的物联网云预警方法、装置、系统、存储介质及电子设备，通过网络获取多元气象数据，并基于导入预警条件后的预警模型对获取的多元气象数据进行判断和发布，数据获取的自动化程度高，信息获取的来源广泛、互补性强，信息获取的时效性高，信息发布方式灵活多样，适用于各类用户，且通过用户分析算法提取出每一位用户的关心点和敏感度以生成用户特征，通过多元信息融合技术针对用户特征进行定向推送，无需用户主动地对所关心的预警信息逐一进行查询，实现了数据来源的轻量化和集中化，降低了预警信息系统建设和维护的成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警方法，包括如下步骤：通过网络获取多元气象数据；对所述多元气象数据进行数据融合处理，得到一个或多个相同格式的融合气象数据；将所述融合气象数据导入预定的预警模型，以判断所述融合气象数据是否达到预警条件。

进一步地，所述对多元的所述原始气象数据进行数据融合处理得到一个融合气象数据；其中，

通过预定数据融合模型将所述多元气象数据换算成一元融合气象数据。

进一步地，所述对多元气象数据进行数据融合处理得到多个格式相同的融合气象数据；其中，

通过预定数据融合模型将所述多元气象数据分别换算成相应的相同格式的多元融合气象数据。

进一步地，对所述多元气象数据进行数据融合处理，还包括：获取所述多元气象数据的采集时间；将所述多元气象数据的采集时间归入整编时间点，所述采集时间与所述整编时间点一一对应；判断所述整编时间点是否存在整编数据组；如存在，则将所述多元气象数据累加至所述整编数据组中；如不存在，则新建与所述整编时间点相对应的整编数据组，并将所述多元气象数据加入新建的所述整编数据组。

进一步地，如所述融合气象数据达到所述预警条件，则发布包含所述融合气象数据的预警信息。

进一步地，所述通过网络获取多元气象数据，包括：通过物联网获取所述多元气象数据；和/或，通过互联网获取所述多元气象数据；和/或，通过数据共享网络获取所述多元气象数据。

进一步地，所述对所述多元气象数据进行数据处理，包括：对通过所述物联网获取的所述多元气象数据进行报文解析处理，以得到所述融合气象数据；和/或，对通过所述互联网获取的所述多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到所述融合气象数据；和/或，对通过所述数据共享网络获取的所述多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理，以得到所述融合气象数据。

进一步地，所述通过数据共享网络获取所述多元气象数据，包括：通过与所述数据共享网络连接的预设固定端口获取所述多元气象数据。

进一步地，所述预设固定端口通过Webservices方式和/或Socket方式与所述数据共享网络连接。

进一步地，所述通过互联网获取所述多元气象数据，包括：通过微博或网页获取所述多元气象数据，并将所述多元气象数据存储至所述数据存储装置。

进一步地，所述通过微博或网页获取所述多元气象数据，包括：判断所述多元气象数据是否为预警数据；如果是，则提取所述多元气象数据中的预警信息。

进一步地，所述多元气象数据包括：雨水情数据、气象数据、地震数据和/或海洋数据。

进一步地，所述预警信息的发布方式包括：手机预警客户端、微信服务号、手机短信和/或专用预警通知网络。

进一步地，所述发布预警信息，包括：通过所述手机预警客户端、所述微信服务号、所述手机短信和/或所述专用预警通知网络向至少一个预警发布区间发送所述预警信息；所述预警信息与至少一个所述预警发布区间相对应。

进一步地，用户依据不同权限接收不同的所述预警信息。

进一步地，所述预警信息包括：数据主表和数据子表；所述数据主表包括与所述预警信息一一对应的数据识别码；所述数据子表包括与所述预警信息相对应的地域信息。

本发明实施例的第二方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警装置，包括：数据获取模块、数据处理模块和数据判定模块；所述数据获取模块，用于通过网络获取多元气象数据；所述数据处理模块，用于对所述多元气象数据进行数据融合处理，得到相同格式的融合气象数据；所述数据判定模块，用于判断所述融合气象数据是否达到预警条件，所述预警条件为预先导入预警模型的数据。

进一步，融合多元信息的物联网云预警装置还包括：数据发布模块，当所述融合气象数据达到所述预警条件时，用于发布预警信息。

进一步地，所述数据获取模块包括：所述数据获取模块包括：第一数据获取单元、第二数据获取单元和/或第三数据获取单元；所述第一数据获取单元，通过物联网获取所述多元气象数据；所述第二数据获取单元，通过互联网获取所述多元气象数据；所述第三数据获取单元，通过数据共享网络获取所述多元气象数据。

进一步地，所述数据处理模块包括：第一数据处理单元、第二数据处理单元和/或第三数据处理单元；所述第一数据处理单元用于对通过所述物联网获取的所述多元气象数据进行报文解析处理，以得到所述融合气象数据；所述第二数据处理单元用于对通过所述互联网获取的所述多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到所述融合气象数据；所述第三数据处理单元用于对通过所述数据共享网络获取的所述多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理，以得到所述融合气象数据。

