CN113870531B - 一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法 - Google Patents

一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法 Download PDF

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Abstract

一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，包括如下步骤：S1.各个监测终端定时监测电池的存储电量百分比V，并获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据，根据天气预报数据抽取其中的气象日照信息；S2.根据气象日照信息，计算未来时间段的平均日照强度E；S3.计算电池电量影响因子,计算日照影响因子Y2；S4.计算数据采集间隔时间。本发明通过电池电量和气象预报预测未来太阳能电池板的供电能力，提前对设备运行频率进行调整，优化监测设备的数据采集频率，使得数据采集不停止，保证地质灾害监测预警系统能连续工作并可持续的处于有效运行状态。

Description

一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法
技术领域
本发明涉及地质灾害监测技术领域，具体涉及一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法。
背景技术
地质灾害不仅对生态环境造成巨大的破坏，还严重威胁着当地居民的生命财产安全。地质灾害的防治关系到人类的安全与发展问题，成为涉及国家安全与社会稳定的重大问题，为此建立了地质灾害监测预警系统。
地质灾害监测预警系统是一种实时数据的采集处理系统。监测设备持续不断采集现场数据，通过卫星或移动网络把数据传输到后端，后端预警系统对数据进行实时处理，并根据数据处理结果，实现实时预警。
监测设备安装的地质灾害可能发生地点多数情况下条件恶劣，没有现成供电，只能采用太阳能供电。太阳能供电的受天气的影响很大。连续的阴雨天气，可能造成系统完全断电，设备无法采集数据，导致无法接受的整个监测预警系统瘫痪的局面。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法。
本发明所述地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，包括如下步骤：
S1.各个监测终端定时监测电池的存储电量百分比V，并获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据，根据天气预报数据抽取其中的气象日照信息；n为预测天数；
S2.根据气象日照信息，计算该时间段内的平均日照强度E；
E=(α1+α2+...αn)/n，αn为未来第n天天气对应的日照强度；
S3.计算电池电量影响因子Y1,
Y1= c1*Vβ ----①，c1为电池电量权重因子，β为电量影响指数；
计算日照影响因子Y2 ，
Y2 =c2 *Eγ -----②，c2为日照权重因子，γ为日照影响指数；
S4.计算数据采集间隔时间T，
 T =c3 /(Y1+Y2) ----③，c3为期望数据采集时间，T单位为分钟。
具体的，所述S2步骤中n=7。
具体的，所述S3步骤中，β=3.5，γ=2.5；
具体的，所述步骤S1中获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据具体为：
在地质灾害预警服务器中预先存储全部监测设备的地理位置信息，并设置设备区域表存储地理位置信息；
地质灾害预警服务器从设备区域表获取全部设备的地理位置信息，并从气象服务器获取这些地理位置信息未来n天的天气预报；
所述步骤S2中，地质灾害预警服务器根据天气预报计算出各个监测设备未来n天对应的平均日照强度 E。
本发明通过气象预报预测未来太阳能电池供电能力，提前对设备运行频率进行调整，保证设备能连续工作并可持续的处于有效运行状态。
附图说明
图1为本发明所述地质灾害监测预警系统的一个具体实施方式示意图；
图2为本发明所述地质灾害监测预警系统监测频率调节方法的一个具体实施方式流程示意图；
图3为电池电量单一因素情况下，电池电量与数据采集强度关系的函数示意图；
图4为日照强度单一因素情况下，日照强度与数据采集强度关系的函数示意图；
图5为在电池电量和日照强度双因素情况下，数据采集强度、日照系数、存储电量百分比的关系函数示意图：
图5中以O1，O2和O3为原点的坐标轴分别表示数据采集强度、存储电量百分比、日照系数；图3、4、5中坐标均不带单位。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明公开了一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，包括如下步骤：
S1.各个监测终端定时监测电池的存储电量百分比V，并获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据，根据天气预报数据抽取其中的气象日照信息；n为预测天数；
S2.根据气象日照信息，计算该时间段内的平均日照强度E；
E=(α1+α2+...αn)/n，αn为未来第n天天气对应的日照强度；
S3.计算电池电量影响因子Y1,
Y1= c1*Vβ ----①；
计算日照影响因子Y2 ，
 Y2 = c2 *Eγ -----②；
S4.计算数据采集间隔时间T
 T = c3/(Y1+Y2) ----③，T单位为分钟。
本发明所述地质灾害监测预警系统的数据采集频率控制一个具体实施方式如图1所示，多个监测终端通过各自的移动通信模块与移动通信网络进行通信，移动通信网络与互联网连接，地质灾害预警服务器和提供天气预报的气象服务器分别连接在移动通信网络与互联网。
