CN114814995B - 一种城市内涝的预警方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市内涝的预警方法及装置。其中方法包括，通过在城市内均匀安插雨量收集器，检测城市的降水量；利用城市河流湖泊段水量的增量减去周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段的水量影响值得到城市的真实排水量；利用降水量、排水量与城市积累水量三者的关系，得出城市不同时刻所积累的水量并计算出单位时间间隔积累水量的增量，通过积累水量的增量与零的大小来判定数据是否异常；实时监测城市的水位并分级设置预警阈值线，通过比对实时水位与预警阈值线的关系，以及此时数据是否发生异常做出相应的预警。本发明将城市积水量的监测结合水位分级预警，对发生相应情况时进行预警，尽可能减少了人员的伤亡和民众的财产损失。

Description

一种城市内涝的预警方法及装置

技术领域

本发明涉及雨量监测技术领域，特别是涉及一种城市内涝的预警方法及装置。

背景技术

目前各地突发的洪涝灾害特别多，特别是大城市内涝，不仅会影响经济，而且会给更多人的财产甚至生命造成威胁。现在市场上监测雨量异常数据的方法就是在平台上设置雨量计监测数据阈值，超过阈值则认为雨量达到了异常状态就开始进行预警等通知操作，但只根据阈值会导致雨量在超短时间内急速增加时无法达到提前预警，等到达到阈值时再组织群众疏散已经来不及了。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在城市水位到达危险阈值线之前，如何监测城市积累降水量急剧增加的数据异常，并根据异常及时预留时间做出相应的预警和补救措施的问题

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种城市内涝的预警方法，包括：将城市区域按照预设网格面积均匀的网格化，在每个网格中心设置带有监测雨量传感器的雨水收集器，每隔单位时间，监测雨水收集器收集的降水量，通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量；

城市通过排水系统将降水排到城市的河流湖泊，利用单位时间城市河流湖泊段水量的增加值与周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值的差值，来表征单位时间城市的真实排水量；

通过城市降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，得出城市不同时刻的积累水量，并计算出每间隔单位时间城市积累水量的增量，通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常；

设置城市的实时水位的第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线，并且，相邻预警阈值线设定预设高度差值；

实时监测城市的实时水位，比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间的降水增量是否异常，做出相应的预警。

优选的，所述通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量，具体为：

通过每个雨水收集器的有效截面积和城市内雨水收集器的个数，得出城市雨水收集器总有效面积；

通过城市内雨水收集器的总有效面积和城市的总面积，得出雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例；

根据城市雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例，以及城市内雨水收集器所收集的降水量，得出城市的降水量。

优选的，通过城市河流湖泊段水位的升高与城市河流湖泊段面积的乘积计算城市河流湖泊段水量的增加值。

优选的，城市河流湖泊水位由城市河流湖泊所在的降水量、城市排水量，以及周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值共同决定，具体为：

城市河流湖泊所在位置单位时间降水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

城市单位时间排到河流湖泊内的水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

周边城市单位时间对城市河段水量影响值越大，表示水位上升越快，越小则水位上升越慢，其中，影响值为正数则表示周边城市的水流向城市内，使得城市河流湖泊水位上升，影响值为负数则表示城市内的水流向周边城市，使得城市河流湖泊水位下降。

优选的，所述通过在城市内的河流湖泊设置传感器，以及城市与周边城市边界处设置流量传感器，每间隔相同时间，监测一次城市的河流湖泊水位，具体为：

选取一个参考点作为零水位点；

在城市河流湖泊段沿水流方向按第一预设间距均匀安插水位传感器；

通过水位传感器获取城市河流湖泊段的平均水位。

优选的，获取所述周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值，具体步骤为：

在河流湖泊上游段和城市河流湖泊段交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第一平均速度和方向；

在河流湖泊下游段和城市河流湖泊段交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第二平均速度和方向；

根据城市河流湖泊上游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第一平均速度和方向，计算出上游段对城市河流湖泊段的影响水量；

根据城市河流湖泊下游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第二平均速度和方向，计算出下游段对城市河流湖泊段的影响水量；

通过上游段对城市河流湖泊段的影响水量和下游段对城市河流湖泊段的影响水量，计算出周边城市对城市河段的水量影响值。

优选的，所述城市降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，具体为：城市积累水量等于城市降水量减去城市排水量。