进一步地，所述数据处理模块还包括：第四数据处理单元、第五数据处理单元、第六数据处理单元和第七数据处理单元；所述第四数据处理单元用于获取所述多元气象数据的采集时间；所述第五数据处理单元用于将所述多元气象数据的采集时间归入整编时间点，所述采集时间与所述整编时间点一一对应；所述第六数据处理单元用于判断所述整编时间点是否存在整编数据组；所述第七数据处理单元用于新建与所述整编时间点相对应的整编数据组，且用于将所述多元气象数据累加至所述整编数据组中。

进一步地，所述第三数据获取单元包括预设固定端口；所述预设固定端口与所述数据共享网络连接。

进一步地，所述预设固定端口与所述数据共享网络的连接方式包括：Webservices和/或Socket通道。

进一步地，所述第二数据获取单元通过微博或网页获取所述多元气象数据,并将所述多元气象数据存储至所述数据存储装置。

进一步地，所述第二数据获取单元包括：数据判断子单元和数据提取子单元；所述数据判断子单元用于判断通过所述微博和/或网页获取的多元气象数据是否为预警数据；所述数据提取子单元用于提取所述多元气象数据为预警数据时其所包含的预警信息。

进一步地，所述多元气象数据包括：雨水情数据、气象数据、地震数据和/或海洋数据。

进一步地，所述数据发布模块包括：第一发布单元、第二发布单元、第三发布单元和/或第四发布单元；所述第一发布单元通过手机预警客户端发布所述预警信息；所述第二发布单元通过微信服务号发布所述预警信息；所述第三发布单元通过手机短信发布所述预警信息；所述第四发布单元通过专用预警通知网络发布所述预警信息。

进一步地，所述数据发布模块包括若干个预警发布区间；每个所述预警信息与至少一个所述预警发布区间相对应。

本发明实施例的第三方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警系统，包括所述融合多元信息的物联网云预警装置，还包括：数据存储装置；所述数据存储装置的存储内容包括：多元气象数据、融合气象数据、预警条件和/或预警信息。

进一步地，所述融合多元信息的物联网云预警系统还包括：用户接收装置；所述用户接收装置包括：个人接收端和/或公共接收端；所述用户接收装置依据不同权限接收不同的所述预警信息。

进一步地，所述个人接收端包括：手机短信和/或手机微信。

进一步地，所述公共接收端包括：室内报警终端、室外报警终端和/或可视化报警终端。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

本发明实施例的第五方面提供了一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过网络获取多元气象数据，并基于导入预警条件后的预警模型对获取的多元气象数据进行判断和发布，数据获取的自动化程度高，信息获取的来源广泛、互补性强，信息获取的时效性高，信息发布方式灵活多样，适用于各类用户，且通过用户分析算法提取出每一位用户的关心点和敏感度以生成用户特征，通过多元信息融合技术针对用户特征进行定向推送，无需用户主动地对所关心的预警信息逐一进行查询，实现了数据来源的轻量化和集中化，降低了预警信息系统建设和维护的成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警方法的流程图；

图2是水情预警信息发布示例图；

图3a是网上气象预警信息发布示例图一；

图3b是网上气象预警信息发布示例图二；

图3c是网上气象预警信息发布示例图三；

图3d是网上气象预警信息发布示例图四；

图4是网上地震预警信息发布示例图；

图5是网上海洋预警信息发布示例图；

图6a是网络爬虫获取微博信息示例图一；

图6b是网络爬虫获取微博信息示例图二；

图7是政府部门数据接口数据获取示例图；

图8是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警装置的模块示意图；

图9是本发明实施例提供的数据获取模块的模块示意图；

图10是本发明实施例提供的第二数据获取单元的模块示意图；

图11是本发明实施例提供的数据处理模块的模块示意图；

图12是本发明实施例提供的数据判定模块的模块示意图；

图13是本发明实施例提供的数据发布模块的模块示意图；

图14是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警系统的模块示意图。

附图标记：

1、云预警装置，11、数据获取模块，111、第一数据获取单元，112、第二数据获取单元，1121、数据判断子单元，1122、数据提取子单元，113、第三数据获取单元，12、数据处理模块，121、第一数据处理单元，122、第二数据处理单元，123、第三数据处理单元，124、第四数据处理单元，125、第五数据处理单元，126、第六数据处理单元，127、第七数据处理单元，13、数据判定模块，131、预警条件获取单元，14、数据发布模块，141、第一发布单元，142、第二发布单元，143、第三发布单元，144、第四发布单元，15、数据传输模块，2数据储存装置，3、用户接收装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警方法的流程图。

请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警方法，包括如下步骤：通过网络获取多元气象数据；对多元气象数据进行数据融合处理，得到一个或多个相同格式的融合气象数据；将融合气象数据导入预定的预警模型，以判断融合气象数据是否达到预警条件。

可选的，融合多元信息的物联网云预警方法还包括：如融合气象数据达到预警条件，则发布包含融合气象数据的预警信息。

本方法实施例的一个实施方式中，通过预定数据融合模型将多元气象数据换算成一元融合气象数据。

本方法实施例的另一个实施方式中，通过预定数据融合模型将多元气象数据分别换算成相应的相同格式的多元融合气象数据。可选的，对多元气象数据进行处理的方法还包括：获取多元气象数据的采集时间；将多元气象数据的采集时间归入整编时间点，采集时间与整编时间点一一对应；判断整编时间点是否存在整编数据组；如存在，则将多元气象数据累加至整编数据组中；如不存在，则新建与整编时间点相对应的整编数据组，并将多元气象数据加入新建的整编数据组。

