CN110519125A - 一种基于web的形变可视化实时监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于web的形变可视化实时监测预警系统，所述数据管理模块、所述云数据平台模块和所述数据可视化模块之间相互电性连接；所述数据管理模块，用于向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况；所述云数据平台模块，用于搭建服务器，保证所述数据管理模块和所述数据可视化模块的正常运行；所述数据可视化模块，用于将数据映射为几种不同的可视化图形图表，符合不同人理解数据的习惯。达到滑坡监测方法的预警数据分析结果更加直观、数据分析结果表现形式更加多样化的目的。

Description

一种基于web的形变可视化实时监测预警系统

技术领域

本发明涉及计算机数据可视化技术领域，尤其涉及一种基于web的形变可视化实时监测预警系统。

背景技术

我国是山体滑坡灾害易发国家，在西南、西北等一些山区，由于降雨、地质构造运动以及一些大型工程引发的山体滑坡对人民生命安全以及国家财产安全有着巨大的威胁，故而对山体滑坡的监测以及预警对保护人民生命财产安全有着重大的意义。

滑坡监测的传统方法主要是对滑坡易发地区设置水文、地质和气象等传感器，数据传送系统将传感器采集的信号传输到处理中心，得出分析结论和预测结果，将灾害信息通知到部门群众，做好预防工作。但是此方法的预警数据分析结果不直观、数据分析结果表现形式单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于web的形变可视化实时监测预警系统，旨在解决现有技术中的滑坡监测方法的预警数据分析结果不直观、数据分析结果表现形式单一的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于web的形变可视化实时监测预警系统，包括数据管理模块、云数据平台模块和数据可视化模块，所述数据管理模块、所述云数据平台模块和所述数据可视化模块之间相互电性连接；

所述数据管理模块，用于向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况；

所述云数据平台模块，用于搭建服务器，保证所述数据管理模块和所述数据可视化模块的正常运行；

所述数据可视化模块，用于将数据映射为几种不同的可视化图形图表，符合不同人理解数据的习惯。

其中，所述数据可视化模块包括监测站信息单元，所述监测站信息单元与所述云数据平台模块电性连接，用于利用不同颜色、图标状态来快速直观表示监测站预警状态。

其中，所述数据可视化模块还包括形变监测数据表单元，所述形变监测数据表单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测站原始数据用表格形式呈现出来。

其中，所述数据可视化模块还包括形变监测数据曲线图单元，所述形变监测数据曲线图单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测点实时位置用曲线图表示出来。

其中，所述数据可视化模块还包括形变量曲线单元，所述形变量曲线单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测点形变量用曲线图表示出来。

其中，所述数据可视化模块还包括形变位移累积量单元，所述形变位移累积量单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将形变监测分析结果用柱状图、曲线图表示出来，辅以颜色、文字、动态图标和静态图标来协助用户快速获取关键信息。

其中，所述数据管理模块包括数据采集单元、数据传输单元、数据处理及分析单元和数据管理及发布单元，所述数据采集单元、所述数据传输单元、所述数据处理及分析单元和所述数据管理及发布单元依次电性连接；

所述数据采集单元，用于采集包含单频GPS和BDS系统的载波相位和伪距观测量的GNSS观测数据；

所述数据传输单元，利用4GDTU或光纤数据传输方式，将采集的数据进行自定义周期的数据传送；

所述数据处理及分析单元，用于接收所述数据传输单元传送的数据，对接收到的数据进行分析处理，并发送至所述数据管理及发布单元；

所述数据管理及发布单元，用于接收所述数据处理及分析单元分析处理后的数据，并基于数据库的管理平台来管理发布数据，并将数据发送至所述云数据平台模块。

其中，所述云数据平台模块包括底层解算服务器、WEB服务器、数据库和数据分析服务器，所述底层解算服务器、所述WEB服务器、所述数据库和所述数据分析服务器依次电性连接；

所述底层解算服务器，用于接收所述数据管理及发布单元发生的数据，并利用高精度解算软件将接收到的各个站点监测数据进行高精度实时处理，并将处理后的各站点监测数据发送至所述WEB服务器和所述数据库；

