CN115271555A - 一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统 - Google Patents

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CN115271555A CN202211178321.1A CN202211178321A CN115271555A CN 115271555 A CN115271555 A CN 115271555A CN 202211178321 A CN202211178321 A CN 202211178321A CN 115271555 A CN115271555 A CN 115271555A
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Abstract

本发明公开一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，应用于信息处理领域；解决的技术问题是信息处理效率低，采用的技术方案是岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，包括：信息采集模块用于通过时域反射法采集岩溶塌陷信息；信息存储模块用于通过Redis缓存数据库存储岩溶塌陷信息；信息处理模块用于对信息采集模块所上传的岩溶塌陷信息分析得到岩溶塌陷应急处理信息，然后根据综合处理算法模型系统化整合得出岩溶塌陷应急处理结果；本发明能够提供预测性、反应性和主动性信息平台系统的安排，采用一种岩溶塌陷应急处置综合处理方法，其完成岩溶塌陷应急处置的寻优分析过程，提高岩溶塌陷信息处理效率和预测精度。

Description

一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统
技术领域
本发明涉及信息处理领域，且更确切地涉及一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统。
背景技术
岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。武汉市所处的地质环境复杂，降雨充沛，加之人类经济工程活动强烈，岩溶地面塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害时而发生，其中岩溶地面塌陷已成为武汉市影响最大、危害性最大的地质灾害类型，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。岩溶探测对切实解决工程难题、指导工程实践、发展岩溶地区工程地质研究理论均有重要的理论和现实意义。
为查清岩溶的空间分布和隐伏情况，除需开展岩溶及岩溶洞穴发育规律的研究外，还应对岩溶塌陷应急处置多要素信息进行综合处理，因此，如何提高岩溶塌陷应急处置信息综合处理的高效率性和高预测性显得尤为重要。然而，现有技术中绝大部分岩溶塌陷系统对岩溶塌陷探测技术进行不断更新优化，在岩溶塌陷应急处置方面比较落后。
发明内容
针对上述问题，本发明公开一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，能够进行网络服务器的部署，实现网络数据的分析与处理。
为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统包括：
信息采集模块，用于通过时域反射法采集岩溶塌陷信息；
信息存储模块，用于通过Redis缓存数据库存储岩溶塌陷信息；
信息处理模块，用于对信息采集模块所上传的岩溶塌陷信息分析得到岩溶塌陷应急处理信息，然后根据综合处理算法模型系统化整合得出岩溶塌陷应急处理结果；
综合预警子系统，用于对岩溶塌陷应急处理结果进行识别，并智能化发出告警信息以数据化方式进行整合输出至数据记录终端模块；
数据记录终端模块，用于备份数据并将告警信息和岩溶塌陷应急处理结果分布到调度管理模块、施工管理模块和值班管理模块；
调度管理模块，用于指挥与调度岩溶塌陷应急处置策略；
施工管理模块，用于配合调度管理模块指挥与调度对岩溶塌陷分配人员进行计划施工；
值班管理模块，用于配合调度管理模块指挥与调度分配人员对岩溶塌陷周围地区进行管控；
其中，信息采集模块与信息存储模块双向连接，信息采集模块单向连接至信息处理模块，信息处理模块单向连接至综合预警子系统，综合预警子系统单向连接至数据记录终端模块，数据记录终端模块与管理模块、施工管理模块、值班管理模块相互连接。
作为本发明的进一步技术方案，所述综合预警子系统包括岩溶塌陷预警体系，岩溶塌陷预警体系包括：
风险性评价体系，构建用于测量岩溶塌陷的预测性指标体系，所述风险性评价体系包括易损性评估指标模块、易发性评估指标模块和时间尺度指标模块；易损性评估指标模块包括灾损敏感因子和抗损因子，易发性评估指标模块包括岩土特征因子和水动力因子，时间尺度指标模块包括降水季节模块和降水强度模块；