可选的，获取多元气象数据后，云预警方法还包括：将多元气象数据传输至数据存储装置2存储。获取的多元气象数据均应存入数据存储装置2中保存备查，便于检查错误和后期改进数据处理流程。

本发明实施例中的融合气象数据即可以是有实际物理意义的单一属性的数据(如降雨量)，也可以是有实际物理意义的多个属性的数据换算结果(如水位、流速和水位界面换算曲线生成流量数据)；不管是单一属性数据还是多个属性的数据换算结果，都需要使用导入预警条件的预警模型来判断。

融合气象数据具有多样本统计以保证准确性和实时性，在时序数据中规则排布，实现了快速统计和读写功能，满足了各类需求的数学统计和多方高并发的访问量需求，克服了常规数据存储方法无法满足海量小文件的二进制数据的并发访问和统计的问题。

当已有成熟的预警条件时，可以由现有标准规范文件(如防汛预案或管理预案)直接生成预警模型。当只有定性预警条件无定量预警条件时，采用系统分析辅助人工决策的方式进行运行，通过采用Apache Sprak引擎结合Storm和TensorFlow进行深度学习的方式统计出预警条件及其响应动作，在样本训练和学习的过程中逐渐形成和校准预警模型。

当融合气象数据为多个属性数据换算结果时，可通过卷积运算来实现预警条件的建立，即将每一类数据输入一个矩阵，多元数据即得到3D数据矩阵。将预警条件的特征装入Kernel，存在多个特征时则使用多个Kernel，每个Kernel均对每个矩阵进行卷积运算。此外，在卷积运算中，Kernel还起到了滤波器的作用。对卷积运算的结果，其准确性具有一定的概率，当样本数增加时会提高卷积运算结果的准确率。重复的信息会以多样本的形式进行处理，不重复的信息会以单样本的形式进行处理。

本方法为了弥补实时数据的不足，采用了循环神经网络(RNN)算法对数据进行预测和预报，以在实时数据不足时实现数据对齐。

在本方法实施例的一个实施方式中，通过网络获取多元气象数据，包括：通过物联网获取多元气象数据；和/或，通过互联网获取多元气象数据；和/或，通过数据共享网络获取多元气象数据。

目前，多元气象数据的可靠数据来源包括：互联网(爬虫技术和定向订阅对权威媒体和信息发布途径进行信息抓取)、共享数据网络(包括：通过网络服务器跨域访问时序型、关系型、非关系型多种结构的数据库实现)和物联网(通过TCP/UDP/MQTT/LoRaWAN等通信协议实现客户端与服务器进行直接连接获取多元气象数据)等。

在本发明实施例的一个实施方式中，对多元气象数据进行数据融合处理，包括：对通过物联网获取的多元气象数据进行报文解析处理以得到JSON格式的融合气象数据，并存入时序数据库中；和/或，对通过互联网获取的多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到JSON格式的融合气象数据；和/或，对通过数据共享网络获取的多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理后进行数据清洗和过滤，以得到JSON格式的融合气象数据。

通过微博或网页获取多元气象数据，包括如下步骤：判断多元气象数据是否为预警数据；如果是，则提取多元气象数据中的预警信息。

可选的，在多元气象数据的获取方法中，通过共享数据网络获取多元气象数据的方式可以进一步为：通过与共享数据网络连接的预设固定端口获取政府部门数据接口中的多元气象数据。具体的，通过共享数据网络获取的多元气象数据包括但不限于：雨水情预警数据。预设固定端口的开启可通过Webservices方式和/或Socket方式接收由数据共享网络传输的数据。

可选的，通过互联网获取多元气象数据，包括：通过微博和/或网页获取多元气象数据，并将多元气象数据存储至数据存储装置2。

在本发明实施例中，多元气象数据包括但不限于下述数据类型：雨水情数据、气象数据、地震数据和/或海洋数据。

图2是水情预警信息发布示例图。

请参照图2，雨水情预警数据中最为有用的数据是地面站小时观测资料，属于国家气象站公布的密度最高的数据，数据以文件形式定时发布。在【全国水雨情信息网】可以读取全国重点水情站的水情数据，针对网页内容的组织方式，将如下表所示的内容读取出来，可写入水雨情数据库中。

图3a是网上气象预警信息发布示例图一。

图3b是网上气象预警信息发布示例图二。

图3c是网上气象预警信息发布示例图三。

图3d是网上气象预警信息发布示例图四。

请参照图3a、图3b、图3c和图3d，具体的，气象预警数据主要发布内容包括降雨、大风、雷电、高温、低温、干旱、沙尘等几大类，覆盖全国南北各地的常见气象灾害。【国家突发事件预警信息发布网】，目前主要集成了气象方面的灾害预警，预警源为各地方气象台，由国家预警信息发布中心转载气象部门的预警信息，实时发布。【国家应急广播网站】由中央人民广播电台建设，目前广播的信息主要是气象预警，信息来源主要是【国家预警信息发布中心】，就是【国家突发事件预警信息发布网】的管理单位，但是对两个网站数据的对比发现，目前两个网站公布的数据并不一致，相差很多，具有很高的互补性，因此两个网站的数据都需要抓取。【中国天气网预警频道】，属于气象预警发布的权威通道，预警发布的时效性比上述两个网站更高，一般情况下要早发布5分钟左右。但通过观查，此网站发布的预警与上述两个网站发布的预警有一定的重复，但不全部重复，也就是说三个网站发布的信息都有一定的重复，但也有大量信息不重复，全部具有互补性。