所述WEB服务器，用于将系统用户界面发布到互联网中供用户登录，用户登录后可直观了解所述底层解算服务器处理后的各站点监测数据；

所述数据库，用于接收所述底层解算服务器解算后的各站点监测数据，并且分库分表保存解算数据、用户信息和系统运行信息数据；

所述数据分析服务器，用于按照用户设定的自定义周期对解算数据进行预警报警分析，并将分析后的数据发送至所述数据可视化模块。

本发明的一种基于web的形变可视化实时监测预警系统，通过所述数据管理模块、所述云数据平台模块和所述数据可视化模块之间相互电性连接；所述数据管理模块，用于向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况；所述云数据平台模块，用于搭建服务器，保证所述数据管理模块和所述数据可视化模块的正常运行；所述数据可视化模块，用于将数据映射为几种不同的可视化图形图表，符合不同人理解数据的习惯。通过利用所述数据管理模块向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况，并且用户可通过所述数据可视化模块，将滑坡监测方法的预警数据映射为几种不同的可视化图形图表，使得数据分析结果表现形式多样化，且用户能够更加直观的了解分析结果。以此获得滑坡监测方法的预警数据分析结果更加直观、数据分析结果表现形式更加多样化的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的基于web的形变可视化实时监测预警系统的结构示意图。

图2是本发明的基于web的形变可视化实时监测预警系统动作流程图。

100-基于web的形变可视化实时监测预警系统、10-数据管理模块、11-数据采集单元、12-数据传输单元、13-数据处理及分析单元、14-数据管理及发布单元、20-云数据平台模块、21-底层解算服务器、22-WEB服务器、23-数据库、24-数据分析服务器、30-数据可视化模块、31-监测站信息单元、32-形变监测数据表单元、33-形变监测数据曲线图单元、34-形变量曲线单元、35-形变位移累积量单元。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种基于web的形变可视化实时监测预警系统100，包括数据管理模块10、云数据平台模块20和数据可视化模块30，所述数据管理模块10、所述云数据平台模块20和所述数据可视化模块30之间相互电性连接；

所述数据管理模块10，用于向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况；

所述云数据平台模块20，用于搭建服务器，保证所述数据管理模块10和所述数据可视化模块30的正常运行；

所述数据可视化模块30，用于将数据映射为几种不同的可视化图形图表，符合不同人理解数据的习惯。

在本实施方式中，由于GNSS能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位，因此可利用GNSS对山体进行滑坡监测，并且在山体上设置多个监测点，通过所述数据管理模块10，利用GNSS从多个监测点采集数据，并将采集到的山体数据依次进行处理，处理后传输至所述数据管理模块10，所述数据管理模块10通过搭建的服务器，将处理后的数据传输至所述数据可视化模块30，通过所述数据可视化模块30将数据映射为几种不同的可视化图形图表，如用折线图、曲线图、柱状图、数据表格等多种形式表示出来，之后反馈至所述数据管理模块10，通过所述数据管理模块10将山体的滑坡预警数据映射为几种不同的可视化图形图表，发送至用户使用的终端上以供用户查看山体预警数据分析结果，通过将山体预警数据映射为几种不同的可视化图形图表，能够使得预警数据分析结果表现形式更加多样化，以供用户能够更加直观的了解预警数据的分析结果。

进一步地，所述数据可视化模块30包括监测站信息单元31，所述监测站信息单元31与所述云数据平台模块20电性连接，用于利用不同颜色、图标状态来快速直观表示监测站预警状态。

在本实施方式中，当用户访问基于web的形变可视化实时监测预警系统100，监测站信息模块会用不同的元素在首页的地图上显示不同的监测站的安全等级。当该监测站的形变量达到警戒值，监测站图标会根据国际通用预警颜色标准，变成对应预警等级颜色(一级预警红色、二级预警橙色、三级预警黄色、四级预警蓝色、无险情绿色)，用颜色对视觉的冲击力来快速传递预警信息。

同时有险情的监测站图标会从JPG格式的静图变成GIF格式的动图，利用人眼对动态图片的敏感性大于静态图片的敏感性这一特性，使得用户及时了解处理紧急险情。

当发生险情预警时，系统语音会自动循环播报险情，直到险情结束或者人工结束播报，避免用户错过重要信息。

通过图标上简短的文字描述，可以准确的知道此监测站的状态(在建/规划/正常/预警级数)，图标显示在卫星影像地图上，可以直观的反应出各个监测站的位置分布，以及监测站之间的距离。

为提高用户体验，设置了四个图层供用户自由选择叠加，分别为：监测区高分图层、地名标注图层、卫星影像图层、osm道路图层。用户可以自由选择叠加图层，按需求了解不同的信息。比如地名标注图层，叠加该图层后，用户可以在地图上清晰地了解监测地的各个河流、山川、道路等名称，方便用户快速获取信息处理险情。