优选的，所述通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常，具体为：

当城市积累水量增量大于零时，表示城市积累的水量在增加，判定为异常数据；

当城市积累水量增量等于零时，表示城市积累的水量维持现有水平，不增加也不减少，判定为正常数据；

当城市积累水量增量小于零时，表示城市积累的水量在降低，判定为正常数据。

优选的，所述比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间城市积累水量的增量是否异常，做出相应的预警，具体包括：

当实时水位达到第一预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第一预警信号；

当实时水位达到第二预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第二预警信号；

当实时水位达到第三预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第三预警信号。

第二方面，本发明还提供了一种城市内涝的预警装置，用于实现第一方面所述的城市内涝的预警方法，所述装置包括：

至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的城市内涝的预警方法。

第三方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的城市内涝的预警方法。

本发明利用自然体系城市的降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，得到不同时刻城市的积累水量；结合单位时间城市积累水量增量的异常数据值，以及城市实时水位与分级预警阈值线的比对，并做出相应的预警。本发明通过设定多级的预警阈值，为民众的转移和救灾预留准备的时间，尽可能的挽救不必要的人员伤亡以及财产损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图2是本发明实施例提供的城市区均匀网格化示意图；

图3是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法的分级预警阈值线设置示意；

图4是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图5是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图6是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图7是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图8是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警方法流程图；

图9是本发明实施例提供的一种城市内涝的预警装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种城市内涝的预警方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤101：将城市区域按照预设网格面积均匀的网格化，在每个网格中心设置带有监测雨量传感器的雨水收集器，每隔单位时间，监测雨水收集器收集的降水量，通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量。

通常而言，城市的不同区域的同一时刻的降水均匀性是不一样的，也就是说城市的不同地方降水会存在差异，若只对某一个区域进行监测雨量，必然会造成雨量的监测不准。本发明实施例优选的将城市区域按照预设的面积进行均匀的网格化，如图2所示，每个网格中心设置带有监测雨量的传感器的雨水装置，使得设置的雨水收集器能均匀分布在城市内，尽可能的使得测量的数据准确；网格可以理解为一个方形面积区域，每个小的网格面积可以根据需要进行调整。城市的降雨量的计算或测量是允许存在一定的误差的，本发明实施例将雨水收集器设置在网格中心位置，但在实际操作的过程中，特别是网格中心不方便设置雨量收集器时，可以适当便宜中心位置少许距离进行设置。并且，为了测量的误差尽可能的少，本发明实施例网格内的雨水收集器都是一样的，也就是说雨水收集器接收雨水的有效截面积相同，通过雨水收集器的数目、有效总截面积所占城市总面积的比例，以及雨水收集器收集的雨水总量得出城市的降水量。

步骤102：城市通过排水系统将降水排到城市的河流湖泊，利用单位时间城市河流湖泊段水量的增加值与周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值的差值，来表征单位时间城市的真实排水量。

城市的排水量通常需要利用传感器监测城市内各处的排水管道，然后采用累加的形式计算出城市的排水量。随着城市的建设，城市的排水管路数量和分布也在发生变化，使得监测排水管路的传感器也需要进行布置，使得实施起来非常困难。城市通过排水系统和地下水系统将降水排到城市的河流湖泊，然后通过城市内的河流湖泊段将降水输送到城市外面的河流湖泊段。本发明实施例利用城市河流湖泊段的水量增长与周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段的水量影响值的差值来表征城市的真实排水量。值的说明的是，城市排除的一部分水存储在城市地下水系统，另一部分水排到了城市的河流湖泊。当城市的地下水系统饱和时，城市的水就会漫出地面形成积水。本发明实施例只关注城市发生淹水时，并且，此时城市内的雨量还在继续积累的异常情况。此时，地下水系统已经饱和，通过地下水系统将城市内的水输送到城市的河流湖泊中。值得说明的一点是，本发明实施例在实际实施的过程中，将河流湖泊分开进行研究，将河流和湖泊量方面对相应监测数据的影响进行叠加，由于城市内的河流和湖泊采用相同的方法进行研究，本发明实施例将河流和湖泊合并在一起写成河流湖泊进行阐述，避免了阐述的重复冗余。

步骤103：通过城市降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，得出城市不同时刻的积累水量，并计算出每间隔单位时间城市积累水量的增量，通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常。