总观三个网站的预警信息，格式比较固定，采用爬虫技术读取数据较为容易，可识别的信息有：预警标题、发布时间、发布单位、预警级别、预警地区、预警类别、预警内容。可通过HTML标记解析的方式读取预警标题、发布时间、发布单位等数据，并建立预警级别的分类名称和标识的字典表，采用分词方法读取预警级别和预警分类，转换为规范格式保存。在微博发布的多元气象数据中，因信息内容简短，首先要通过分词技术识别出多元气象数据，再提取其中所需要识别的发布时间、预警地区和预警类别，并确定发布单位，形成预警信息。

图4是网上地震预警信息发布示例图。

请参照图4，具体的，中国地震信息发布只有【国家地震台网】一家，发布的地震信息包含全世界的地震信息，地震信息目前只有事后通报信息，震前没有预警信息发布。同时根据地震发生地点，向用户定向推送地震信息，内容以提醒用户防止余震为主，附加部分地震应急小常识。网站中的数据以列表形式公开，通过爬虫工具读取表格中的信息，如上图所示，可读取的内容包括：震级、发生时间、震源经纬度、震源深度和发生地点。发生地点目前国家地区仅到县级，国外地区仅到国家或省，对参考位置采用分词法读取其中的地名信息。地震的预警等级分为3级以下、3到5级、5到7级、7级以上，四个级别对应标准预警级别的蓝色、黄色、橙色、红色预警。建立级别信息字典表和地名字典表，用于规范地震预警数据。

图5是网上海洋预警信息发布示例图。

请参照图5，具体的，【国家海洋减灾网】是海洋预警发布的官方渠道，主要预警内容为风暴潮、海浪、海冰、绿潮、赤潮，还有重大事件预警中的台风和海啸。此网定时发布海浪预报，内容中涉及台风影响，海浪级别和持续时间等信息。海洋预警信息内容比较规范，可识别内容包括发布时间、涉及海域、预警等级、预警内容四部分。其中预警等级可以根据海浪级别做对应关系转换而来，海浪有0-9级共10个级别分别称为无浪、微浪、小浪、轻浪、中浪、大浪、巨浪、狂浪、狂涛、怒涛。根据波高大小将风浪分为10个等级，将涌浪分为5个等级。0级无浪无涌，海面水平如镜；5级大浪、6级巨浪，对应4级大涌，波高2～6米；7级狂浪、8级狂涛、9级怒涛，对应5级巨涌，波高6.1米到10多米。浪高超过20米者为暴涛，由于少见未列入标准级别中。海浪预警级别如下：

海浪Ⅰ级警报(红色)：近海出现达到或超过6.0米有效波高，或者其他受影响海域将出现达到或超过14.0米有效波高时。

海浪Ⅱ级警报(橙色)：近海出现4.5米－6.0米(不含)有效波高，或者其他受影响海域将出现9.0米－14.0米(不含)有效波高时。

海浪Ⅲ级警报(黄色)：近海出现3.5米－4.5米(不含)有效波高，或者其他受影响海域将出现6.0米－9.0米(不含)有效波高时。

海浪Ⅳ级预报(蓝色)：近海出现2.5米－3.5米(不含)有效波高时。

图6a是网络爬虫获取微博信息示例图一。

图6b是网络爬虫获取微博信息示例图二。

请参照图6a和图6b，具体的，通过网络爬虫技术获取微博发布的多元气象数据，目前抓取微博信息的方法比较成熟，可通过收听国家、省和地区的气象、国土、地震、海洋、交通等部门的微博进行数据收集。由于微博上的信息比较简短，可以采用同一种方法读取微博上的文字，首先要完成预警信息和其他信息的区别，以检查内容有无特定文字为准，提取预警信息后再识别需要的信息。需要识别的内容有：发布时间、预警地区、预警类别三样数据，再根据微博发布方确定发布单位，形成一组预警数据。预警级别和预警地区要通过分词识别提取。

图7是政府部门数据接口数据获取示例图。

请参照图7，通过与政府部门数据接口连接，以获取多元气象数据。根据政府部门数据接口，开发对应的数据读取软件，并且根据接口提供的数据建数据库表。数据可以分为预报数据和实测数据，接入应分为两步，首先根据数据接口格式建数据表，保存读取到的多元气象数据，再对多元气象数据进行整编处理，建设数据表。在数据表中多加处理层次，留下数据核对资料。

其中，预警条件预先存储于数据存储装置2中。在对多元气象数据进行判断时，由数据存储装置2中读取预警条件进行比较。

在本方法实施例的一个实施方式中，预警信息的发布方式包括：手机预警客户端、微信服务号、手机短信和/或专用预警通知网络。

其中，用户可以通过关注预警公众号，建立与预警区间的设定关系，通过预警公众号查看关注的预警区间的数据信息，也可以接收预警公众号主动推送的预警信息。

其中，专用预警通知网络与各类用户的通知终端连接。可选的，各类用户的通知终端包括：面向家庭的室内报警终端、面向人口集中区域的室外报警终端和/或面向流动人口聚集区域的可视化报警终端等。