地下水数值模拟体系，构建用于测量岩溶塌陷的地下水流动情况，通过仿真模拟的拟合校正地下水数值，得到水动力条件预测参数范围；
塌陷要素监测体系，构建用于岩溶塌陷的地质和地层检测结果，综合预警子系统进行塌陷动力条件监测得出检测地下水位及其变化速率，综合预警子系统进行坍塌前兆监测得出水位异常和水质异常现象。
作为本发明的进一步技术方案，所述综合预警子系统包括防治预案模块，防治预案模块分为组成应急机构、定期上报预警信息系统、高风险区域紧急避让系统和高易损区地面积水排水系统。
作为本发明的进一步技术方案，所述综合预警子系统的岩溶塌陷预警体系包括长期预警体系和短期预警体系，长期预警体系包括风险性评价体系和地下水数值模拟体系中的预测性指标体系，短期预警体系包括塌陷要素监测体系中的预测性指标体系。
作为本发明的进一步技术方案，所述综合预警子系统的防治预案模块兼容处理长期预警体系和短期预警体系的预测性指标体系。
作为本发明的进一步技术方案，所述岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统通过岩溶塌陷空间定位分布函数计算岩溶塌陷应急信息，空间定位分布函数如公式（1）所示：
Figure 50681DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式（1）中，F表示空间定位分布函数，N表示岩溶塌陷应急处置信息数量，i表示岩溶 塌陷应急处置信息序数，X(f)表示岩溶塌陷的空间定位参数，
Figure 309624DEST_PATH_IMAGE002
表示岩溶塌陷空间定位误 差范围，f表示岩溶塌陷应急处置信息；岩溶塌陷的空间定位参数X(f)如公式（2）所示：
Figure 516483DEST_PATH_IMAGE003
（2）
式（2）中，T表示岩溶塌陷空间定位周期，j表示定位岩溶塌陷应急处置信息占用系数；根据岩溶塌陷的空间定位参数X(f)和岩溶塌陷空间定位分布函数F进行岩溶塌陷应急处置信息筛选，利用SLAM算法的规则，对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪，如公式（3）所示：
Figure 394440DEST_PATH_IMAGE004
（3）
式（3）中，P g 表示岩溶塌陷空间内所有定位点的运动状态，g表示岩溶塌陷空间内所有定位点；为了岩溶塌陷外部环境影响，利用SLAM的环境创建方法对仿真环境下岩溶塌陷应急处置信息进行信息融合，如公式（4）所示：
Figure 448984DEST_PATH_IMAGE005
（4）
式（4）中，R(f)表示岩溶塌陷应急处置信息集合，Q(f)表示仿真环境下岩溶塌陷对外部影响的感知程度，M(f)表示岩溶塌陷外部影响因素；
SLAM的环境创建方法是：在岩溶塌陷地下空间内，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统远程无线控制可移动机器人在岩溶塌陷地下空间中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上创建仿真岩溶塌陷环境；
对综合处理算法模型进行优化，通过加入仿真过程中岩溶塌地层损伤函数，使仿真结果符合真实条件，优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数如公式（5）所示：
Figure 829893DEST_PATH_IMAGE006
（5）
式（5）中，F’表示优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数，S表示优化的仿真环境参数；根据岩溶塌陷应急处置信息的综合处理情况反馈算法实际效果，得到优化后对岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数如公式（6）所示：
Figure 478044DEST_PATH_IMAGE007
（6）
式（6）中，J表示岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数，△f表示与实际岩溶塌陷应急处置信息f之间的区别量，φ表示空间定位相位差；在实际运行条件约束下，对仿真环境下的岩溶塌陷应急处置信息进行运行检测，并对其运行状态进行空间定位跟踪，得到最优岩溶塌陷应急处置信息如公式（7）所示：
Figure 284326DEST_PATH_IMAGE008
（7）
式（7）中，K(W)表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优结果，W表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优参数；最优岩溶塌陷应急处置信息的效果依赖于优化的综合处理算法模型，通过对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪找到岩溶塌陷应急处置信息融合关系，实现岩溶塌陷应急情况的自适应调节处理。