所述监测站信息单元31可以在实景图上显示同一个监测站下不同监测点的所处位置，有利于非技术人员快速锁定发生形变的位置，为形变预警节省宝贵的时间。

进一步地，所述数据可视化模块30还包括形变监测数据表单元32，所述形变监测数据表单元32与所述云数据平台模块20电性连接，用于将监测站原始数据用表格形式呈现出来。

在本实施方式中，通过用户点击不同的监测站图标，进入相应的所述形变监测数据表单元32，即可显示对应的图表，所述形变监测数据表单元32将监测点的原始坐标数据用表格和数字的形式实时展示出来，包括结算模式、监测时间、x y z位置数据、状态、卫星数量等原始数据，对于专业人员比较有可读性。

所述基于web的形变可视化实时监测预警系统100共计58个监测点，每个监测站包含2～9个数量不等的监测点，监测点每秒传回一个数据，一月的数据在1.5亿条以上，由于传统基于mysql的数据库系统查找数据速度较为缓慢，因此本系统采用分库分表、读写分离技术，以及基于memcache的缓存技术，大大缩短数据处理时间。同时，本单元可以直接输入时间段，快速调取、导出相应的原始数据表格，方便专业人员进一步分析数据。由于界面有限，此单元默认展示2分钟的数据，用户如若需要调取更长时间段，或者特定时间段数据，可以通过下拉栏以及日历快速选取。

进一步地，所述数据可视化模块30还包括形变监测数据曲线图单元33，所述形变监测数据曲线图单元33与所述云数据平台模块20电性连接，用于将监测点位置用曲线图表示出来。

在本实施方式中，所述形变监测数据曲线图单元33是将形变监测数据表里的数据可视化后的界面，分别从x y z三个方面，分三个曲线图来描述不同时刻监测点的实时位置，用户可以清楚的看出监测点实时位置的变化趋势，点击不同的点会显示该点相应的描述性说明，为用户了解数据提供了一个便捷、简明的途径。由于界面有限，此单元默认展示2分钟的数据，用户如若需要调取更长时间段，或者特定时间段数据，可以通过下拉栏以及日历快速选取，且能够支持png、jpeg、pdf、svg等格式文件的导出或者在线打印，方便用户调取数据。

进一步地，所述数据可视化模块30还包括形变量曲线单元34，所述形变量曲线单元34与所述云数据平台模块20电性连接，用于将形变量用曲线图表示出来。

在本实施方式中，所述形变量曲线单元34是将监测点的实时坐标与该点的参考坐标通过算法分析对比得到的结果，是监测形变的重要依据，此界面分别从x y z三个方面，分三个曲线图来描述形变量，该描述用于向用户传达形变量程度的可视化内容，辅助用户快速锁定所需的关键信息。此单元默认展示2分钟的数据，用户如若需要调取更长时间段，或者特定时间段数据，可以通过下拉栏以及日历快速选取，且能够支持png、jpeg、pdf、svg等格式文件的导出或者在线打印，方便用户调取数据。

本单元默认设定70mm、-70mm警戒参考线，此参考线是针对泥石流滑坡设定，用户也可以根据实际需要设定，例如桥梁形变监测、大坝形变监测等方面。

进一步地，所述数据可视化模块30还包括形变位移累积量单元35，所述形变位移累积量单元35与所述云数据平台模块20电性连接，用于将形变监测分析结果用柱状图、曲线图表示出来，辅以颜色、文字、动态图标和静态图标来协助用户快速获取关键信息。

在本实施方式中，当用户想要直接了解监测结果时，可以点击所述形变位移累积量单元35，进入该单元后，可以了解监测点在x y z三个方位的位移量与预警位移量数值之间的关系。该单元用柱状图来描述当前形变在x y z三个方位的位移量，配以自动变化的不同颜色，来对应不同等级的警戒值，如：x方位的位移处于警戒值以内呈绿色，当位移量到达四级预警值，即自动跳变为蓝色，使用户可以快速提取出重要信息。