本方法中的发布预警信息，包括：通过手机预警客户端、微信服务号、手机短信和/或专用预警通知网络向至少一个预警发布区间发送预警信息；预警信息与至少一个预警发布区间相对应。通过预警条件导入结合GIS地图采用泰森多边形法则运算生成预警发布区间，数据来源可选择单个或多个泰森多边形作为作用域。泰森多边形作用域与行政区域进行叠加，根据用户IP定位、基站色码定位、GPS定位匹配预警区间，实现了预警信息与至少一个预警发布区间对应。

每个预警信息按照用户的需求都与至少一个预警发布区间相对应，可按要求同时向至少一个预警发布区间发布预警信息。

用户接收预警信息时，按照不同的权限来接收预警信息，权限不同则所接收的预警信息的数量和类型也不相同。

在预警信息中包括：数据主表和数据子表；数据主表包括与预警信息一一对应的数据识别码；数据子表包括与预警信息相对应的地域信息。

下面，以雨水情预警为例对云预警方法进行说明。

云预警方法在整编雨水情预警数据时的流程为：获取多元气象数据；判断获取多元气象数据的时间；对所获取的多元气象数据进行分组，分组规则为卷积运算多kernel；对分组后的多元气象数据按照平均或累加规则进行计算；将计算结果保存。

其中，多元气象数据指获取的规范格式雨水情数据及网络爬虫抓取到的雨水情数据，全部的雨水情数据在判定前必须是统一格式保存的数据，即JSON数据格式。多元气象数据的采集时间不是固定的，无法代表整时整点的雨量或水位，需要根据规则对应到整时整点上才可以使用。

其中，判断获取多元气象数据的时间是确定多元气象数据的采集时间和采集步长。水位数据整编比较容易，目前的采集密度一般为1小时一次，还有水位上涨时的加报。水位数据按小时整编，每个整点一个数，如8点、9点、10点，一天24小时整编24个数。每小时定时采集的水位值由于监测站时间差和传输延迟一般也不会整点上报，常常会偏差5分钟左右，如9点的数据，采集时间可能是8点55或9点05，因此要判断多元气象数据的采集时间，将其对应到整点上。水位上涨加报的数据，可以判断其采集时间靠近哪个整点，将其测值与定时采集的测值做平均后，计为整点时间的整编水位值。雨量整编为整点累加，目前暂定整编30分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时，按整点时间段计算，每天的整编起始时间按照水文报汛要求取8点整。30分钟整点时间例如：8点，8点30，9点，9点30等，1小时整点时间例如8点、9点、10点、11点，3小时整点时间例如：8点、11点、14点、17点，6小时整点时间例如：8点、14点、20点、次日2点，12小时整点时间例如：8点、20点、次日8点，24小时整编时间为当日8点到次日8点，计为次日8点的降雨量。判定每个原始雨量值的时间应该累加到哪个整编时间点，判定后如果已有整编数据则累加，没有则新建一条整编数据。

其中，对所获取的多元气象数据进行分组是确定判断采集时间后根据第一数据对应的整点时间进行分组。

下面分别对雨情和水情的预警判定过程进行说明：

雨情的预警判定包括如下步骤：定时获取多元气象数据，获取数据的周期不大于五分钟；将获取的多元气象数据与预警条件进行对比，确定预警级别；生成的预警信息包括：站点名称、预警级别、超警原因和/或当前时间；保存预警信息并发布。

其中，发布预警操作需要很全的基础数据支持，水位预警均与流域上下游下关，要先根据小流域范围建立站点与行政区对应关系。当站点产生预警时，发布对象即为站点影响到的行政区。取到行政区后根据用户所在地向用户发布预警。

水情的预警判定包括如下步骤：获取多元气象数据，雨量预警指标最大累计时长为24小时，一般为30分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时共6个时段；根据时段累加逐个站点进行处理，根据每个站点预警指标的时段数量，就累加相应数量的雨量值；将单个站点雨量值数据累加后与预警条件对比；如单个站点雨量累加值超过预警条件，则生成预警信息，预警通知信息包括：预警站点名、预警级别、预警原因和/或当前时间；保存预警信息并发布。

其中，雨量预警发布需要进行两种操作，其中一种是向雨量站影响行政区的政府部门发布预警，另一种是向雨量影响区域的人发布预警，两种操作全部要先制作站点影响范围数据。在无调查评价数据时，可采用泰森多边型，划分站点影响范围。在有调查评价数据时可以进一步加工，将泰森多边型与小流域进行空间叠加，有空间相交时认为站点影响到了小流域，再合并每个站点影响的小流域，生成每个站点的影响范围，将每个站点的影响区域存入数据库。发布预警时根据预警设备和用户的坐标确定预警接收成员。

图8是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警装置的模块示意图。

请参照图8，本发明实施例的第二方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警装置1，包括：数据获取模块11、数据处理模块12和数据判定模块13数据获取模块11用于通过网络获取多元气象数据。数据处理模块12用于对多元气象数据进行数据融合处理，得到格式相同的融合气象数据，并将融合气象数据存储至数据存储装置2。数据判定模块13用于判断融合气象数据是否达到预警条件，预警条件为预先导入预警模型的数据。数据发布模块14当融合气象数据达到预警条件时，用于发布预警信息。