作为本发明的进一步技术方案，所述岩溶塌陷应急处置信息类型包括启动应急机制、组建应急工作机构、开展应急救援、定期公布事件进展。
作为本发明的进一步技术方案，一种岩溶塌陷应急处置信息检索方法，其特征在于：首先进行岩溶塌陷应急处置信息收集，并筛选出岩溶塌陷应急处置信息中的勘查报告与地质图像存储在岩溶塌陷信息存储库中，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统与岩溶塌陷信息存储库数据互通；采用ISA方法对岩溶塌陷应急处置信息进行检索，便于用户识别出岩溶塌陷应急处置进行到岩溶塌陷规划、设计、施工和运行中的哪一个步骤；
其中ISA方法采用词语提取模板将用户提供的岩溶塌陷应急处置信息中的关键词作为模板，并与岩溶塌陷数据库中的词语进行匹配。
本发明有益的积极效果在于：
区别于常规技术，本发明能够提供预测性、反应性和主动性信息平台系统的安排，通过综合预警子系统对岩溶塌陷应急处理结果进行识别，并智能化发出告警信息能够以最小的成本进行工作，采用一种岩溶塌陷应急处置综合处理方法，其完成岩溶塌陷应急处置的寻优分析过程，提高岩溶塌陷信息处理效率和预测精度。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1展示了一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统图；
图2展示了岩溶塌陷预警体系架构图；
图3展示了综合预警子系统的防治预案模块示意图；
图4展示了一种岩溶塌陷应急处置信息检索方法流程图；
图5展示了三种不同方法评估误差对比曲线图；
图6展示了三种不同方法综合处理时间对比曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明；
如图1所示，一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其中信息采集模块用于通过时域反射法采集岩溶塌陷信息；信息存储模块用于通过Redis缓存数据库存储岩溶塌陷信息；信息处理模块用于对信息采集模块所上传的岩溶塌陷信息分析得到岩溶塌陷应急处理信息然后根据综合处理算法模型系统化整合得出岩溶塌陷应急处理结果；综合预警子系统用于对岩溶塌陷应急处理结果进行识别，并智能化发出告警信息以数据化方式进行整合输出至数据记录终端模块；数据记录终端模块用于备份数据并将告警信息和岩溶塌陷应急处理结果分布到调度管理模块、施工管理模块和值班管理模块；调度管理模块用于指挥与调度岩溶塌陷应急处置策略；施工管理模块用于配合调度管理模块指挥与调度对岩溶塌陷分配人员进行计划施工；值班管理模块用于配合调度管理模块指挥与调度分配人员对岩溶塌陷周围地区进行管控。
在具体实施例中，时域反射法是雷达探测技术的一种应用，早期主要应用于通讯行业中，用来检测通信电缆的断点位置，因此又称为“电缆探测仪”。 它使用时域反射计来表征和定位岩溶塌陷空间，在反射模式中时域反射计测量作为频率函数的反射系数。可把该反射系数看成是入射电压和反射电压的传递函数。反变换将反射系数转换为时间函数（激冲响应）。可用该反射系数与输入阶跃或脉冲的卷积计算阶跃和激冲响应。在传输模式中。网络分析仪测量作为频率函数的二端口器件的传递函数。反变换将该传递函数转换为二端口器件的激冲响应。用该激冲响应与输入阶跃或脉冲的卷积计算阶跃和激冲响应。时域反射法测量沿导体的反射。为了测量这些反射，时域反射法会将入射信号传输到导体上并监听其反射。如果导体具有均匀的阻抗并且被正确端接，那么将没有反射，并且剩余的入射信号将通过终端在远端被吸收。相反，如果存在阻抗变化，则一些入射信号将被反射回源。时域反射法原则上类似于雷达。除此之外，时域反射法在岩土工程中的另一个应用是确定土壤含水量。这可以通过将时域反射法放置在不同的土壤层中并测量降水开始时间和时域反射法表明土壤含水量增加的时间来完成。时域反射法的深度（d）是已知因子，另一个是水滴到达该深度所花费的时间；因此可以确定水渗透速度（v），这是评估最佳管理实践在减少雨水地表径流方面的有效性的好方法。