同时也将上述结果用曲线图表现，两种不同的表现方式可以契合不同用户的阅读习惯，使系统更加人性化。

所述变位移累积量单元还辅助短信、邮件报警、扬声器警报报警、系统语音循环播报报警等功能，确保在紧急情况下，用户可以及时接收到重要信息。所述变位移累积量单元默认设定200mm、700mm警戒参考线，此参考线是针对泥石流滑坡设定，用户也可以根据实际需求设定，例如桥梁形变监测、大坝形变监测等方面。且支持png、jpeg、pdf、svg等格式文件的导出或者在线打印，方便用户调取数据。传统形变监测系统的通信状态只有技术员可以通过查看专业数据得以分析，本单元将通信状态可视化，用仪表盘分为100个刻度、3个颜色来精确表示。每10个刻度为一格，0～30刻度为红色，表示通信状态差；30～70刻度为橙色，表示通信状态良；70～100刻度为绿色，表示通信状态为优。仪表盘的指针指向哪个区间代表对应的通信状态，使得非技术人员也可以快速判断当前通信状态。

进一步地，所述数据管理模块10包括数据采集单元11、数据传输单元12、数据处理及分析单元13和数据管理及发布单元14，所述数据采集单元11、所述数据传输单元12、所述数据处理及分析单元13和所述数据管理及发布单元14依次电性连接；

所述数据采集单元11，用于采集包含单频GPS和BDS系统的载波相位和伪距观测量的GNSS观测数据；

所述数据传输单元12，利用4GDTU或光纤数据传输方式，将采集的数据进行自定义周期的数据传送；

所述数据处理及分析单元13，用于接收所述数据传输单元12传送的数据，对接收到的数据进行分析处理，并发送至所述数据管理及发布单元14；

所述数据管理及发布单元14，用于接收所述数据处理及分析单元13分析处理后的数据，并基于数据库的管理平台来管理发布数据，并将数据发送至所述云数据平台模块20。

在本实施方式中，通过所述数据采集单元11采集GNSS观测数据，其中数据包括单频GPS和BDS系统的载波相位和伪距观测量，之后将采集的数据传输至所述数据传输单元12，利用4GDTU或光纤数据传输方式进行多接口数据传输，并且可按照用户自定义周期传送数据至所述数据处理及分析单元13，所述数据处理及分析单元13对接收到的数据进行分析处理，并将分析处理后的数据发送至所述数据管理及发布单元14，所述数据管理及发布单元14基于数据库的管理平台来管理发布数据，并将数据发送至所述云数据平台模块20。

进一步地，所述云数据平台模块20包括底层解算服务器21、WEB服务器22、数据库23和数据分析服务器24，所述底层解算服务器21、所述WEB服务器22、所述数据库23和所述数据分析服务器24依次电性连接；

所述底层解算服务器21，用于接收所述数据管理及发布单元14发生的数据，并利用高精度解算软件将接收到的各个站点监测数据进行高精度实时处理，并将处理后的各站点监测数据发送至所述WEB服务器22和所述数据库23；

所述WEB服务器22，用于将系统用户界面发布到互联网中供用户登录，用户登录后可直观了解所述底层解算服务器21处理后的各站点监测数据；

所述数据库23，用于接收所述底层解算服务器21解算后的各站点监测数据，并且分库分表保存解算数据、用户信息和系统运行信息数据；

所述数据分析服务器24，用于按照用户设定的自定义周期对解算数据进行预警报警分析，并将分析后的数据发送至所述数据可视化模块30。

在本实施方式中，所述底层解算服务器21用于接收所述数据管理及发布单元14发生的数据，并利用高精度解算软件将接收到的各个站点监测数据进行高精度实时处理，并将处理后的各站点监测数据发送至所述WEB服务器22和所述数据库23；所述WEB服务器22将系统用户界面发布到互联网中供用户登录，用户登录后可直观了解所述底层解算服务器21处理后的各站点监测数据；所述数据库23接收所述底层解算服务器21解算后的各站点监测数据，并且分库分表保存解算数据、用户信息和系统运行信息数据；所述数据分析服务器24按照用户设定的自定义周期对解算数据进行预警报警分析，并将分析后的数据发送至所述数据可视化模块30。

基于web的形变可视化实时监测预警系统100具体监测步骤如下：首先按周期获取山体监测数据，比较监测数据值与报警值，判断是否达到报警值，若达到报警值，则通过语音、短信等方式报警，监测站的预警状态呈现，若未达到报警值，则返回重新比较监测数据值与报警值，直至达到报警值；之后查看监测点累积形变量结果，若是进入所述形变位移累积量单元35查看数据可视化分析柱状图，之后判断是否切换可视化图，若是，则曲线图显示监测情况，然后根据实际情况修改监测点报警数值，进而重新回到比较监测值与报警值，若不是，则直接根据实际情况修改监测点报警数值，进而重新回到比较监测值与报警值；