可选的，融合多元信息的物联网云预警装置1还包括：数据发布模块14。当融合气象数据达到预警条件时，用于发布预警信息。

可选的，融合多元信息的物联网云预警装置1还包括：数据传输模块15。数据传输模块15用于将多元气象数据、融合气象数据和预警信息传输至数据存储装置2存储。数据传输模块15将多元气象数据、融合气象数据和预警信息传输至数据存储装置2保存备查，便于检查错误和后期改进数据处理流程。

图9是本发明实施例提供的数据获取模块的模块示意图。

请参照图9，数据获取模块11包括：第一数据获取单元111、第二数据获取单元112和/或第三数据获取单元113；第一数据获取单元111，通过物联网获取多元气象数据；第二数据获取单元112，通过互联网获取多元气象数据；第三数据获取单元113，通过数据共享网络获取多元气象数据。数据获取模块11通过多元化的多元气象数据的数据来源，提高了多元气象数据的可靠性、时效性，并实现了各个数据来源的资源互补。

目前，多元气象数据的可靠数据来源包括：互联网(爬虫技术和定向订阅对权威媒体和信息发布途径进行信息抓取)、共享数据网络(包括：通过网络服务器跨域访问时序型、关系型、非关系型多种结构的数据库实现)和物联网(通过TCP/UDP/MQTT/LoRaWAN等通信协议实现客户端与服务器进行直接连接获取多元气象数据)等。

其中，第一数据获取单元111通过物联网获取多元气象数据，第二数据获取单元112通过互联网获取多元气象数据，第三数据获取单元113通过数据共享网络获取多元气象数据。

本发明实施例中，融合多元信息的物联网云预警装置1通过网络获取的多元气象数据包括但不限于：雨水情数据、气象数据、地震数据和/或海洋数据。

第二数据获取单元112通过官方微博或官方网页获取多元气象数据,并将多元气象数据存储至数据存储装置2。

图10是是本发明实施例提供的第二数据获取单元的模块示意图。

请参照图10，第二数据获取单元112包括：数据判断子单元1121和数据提取子单元1122。数据判断子单元1121用于判断通过微博和/或网页获取的多元气象数据是否为预警数据。数据提取子单元1122用于提取多元气象数据为预警数据时其所包含的预警信息。

具体的，第二数据获取单元112通过官方网页获取多元气象数据，包括：按照预设格式的内容提取多元气象数据中的预警数值；将预警数值储存至数据存储装置2。目前，在官方网站发布的多元气象数据中，信息格式相对固定，可识别的信息包括：预警标题、发布时间、发布单位、预警级别、预警地区、预警类别和/或预警内容。可通过HTML标记解析的方式读取预警标题、发布时间、发布单位等数据，并建立预警级别的分类名称和标识的字典表，采用分词方法读取预警级别和预警分类，转换为规范格式保存。在微博发布的多元气象数据中，因信息内容简短，首先要通过分词技术识别出多元气象数据，再提取其中所需要识别的发布时间、预警地区和预警类别，并确定发布单位，形成预警信息。

可选的，第三数据获取单元113包括预设固定端口；预设固定端口与数据共享网络连接。其中，第三数据获取单元113通过Webservices方式和/或Socket方式开启预设固定端口接收由数据共享网络传输的数据。

图11是本发明实施例提供的数据处理模块的模块示意图。

请参照图11，在本发明实施例的一个实施方式中，数据处理模块12包括：第一数据处理单元121、第二数据处理单元122和/或第三数据处理单元123。第一数据处理单元121用于对通过物联网获取的多元气象数据进行报文解析处理，以得到融合气象数据。第二数据处理单元122用于对通过互联网获取的多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到融合气象数据。第三数据处理单元123用于对通过数据共享网络获取的多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理，以得到融合气象数据。

在本发明实施例的一个实施方式中，数据处理模块12还包括：第四数据处理单元124、第五数据处理单元125、第六数据处理单元126和第七数据处理单元127。第四数据处理单元124用于获取多元气象数据的采集时间。第五数据处理单元125用于将多元气象数据的采集时间归入整编时间点，采集时间与整编时间点一一对应。第六数据处理单元126用于判断整编时间点是否存在整编数据组。第七数据处理单元127用于新建与整编时间点相对应的整编数据组，且用于将多元气象数据累加至整编数据组中。

图12是本发明实施例提供的数据判定模块的模块示意图。

请参照图12，在本装置实施例的一个具体实施方式中，数据判定模块13包括：预警条件获取单元131；预警条件获取单元131用于获取预先存储于数据存储装置2中的预警条件。

图13是本发明实施例提供的数据发布模块的模块示意图。

请参照图13，在本装置实施例的一个具体实施方式中，数据发布模块14包括：第一发布单元141、第二发布单元142、第三发布单元143和/或第四发布单元144。其中，第一发布单元141通过手机预警客户端发布预警信息。第二发布单元142通过微信服务号发布预警信息。第三发布单元143通过手机短信发布预警信息。第四发布单元144通过专用预警通知网络发布预警信息。