S1.各个监测终端运行时，定时监测电池的存储电量V，并通过移动通信网络和互联网，向气象服务器获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据，并根据天气预报数据抽取其中的气象日照信息。
气象服务器上提供的天气预报数据从国家气象局定时获取更新，一般根据县级行政区划进行分区域天气预报，监测终端根据自身所在县级行政区读取该县的气象日照信息，一般气象局发布未来15天的天气预报，本发明可以只读取未来7天的气象日照信息。
S2.根据气象日照信息计算该时间段内的平均日照强度E。
设晴天日照强度为α=1，多云、阴、雨天日照强度设置为小于1的数。由于天气预报准确性不是很高，云层影响时间、云层厚度等信息并并能获得，所以，除晴天外的日照强度只能是一个近似值。例如可以设多云天气下α=0.8；阴雨天，α=0.3；阴转多云，雨转多云，α=0.6;晴转多云，多云转晴，α=0.9;阴雨转晴α=0.7。
S3.计算电池电量影响因子Y1,
Y1=c1*Vβ ----①，c1为电池电量权重因子，典型值可取2/3；β为电量影响指数，根据数据采集时的功耗等因素决定，典型值取β=3.5；
计算日照影响因子Y2 ，
Y2 = c2*Eγ -----②，c2为日照权重因子，典型值可取1/3；γ为日照影响指数，根据太阳能电池的发电能力决定，典型值取γ=2.5；
S4 .计算数据采集间隔时间T,
T = c3/(Y1+Y2) ----③，c3为期望数据采集时间，单位为分钟。
发明人对电池电量、日照强度与数据采集强度之间的关系进行了研究，如图3所示，根据实验测试，电池电量与数据采集强度关系为指数形式，利用测量数据模拟出可近似用下列函数表达：
Y= Vβ，β=3.5，
图4为日照强度单一因素情况下，日照强度与数据采集强度关系用如下函数表达：根据实验测试，日照强度与数据采集强度关系为指数形式，利用测量数据模拟出可近似用下列函数表达：
即函数Y = Eγ，γ=2.5，
图4为该函数的示意图；
图5为考虑电池电量、日照强度双因素情况下，数据采集强度、日照系数、存储电量百分比的关系可用如下函数表达：
Y= c1* Vβ+c2* Eγ
其中c1代表电池容量在决定数据采集频率中的权重因子，c2代表太阳能板在决定数据采集频率中的权重因子,c1+c2=1。
c1的取值由数据采集时的功耗等因素决定，c2的取值由太阳能电池的发电性能等因素决定。
电池电量百分比V取值范围为区间 [0,1]，端点0表示无电，1表示满电；
设日照系数为E，取值范围[0,1]，0表示没有日照如夜间，1表示日照最强时间段；
设Y为数据采集强度,根据试验分析，Y与V,E的关系用如下数学模型表示：
Y= c1* Vβ+c2* Eγ
一个具体的地质灾害监测预警系统中，经过测量得到的Y，V,E三者之间的关系如图3所示。
则T=c3/Y = c3/(Y1+Y2) ；
c3是期望数据采集间隔时间，即满电且连续晴天的情况下的数据采集间隔时间。c1、c2 、c3参数在设备安装完毕后可通过设备的参数接口设置。一个典型设置为c1=2/3、c2=1/3、c3=10分钟。
由于天气预报每天更新，由此计算出的数据采集间隔时间也可以每天随天气预报的更新而更新。
一个更具体的实现方式为：在地质灾害预警服务器中预先存储全部监测设备的地理位置信息，通常为所处县域信息，例如设置一个设备区域表存储这些信息。
地质灾害预警服务器从设备区域表获取全部设备的地理位置信息，并从气象服务器获取这些地理位置信息未来7天的天气预报；
地质灾害预警服务器根据天气预报计算出各个监测设备未来时间段对应的日照强度 E。
各个监测设备从地质灾害预警服务器读取对应日照强度E后，根据参数c1、β、c2、γ、c3计算数据采集间隔时间。
本发明通过气象预报预测未来太阳能电池供电能力，提前对设备运行频率进行调整，保证设备能连续工作并可持续的处于有效运行状态。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.各个监测终端定时监测电池的存储电量百分比V，并获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据，根据天气预报数据抽取其中的气象日照信息；n为预测天数；
S2.根据气象日照信息，计算该时间段内的平均日照强度E；
E=(α1+α2+...αn)/n，αn为未来第n天天气对应的日照强度；
S3.计算电池电量影响因子Y1,
Y1= c1*Vβ ----①，c1为电池电量权重因子，β为电量影响指数；
计算日照影响因子Y2 ，
Y2 =c2 *Eγ -----②，c2为日照权重因子，γ为日照影响指数；
S4.计算数据采集间隔时间T，
 T =c3 /(Y1+Y2) ----③，c3为期望数据采集时间，T单位为分钟。
2.如权利要求1所述的地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，其特征在于，所述S2步骤中n=7。
3.如权利要求1所述的地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，其特征在于，所述S3步骤中，β=3.5，γ=2.5。
4.如权利要求1所述的地质灾害监测预警系统监测频率调节方法，其特征在于，所述步骤S1中获取监测终端所处区域未来n天的天气预报数据具体为：
在地质灾害预警服务器中预先存储全部监测设备的地理位置信息，并设置设备区域表存储地理位置信息；
地质灾害预警服务器从设备区域表获取全部设备的地理位置信息，并从气象服务器获取这些地理位置信息未来n天的天气预报；
所述步骤S2中，地质灾害预警服务器根据天气预报计算出各个监测设备未来n天对应的平均日照强度 E。
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