降水的来向和去向遵循物质的守恒定律，城市降雨的积累量等于城市的降水量减去排水量。通常情况下，城市降雨的积累量还应该减去城市土壤所吸收的降雨。城市发生淹水时，地下水系统以及土壤所能吸收的水分已经达到饱和，此时监测城市的排水量完全可以忽略城市内土壤吸收的水分。通过实时监测城市区域的降水量和对应时刻城市的排水量，然后利用城市降水量、排水量和城市积累水量三者的关系，可以得出各个时刻城市内积累的水量值。当城市积累水量达到预警阈值，并且此时城市的积累水量还存在上涨的趋势，此时需要进行预警，组织群众进行撤离。城市积累水量是否上涨可以间隔相同时间的降水增量来表征。相同时间内城市积累水量的增量为正值表示城市积累的水量还在增多，此时城市的淹水情况更加严重，判定降水数据为异常数据，应做好防范工作；当城市积累水量的增量为负值时，表示城市的淹水情况得到缓解，此时判定降水数据为正常数据；当积累水量的增量为零时，表示城市内的积水量会维持在现有的情况，既不增加也不减少。

步骤104：设置城市的实时水位的第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线，并且，相邻预警阈值线设定预设高度差值。

城市的天气瞬息万变，降水数据是否异常是很难认为控制的。当降水数据发生异常时，可能城市内积累的水量很小，此时不需要进行预警。为了保障城市财产安全，根据城市淹水的高度，对城市设置实时水位的预警阈值线。通常在城市中心或平均海拔处设置带有刻度的水位柱，通过水位柱的刻度读出城市的平均实时水位。本发明实施例将城市的水位预警阈值进行分级处理，如图3所示，优选的设置第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线，并且相邻预警阈值线设定预设高度差值。当城市内的实时水位达到相应的预警阈值，并且判定此时城市积累水量为异常值时，做出相应的预警。

步骤105：实时监测城市的实时水位，比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间的降水增量是否异常，做出相应的预警。

比对实时水位与预警阈值线的大小实际通过观测实时水位是否达到相应的阈值线来实现的。城市积累水量的增长是需要时间进行积累的，设置三级预警阈值线，可以给民众撤离留下缓冲的时间，减少人员伤亡和不必要的财产损失。

本发明实施例排除了地下水系统以及土壤吸收水分对城市积累水量的影响，对城市开始积累水量时进行研究，利用自然体系城市的降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，得到不同时刻城市的积累水量；再减去周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水流的，最终计算出不同时刻城市的真实积累水量；并根据间隔时间异常数据值的标记，判定城市积累的水量是在增加还是减少(异常表示城市积累水量在增加，反正则减少)，然后结合城市实时水位所到达相应预设的预警阈值线，进行相应的预警。除此之外，本发明通过设定多级的预警阈值，进行不同的多级预警，为民众的转移和救灾预留准备的时间，尽可能的挽救不必要的人员伤亡以及财产损失。

接下来针对本发明实施例的细节作进一步的阐述说明，所述通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量，如图4所示，具体为：

步骤201：通过每个雨水收集器的有效截面积和城市内雨水收集器的个数，得出城市雨水收集器总有效面积。

城市内不同区域的降水情况是不相同的，通过均匀设置的雨水收集器可以预测出城市的降水量。雨水收集器的有效面积表示雨水收集器水平方向能接收降雨的截面积，每个雨水收集器的有效面积乘以雨水收集器的数目就可以得出雨水收集器的总有效面积。

步骤202：通过城市内雨水收集器的总有效面积和城市的总面积，得出雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例。

城市的面积可以很容易通过现有的卫星数据获得，利用雨水收集器的总有效面积除以城市整体面积，可以得出雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例。

步骤203：根据城市雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例，以及城市内雨水收集器所收集的降水量，得出城市的降水量。

由于雨水收集器均匀的分布在城市中，利用雨水采样的方法，监测雨水收集器所收集的雨水，获取雨水收集器的各时刻收集的雨水总量，再利用面积占比，得到城市各时刻对应的降水量。此时，城市的降水量等于雨水收集器收集的雨水量除以雨水收集器总有效面积占城市面积的比例。值的说明的一点是，在计算各时刻城市积累水量的时候，需要选取一个参考点，例如选取城市开始出现积累水量时作为零参考点。各时刻的积累水量实际是相应时刻的积累水量与零参考点积累水量的差值，参考点的选取影响本发明的测量计数，但本发明比对的是相同间隔时间内降水量的增量值，以及实时水位和阈值线的关系，都与零参考点的选取无关。