其中，第四发布单元144通过专用预警通知网络与各类用户的通知终端连接。可选的，各类用户的通知终端包括：面向家庭的室内报警终端、面向人口集中区域的室外报警终端和/或面向流动人口聚集区域的可视化报警终端等。

可选的，数据发布模块14包括若干个预警发布区间；每个预警信息与至少一个预警发布区间相对应。

图14是本发明实施例提供的融合多元信息的物联网云预警系统的模块示意图。

请参照图14，本发明实施例的第三方面提供了一种融合多元信息的物联网云预警系统，包括融合多元信息的物联网云预警装置1，还包括：数据存储装置2；数据存储装置2的存储内容包括：多元气象数据、融合气象数据、预警条件和/或预警信息。

融合多元信息的物联网云预警系统还包括：用户接收装置3；用户接收装置3包括：个人接收端和/或公共接收端；用户接收装置3依据不同权限接收不同的预警信息。

可选的，个人接收端包括：手机短信和/或手机微信。

可选的，公共接收端包括：室内报警终端、室外报警终端和/或可视化报警终端。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一种融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

本发明实施例的第五方面提供了一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一种融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

本发明实施例旨在保护一种融合多元信息的物联网云预警方法、装置、系统、存储介质及电子设备，该方法包括如下步骤：通过网络获取多元气象数据；对多元气象数据进行数据融合处理，得到一个或多个格式相同的融合气象数据；将融合气象数据导入预定的预警模型，以判断融合气象数据是否达到预警条件。上述技术方案具备如下有益的技术效果：

通过网络获取多元气象数据，并基于导入预警条件后的预警模型对获取的多元气象数据进行判断和发布，数据获取的自动化程度高，信息获取的来源广泛、互补性强，信息获取的时效性高，信息发布方式灵活多样，适用于各类用户，且通过用户分析算法提取出每一位用户的关心点和敏感度以生成用户特征，通过多元信息融合技术针对用户特征进行定向推送，无需用户主动地对所关心的预警信息逐一进行查询，实现了数据来源的轻量化和集中化，降低了预警信息系统建设和维护的成本。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (25)

1.一种融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过网络获取多元气象数据；

对所述多元气象数据进行数据融合处理，得到多个相同格式的融合气象数据，包括：

获取所述多元气象数据的采集时间，将所述多元气象数据的采集时间归入整编时间点，所述采集时间与所述整编时间点一一对应；判断所述整编时间点是否存在整编数据组，如存在，则将所述多元气象数据累加至所述整编数据组中，如不存在，则新建与所述整编时间点相对应的整编数据组，并将所述多元气象数据加入新建的所述整编数据组；

将所述融合气象数据导入预定的预警模型，以判断所述融合气象数据是否达到预警条件，若达到所述预警条件，则发布包含融合气象数据的预警信息；

所述预警条件中只有定性预警条件无定量预警条件时，通过采用Apache Sprak引擎结合Storm和TensorFlow进行深度学习的方式统计所述预警条件及其响应动作，并形成和校准所述预警模型；

其中，所述融合气象数据为多个属性数据换算结果时，通过下述卷积运算来建立所述预警条件：

将多元数据中的每一类数据输入一个矩阵，多元数据即得到3D数据矩阵，将预警条件的特征装入Kernel，存在多个特征时则使用多个Kernel，每个Kernel均对每个矩阵进行卷积运算；

其中，对所述多元气象数据进行数据融合处理的步骤还包括：

对通过物联网获取的多元气象数据进行报文解析处理以得到JSON格式的融合气象数据，并存入时序数据库中；和

对通过互联网获取的多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到JSON格式的融合气象数据；和

对通过数据共享网络获取的多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理后进行数据清洗和过滤，以得到JSON格式的融合气象数据。

2.根据权利要求1所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，所述对多元气象数据进行数据融合处理，得到多个相同格式的融合气象数据；其中，

通过预定数据融合模型将所述多元气象数据分别换算成相应的相同格式的多元融合气象数据。

3.根据权利要求1所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

通过数据共享网络获取所述多元气象数据，包括：

通过与所述数据共享网络连接的预设固定端口获取所述多元气象数据。

4.根据权利要求3所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

预设固定端口通过Webservices方式和/或Socket方式与所述数据共享网络连接。

5.根据权利要求1所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，通过互联网获取所述多元气象数据，包括：

通过网页获取所述多元气象数据，并将所述多元气象数据存储至数据存储装置。

6.根据权利要求5所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，通过网页获取所述多元气象数据，包括：

判断所述多元气象数据是否为预警数据；

如果是，则提取所述多元气象数据中的预警信息。

7.根据权利要求1所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

所述多元气象数据包括：雨水情数据、地震数据和/或海洋数据。

8.根据权利要求1所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

所述预警信息的发布方式包括：手机预警客户端、微信服务号和/或手机短信。

9.根据权利要求8所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

发布预警信息包括：通过所述手机预警客户端、所述微信服务号和/或所述手机短信向至少一个预警发布区间发送所述预警信息；

所述预警信息与至少一个所述预警发布区间相对应。

10.根据权利要求9所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

用户依据的不同权限接收不同的所述预警信息。

11.根据权利要求1-10任一项所述的融合多元信息的物联网云预警方法，其特征在于，

所述预警信息包括：数据主表和数据子表；

所述数据主表包括与所述预警信息一一对应的数据识别码；

所述数据子表包括与所述预警信息相对应的地域信息。

12.一种融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，包括：数据获取模块(11)、数据处理模块(12)、数据判定模块(13)和数据发布模块(14)；