查看监测点累积形变量结果若不是，则进入数据图形或图表，然后查看并判断监测数据可视化结果，若不是，则进入所述形变监测数据表单元32，之后，调取特定时间段数据可视化分析图，导出数据表或者数据图，若是，则进入所述形变监测数据曲线图单元33和所述形变量曲线单元34，然后查看数据可视化分析曲线图，然后再调取特定时间段数据可视化分析图，导出数据表或者数据图。

综上所述：所述基于web的形变可视化实时监测预警系统100，可自动将形变监测点的经纬高数据以及发生形变后的经纬高数据随时间的变化关系呈现出来，用折线图、曲线图、柱状图、数据表格等多种形式表示出来，供用户调用查看，使得预警数据分析结果更加直观、数据分析结果表现形式更加多样化

在图标的基础上增加了颜色、文字描述、动态效果等可以刺激人们视觉的功能，充分调动起人们的警觉性，使用户可以及时发现预警情况，同时配备短信提醒、邮件提醒、警报提醒、语音提醒等方式来提高预警的效率，为灾害区人民争取宝贵的时间，对人民生命和财产安全保护有着重大意义。

在不同场景下，用户可以自行设置不同的预警值，使得系统更加科学化、人性化，满足了不同环境下的客户需求。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

包括数据管理模块、云数据平台模块和数据可视化模块，所述数据管理模块、所述云数据平台模块和所述数据可视化模块之间相互电性连接；

所述数据管理模块，用于向用户提供GNSS数据的采集、传输、处理和发布的情况；

所述云数据平台模块，用于搭建服务器，保证所述数据管理模块和所述数据可视化模块的正常运行；

所述数据可视化模块，用于将数据映射为几种不同的可视化图形图表，符合不同人理解数据的习惯。

2.如权利要求1所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据可视化模块包括监测站信息单元，所述监测站信息单元与所述云数据平台模块电性连接，用于利用不同颜色、图标状态来快速直观表示监测站预警状态。

3.如权利要求2所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据可视化模块还包括形变监测数据表单元，所述形变监测数据表单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测站原始数据用表格形式呈现出来。

4.如权利要求3所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据可视化模块还包括形变监测数据曲线图单元，所述形变监测数据曲线图单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测点实时位置用曲线图表示出来。

5.如权利要求4所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据可视化模块还包括形变量曲线单元，所述形变量曲线单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将监测点形变量用曲线图表示出来。

6.如权利要求5所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据可视化模块还包括形变位移累积量单元，所述形变位移累积量单元与所述云数据平台模块电性连接，用于将形变监测分析结果用柱状图、曲线图表示出来，辅以颜色、文字、动态图标和静态图标来协助用户快速获取关键信息。

7.如权利要求1所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述数据管理模块包括数据采集单元、数据传输单元、数据处理及分析单元和数据管理及发布单元，所述数据采集单元、所述数据传输单元、所述数据处理及分析单元和所述数据管理及发布单元依次电性连接；

所述数据采集单元，用于采集包含单频GPS和BDS系统的载波相位和伪距观测量的GNSS观测数据；

所述数据传输单元，利用4GDTU或光纤数据传输方式，将采集的数据进行自定义周期的数据传送；

所述数据处理及分析单元，用于接收所述数据传输单元传送的数据，对接收到的数据进行分析处理，并发送至所述数据管理及发布单元；

所述数据管理及发布单元，用于接收所述数据处理及分析单元分析处理后的数据，并基于数据库的管理平台来管理发布数据，并将数据发送至所述云数据平台模块。

8.如权利要求7所述的基于web的形变可视化实时监测预警系统，其特征在于，

所述云数据平台模块包括底层解算服务器、WEB服务器、数据库和数据分析服务器，所述底层解算服务器、所述WEB服务器、所述数据库和所述数据分析服务器依次电性连接；

所述底层解算服务器，用于接收所述数据管理及发布单元发生的数据，并利用高精度解算软件将接收到的各个站点监测数据进行高精度实时处理，并将处理后的各站点监测数据发送至所述WEB服务器和所述数据库；

所述WEB服务器，用于将系统用户界面发布到互联网中供用户登录，用户登录后可直观了解所述底层解算服务器处理后的各站点监测数据；

所述数据库，用于接收所述底层解算服务器解算后的各站点监测数据，并且分库分表保存解算数据、用户信息和系统运行信息数据；

所述数据分析服务器，用于按照用户设定的自定义周期对解算数据进行预警报警分析，并将分析后的数据发送至所述数据可视化模块。