进一步的，本发明通过城市河流湖泊段水位的升高与城市河流湖泊段面积的乘积计算城市河流湖泊段水量的增加值。

其中，本发明城市内的河流湖泊段面积可以很容易进行测量，可以使用卫星或相应的测量设备精确得到城市的河流湖泊段面积。通过在水流的方向设置水位传感器，计算出单位时间所上涨的水位高度。通过上涨的水位高度乘以城市河流湖泊段的面积，可以得出城市河流湖泊段水量的增加值。

进一步的，城市河流湖泊水位由城市河流湖泊所在的降水量、城市排水量，以及周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值共同决定，具体为：

城市河流湖泊所在位置单位时间降水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

城市单位时间排到河流湖泊内的水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

周边城市单位时间对城市河段水量影响值越大，表示水位上升越快，越小则水位上升越慢，其中，影响值为正数则表示周边城市的水流向城市内，使得城市河流湖泊水位上升，影响值为负数则表示城市内的水流向周边城市，使得城市河流湖泊水位下降。

城市河流湖泊水量的增量主要受三方面影响：城市河流湖泊段降水、周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水位的影响，以及城市排到城市河流湖泊段的水量。城市河流湖泊段降水，以及城市对城市河流湖泊的排水量与城市河流湖泊降水的增量成正比，城市河流湖泊段水位的增量主要取决于周边城市排到城市河流湖泊段的水量决定。要想计算出城市真实排到城市河流湖泊段的水量需要知道三个方面影响的具体水量为多少；其中，通过雨水收集器间接得出的城市降水量也包含城市河流湖泊段降水，在城市降水量与河流湖泊排水量的差值过程中刚好相互抵消；此时只需要计算出周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值就可计算出城市的排水量。

进一步的，所述通过在城市内的河流湖泊设置传感器，以及城市与周边城市边界处设置流量传感器，每间隔相同时间，监测一次城市的河流湖泊水位，如图5所示，具体为：

步骤301：选取一个参考点作为零水位点。

步骤302：在城市河流湖泊段沿水流方向按第一预设间距均匀安插水位传感器。

步骤303：通过水位传感器获取城市河流湖泊段的平均水位。

其中，对于水位测量而言，选取不同的零水位参考点，水位的测量值不同，可以根据实际情况选取零水位参考点，保证所有的水位传感器在相同的零水位参考点下进行测量，本发明实施例实际只需要测量单位时间内水位的增量(可以为负)，通过单位时间的水位增量，可以计算出单位时间内城市河流湖泊段增加的水量，值得说明的是，保证所有的水位传感器在相同的零水位参考点下进行测量。相邻传感器间隔第一预设间距，从理论上讲传感器安插得越密集，预设间距越短，测量的平均水位越准确，在误差允许的范围内，可以根据实际需求调整第一预设间距。通过传感器集群测量出城市河流湖泊段的平均水位。此时城市河流湖泊段的平均水位为相对于选定的零参考水位点的平均水位。

进一步的，所述监测周边城市河流湖泊对城市河流湖泊水量的影响值，如图6所示，具体步骤为：

步骤401：在交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第一平均速度和方向。

河流湖泊上游段和城市河流湖泊段交界处的水流方向决定城市河流湖泊段的水量是增加还是减少；当水流方向为上游指向城市河流湖泊时，表示城市河流湖泊的水量增加，反之则减少。

步骤402：在河流湖泊下游段和城市河流湖泊段交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第二平均速度和方向。

河流湖泊下游段和城市河流湖泊段交界处的水流方向决定城市河流湖泊段的水量是增加还是减少；当水流方向为下游指向城市河流湖泊时，表示城市河流湖泊的水量增加，反之则减少。

步骤403：根据城市河流湖泊上游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第一平均速度和方向，计算出上游段对城市河流湖泊段的影响水量。

此时上游段与城市河流湖泊段单位时间的影响水量为第一平均速度乘以截面的截面积。

步骤404：根据城市河流湖泊下游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第二平均速度和方向，计算出下游段对城市河流湖泊段的影响水量。