所述数据获取模块(11)，用于通过网络获取多元气象数据，包括第一数据获取单元(111)、第二数据获取单元(112)和第三数据获取单元(113)；所述第一数据获取单元(111)通过物联网获取所述多元气象数据，所述第二数据获取单元(112)通过互联网获取所述多元气象数据，所述第三数据获取单元(113)通过数据共享网络获取所述多元气象数据；

所述数据处理模块(12)，用于对所述多元气象数据进行数据融合处理，得到多个相同格式的融合气象数据，其包括第一数据处理单元(121)、第二数据处理单元(122)和第三数据处理单元(123)；所述第一数据处理单元(121)用于对通过所述物联网获取的所述多元气象数据进行报文解析处理，以得到JSON格式的所述融合气象数据，并存入时序数据库中；所述第二数据处理单元(122)用于对通过所述互联网获取的所述多元气象数据进行词义分析、多途径核实和/或人工校核处理，以得到JSON格式的所述融合气象数据；所述第三数据处理单元(123)用于对通过所述数据共享网络获取的所述多元气象数据进行实时性分析和/或完整性分析处理后进行数据清洗和过滤，以得到JSON格式的所述融合气象数据；

所述数据处理模块(12)还包括：第四数据处理单元(124)、第五数据处理单元(125)、第六数据处理单元(126)和第七数据处理单元(127)；所述第四数据处理单元(124)用于获取所述多元气象数据的采集时间；所述第五数据处理单元(125)用于将所述多元气象数据的采集时间归入整编时间点，所述采集时间与所述整编时间点一一对应；所述第六数据处理单元(126)用于判断所述整编时间点是否存在整编数据组；所述第七数据处理单元(127)用于新建与所述整编时间点相对应的整编数据组，且用于将所述多元气象数据加入新建的所述整编数据组；

所述数据判定模块(13)，用于判断所述融合气象数据是否达到预警条件，所述预警条件为预先导入预警模型的数据；

所述预警条件中只有定性预警条件无定量预警条件时，通过采用Apache Sprak引擎结合Storm和TensorFlow进行深度学习的方式统计所述预警条件及其响应动作，并形成和校准所述预警模型；

其中，所述融合气象数据为多个属性数据换算结果时，通过下述卷积运算来建立所述预警条件：将多元数据中的每一类数据输入一个矩阵，多元数据即得到3D数据矩阵，将预警条件的特征装入Kernel，存在多个特征时则使用多个Kernel，每个Kernel均对每个矩阵进行卷积运算；

所述数据发布模块(14)，当所述融合气象数据达到所述预警条件时，用于发布预警信息。

13.根据权利要求12所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述第三数据获取单元(113)包括预设固定端口；

所述预设固定端口与所述数据共享网络连接。

14.根据权利要求13所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述预设固定端口与所述数据共享网络的连接方式包括：Webservices和/或Socket通道。

15.根据权利要求12所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述第二数据获取单元(112)通过网页获取所述多元气象数据,并将所述多元气象数据存储至数据存储装置(2)。

16.根据权利要求15所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述第二数据获取单元(112)包括：数据判断子单元(1121)和数据提取子单元(1122)；

所述数据判断子单元(1121)用于判断通过所述网页获取的多元气象数据是否为预警数据；

所述数据提取子单元(1122)用于提取所述多元气象数据为预警数据时其所包含的预警信息。

17.根据权利要求12所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述多元气象数据包括：雨水情数据、地震数据和/或海洋数据。

18.根据权利要求12所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述数据发布模块(14)包括：第一发布单元(141)、第二发布单元(142)和第三发布单元(143)；

所述第一发布单元(141)通过手机预警客户端发布所述预警信息；

所述第二发布单元(142)通过微信服务号发布所述预警信息；

所述第三发布单元(143)通过手机短信发布所述预警信息。

19.根据权利要求18所述的融合多元信息的物联网云预警装置，其特征在于，

所述数据发布模块(14)包括若干个预警发布区间；

每个所述预警信息与至少一个所述预警发布区间相对应。

20.一种融合多元信息的物联网云预警系统，其特征在于，包括权利要求12-19任一项所述的云预警装置(1)，还包括：数据存储装置(2)；

所述数据存储装置(2)的存储内容包括：多元气象数据、融合气象数据、预警条件和/或预警信息。

21.根据权利要求20所述的融合多元信息的物联网云预警系统，其特征在于，还包括：用户接收装置(3)；

所述用户接收装置(3)包括：个人接收端和/或公共接收端；

所述用户接收装置(3)依据不同权限接收不同的所述预警信息。

22.根据权利要求21所述的融合多元信息的物联网云预警系统，其特征在于，

所述个人接收端包括：手机短信和/或手机微信。

23.根据权利要求21所述的融合多元信息的物联网云预警系统，其特征在于，

所述公共接收端包括：室内报警终端、室外报警终端和/或可视化报警终端。

24.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-11中任意一项所述融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

25.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-11中任意一项所述融合多元信息的物联网云预警方法的步骤。

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