此时下游段与城市河流湖泊段单位时间的影响水量为第二平均速度乘以截面的截面积。

步骤405：通过上游段对城市河流湖泊段的影响水量和下游段对城市河流湖泊段的影响水量，计算出周边城市对城市河段的水量影响值。

将上游段和下游段对城市河流湖泊段单位时间的影响值相加得到影响城市河流湖泊段水量的影响值。通过城市单位时间平均水位的增量乘以城市河流湖泊的面积，得出城市河流湖泊段单位时间的内增加的水量，再利用单位时间内增加水量减去单位时间的影响值，得出单位时间城市排到城市河流湖泊段的水量；最后通过单位时间城市的降水量减去单位时间城市排到城市河流湖泊段的水量得到城市单位时间的积累降水量。

本发明实施例在进行监测周边城市河流湖泊对城市河流湖泊水量的影响值时，只需要考虑城市边界处之间发生的水量交换。水沿水流的方向移动，城市河流湖泊段的截面无论是否为规则图像，都可以根据淹水之前进行测量出；可以测量不同高度对应的截面面积函数，当淹水时不同水位可以对应相应的高度直接通过相应的函数关系，得出相应水位对应截面面积，再通过设置的流量传感器，测量出截面的平均流速。通过平均流速、相应水位对应的截面积以及水的密度计算出界面处单位时间水量的影响值。值得说明一点的是，可能会出现河流湖泊在城市内，不流经其它城市，此时周边城市对城市河段的水量影响值为零；也可能河流湖泊的开源或末端在城市内，此时只有上游或下游，也可能是城市河流湖泊段只是整条河流湖泊的中间的一段，此时存在上下游。

进一步的，所述通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常，如图7所示，具体为：

步骤501：当城市积累水量增量大于零时，表示城市积累的水量在增加，判定为异常数据。

步骤502：当城市积累水量增量等于零时，表示城市积累的水量维持现有水平，不增加也不减少，判定为正常数据。

步骤503：当城市积累水量增量小于零时，表示城市积累的水量在降低，判定为正常数据。

值得说明的是，积累水量增量判定步骤之间没有先后顺序，城市积累水量仅与零进行比较；当城市积累水量的增量为零时，表示此时积累水量既不增加也不减少，此时通常可以采取观望的状态，可以将此时的数据判定为正常数据；由于实际情况的复杂性，积累水量的增量是一个动态的变化，当城市实时测量水位达到第三预警阈值线时，若此时积累水量的增量为零，为了避免接下来的可能会发生的水灾，也可以进行预警提示。

进一步的，所述比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间城市积累水量的增量是否异常，做出相应的预警，如图8所示，具体包括：

步骤601：当实时水位达到第一预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第一预警信号；

步骤602：当实时水位达到第二预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第二预警信号；

步骤603：当实时水位达到第三预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第三预警信号。

本发明的主要通过城市积累降水量的计算来测量出城市雨量异常数据，当雨量出现异常时需要进行预警，防止民众的财产安全收到损失。在实际操作过程中，并不是只要出现城市内水量积累就需要发生预警的。本发明实施例优选的在城市发生淹水时，设置第一预警线、第二预警线和第三预警阈值线。当城市内的实时水位达到第一预警阈值，并且，此时城市的积累水量的增量为异常值时进行预警，警示民众可能会发生水灾；当城市内的实时水位达到第二预警阈值，并且，此时城市的积累水量的增量为异常值时进行预警，可以提醒民众整理重要财物，做好撤离的准备；当城市内的实时水位达到第三预警阈值线，并且，此时城市的积累水量的增量为异常值时进行预警，并组织民众及时撤离。值得说明的是，通常情况下，本发明设置的第一预警线、第二预警线和第三预警阈值线都会比真正水灾的阈值线要低，当城市实时水位越过第一预警线和第二预警线时，通过预警(可以结合航空警报进行预警提示)提醒民众预示可能会发生的水灾。

本发明通过雨量异常情况的监测结合水位分级预警阈值的设定，使得发生相应情况时采取不同的措施，尽可能的减少了人员伤亡和民众的财产损失。

实施例2：

如图9所示，是本发明实施例的城市内涝的预警装置的架构示意图。本实施例的城市内涝的预警的装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图9中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1中的城市内涝的预警方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行城市内涝的预警方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的城市内涝的预警方法，例如，执行以上描述的图1-8所示的各个步骤。

值得说明的是，上述器和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市内涝的预警方法，其特征在于，包括：

将城市区域按照预设网格面积均匀的网格化，在每个网格中心设置带有监测雨量传感器的雨水收集器，每隔单位时间，监测雨水收集器收集的降水量，通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量；

城市通过排水系统将降水排到城市的河流湖泊，利用单位时间城市河流湖泊段水量的增加值与周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值的差值，来表征单位时间城市的真实排水量；

通过城市降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，得出城市不同时刻的积累水量，并计算出每间隔单位时间城市积累水量的增量，通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常；

设置城市的实时水位的第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线，并且，相邻预警阈值线设定预设高度差值；

实时监测城市的实时水位，比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间的降水增量是否异常，做出相应的预警。

2.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，所述通过均匀分布的雨水收集器收集的降水量间接获取城市的降水量，具体为：

通过每个雨水收集器的有效截面积和城市内雨水收集器的个数，得出城市雨水收集器总有效面积；

通过城市内雨水收集器的总有效面积和城市的总面积，得出雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例；

根据城市雨水收集器总有效面积所占城市面积的比例，以及城市内雨水收集器所收集的降水量，得出城市的降水量。

3.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，通过城市河流湖泊段水位的升高与城市河流湖泊段面积的乘积计算城市河流湖泊段水量的增加值。

4.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，城市河流湖泊水位由城市河流湖泊所在的降水量、城市排水量，以及周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值共同决定，具体为：

城市河流湖泊所在位置单位时间降水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

城市单位时间排到河流湖泊内的水越多，水位上升越快，越少则水位上升越慢；

周边城市单位时间对城市河段水量影响值越大，表示水位上升越快，越小则水位上升越慢，其中，影响值为正数则表示周边城市的水流向城市内，使得城市河流湖泊水位上升，影响值为负数则表示城市内的水流向周边城市，使得城市河流湖泊水位下降。

5.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，所述通过在城市内的河流湖泊设置传感器，以及城市与周边城市边界处设置流量传感器，每间隔相同时间，监测一次城市的河流湖泊水位，具体为：

选取一个参考点作为零水位点；

在城市河流湖泊段沿水流方向按第一预设间距均匀安插水位传感器；

通过水位传感器获取城市河流湖泊段的平均水位。

6.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，获取所述周边城市河流湖泊段对城市河流湖泊段水量的影响值，具体步骤为：

在河流湖泊上游段和城市河流湖泊段交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第一平均速度和方向；

在河流湖泊下游段和城市河流湖泊段交界处的横截面的水面上按第二预设间距均匀安插流量传感器，并获取水流方向，通过流量传感器得到河流湖泊上游段和城市河流湖泊段水流交界处的第二平均速度和方向；

根据城市河流湖泊上游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第一平均速度和方向，计算出上游段对城市河流湖泊段的影响水量；

根据城市河流湖泊下游段和城市河流湖泊段的平均水位差，测量出截面处水位差所代表的区域面积，通过第二平均速度和方向，计算出下游段对城市河流湖泊段的影响水量；

通过上游段对城市河流湖泊段的影响水量和下游段对城市河流湖泊段的影响水量，计算出周边城市对城市河段的水量影响值。

7.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，所述城市降水量、排水量以及城市积累水量三者的关系，具体为：城市积累水量等于城市降水量减去城市排水量。

8.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，所述通过单位时间城市的积累水量的增量与零的大小判定数据是否异常，具体为：

当城市积累水量增量大于零时，表示城市积累的水量在增加，判定为异常数据；

当城市积累水量增量等于零时，表示城市积累的水量维持现有水平，不增加也不减少，判定为正常数据；

当城市积累水量增量小于零时，表示城市积累的水量在降低，判定为正常数据。

9.根据权利要求1所述的城市内涝的预警方法，其特征在于，所述比对城市的实时水位与第一预警阈值线、第二预警阈值线和第三预警阈值线的大小，以及单位时间城市积累水量的增量是否异常，做出相应的预警，具体包括：

当实时水位达到第一预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第一预警信号；

当实时水位达到第二预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第二预警信号；

当实时水位达到第三预警阈值线时，并且，此时单位时间城市积累水量的增量大于零时，发出第三预警信号。

10.一种城市内涝的预警装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器；

其中，所述至少一个处理器以及所述至少一个存储器相互通信连接，所述至少一个存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明权利要求1-9任一项权利要求所提供的所述城市内涝的预警方法。

Images