在具体实施例中，redis是一个key-value存储系统。和Memcached类似，它支持存储的value类型相对更多，包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set--有序集合)和hash（哈希类型）。这些岩溶塌陷应急处置信息类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作，而且这些操作都是原子性的。在此基础上，redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样，为了保证效率，岩溶塌陷应急处置信息都是缓存在内存中。区别的是redis会周期性的把更新的岩溶塌陷应急处置信息写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。此外，Redis是一个高性能的key-value岩溶塌陷应急处置信息库，能够缓存岩溶塌陷应急处置信息，redis的出现，很大程度补偿了memcached这类key/value存储的不足，在部 分场合可以对关系岩溶塌陷应急处置信息库起到很好的补充作用。它提供了Java，C/C++，C#，PHP，JavaScript，Perl，Object-C，Python，Ruby，Erlang等客户端，使用很方便。Redis支持主从同步，岩溶塌陷应急处置信息可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步，从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。存盘可以有意无意的对岩溶塌陷应急处置信息进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制，使得从岩溶塌陷应急处置信息库在任何地方同步树时，可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。同步对读取操作的可扩展性和岩溶塌陷应急处置信息冗余很有帮助。
在具体实施例中，信息采集模块与信息存储模块双向连接，信息采集模块单向连接至信息处理模块，信息处理模块单向连接至综合预警子系统，综合预警子系统单向连接至数据记录终端模块，数据记录终端模块与管理模块、施工管理模块、值班管理模块相互连接。
在具体实施例中，如图2所示，所述综合预警子系统包括岩溶塌陷预警体系，岩溶塌陷预警体系包括：
（1）风险性评价体系，构建用于测量岩溶塌陷的预测性指标体系，包括易损性评估指标模块、易发性评估指标模块和时间尺度指标模块；易损性评估指标模块包括灾损敏感因子和抗损因子，易发性评估指标模块包括岩土特征因子和水动力因子，时间尺度指标模块包括降水季节模块和降水强度模块；
（2）地下水数值模拟体系，构建用于测量岩溶塌陷的地下水流动情况，通过仿真模拟的拟合校正地下水数值，得到水动力条件预测参数范围；
（3）塌陷要素监测体系，构建用于岩溶塌陷的地质和地层检测结果，综合预警子系统进行塌陷动力条件监测得出检测地下水位及其变化速率，综合预警子系统进行坍塌前兆监测得出水位异常和水质异常现象。
在具体实施例中，如图3所示，所述综合预警子系统包括防治预案模块，防治预案模块分为组成应急机构、定期上报预警信息系统、高风险区域紧急避让系统和高易损区地面积水排水系统四种情况。系统优化整合不同来源的监测网络和数据，采用地下水动态监测资源最优配置方案，首次建立多源数据融合的地下水动态监测网络，从根本上解决了监测工作多头管理、监测资源共享困难、监测数据利用率低的弊端。基于岩溶塌陷精细化监测技术，在岩溶塌陷高风险地区，建成首个高精度、高频率、多指标的岩溶塌陷精细化综合监测网络，为溶塌陷监测、预警、防控提供了重要支撑。
在具体实施例中，基于岩溶塌陷精细化监测技术和风险评价方法，首次建立了括长期预警体系和短期预警体系的岩溶塌陷综合预警模型，长期预警体系包括风险性评价体系和地下水数值模拟体系中的预测性指标体系，短期预警体系包括塌陷要素监测体系中的预测性指标体系。中长期预警体系主要基于塌陷险情预报及灾情评估的地下水数值模型，预报时间6-12个月；短期预警体系主要基于重点地段地下水位变幅、地下水位变化速率等要素精细化监测网络，预报时间 1-30 天，填补了岩溶塌陷多指标评价预警研究的空白。综合预警子系统的防治预案模块兼容处理长期预警体系和短期预警体系的预测性指标体系。
在具体实施例中，岩溶塌陷应急预警响应对应岩溶塌陷应急风险预警级别，分为：红色预警响应（Ⅰ级）、橙色预警响应（Ⅱ级）、黄色预警响应（Ⅲ级）、蓝色预警响应（Ⅳ级）四个响应等级。
（1）Ⅰ级预警响应
当岩溶塌陷应急风险预警为红色预警时，预警区进入紧急预防状态。
（2）Ⅱ级预警响应
当岩溶塌陷应急风险预警为橙色预警时，预警区上一层预警单位能够根据监控中心岩溶塌陷应急风险预警，从上一层单位或者系统启动预警。
（3）Ⅲ级预警响应
当岩溶塌陷应急风险预警为黄色预警时，为更危急一步的预警响应监控中心。
（4）Ⅳ级预警响应
当岩溶塌陷应急风险预警为蓝色预警时，各区域内的单位以手机短信方式向岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统发出预警信息。
在具体实施例中，一种岩溶塌陷应急处置综合处理方法，其特征在于：岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统根据岩溶塌陷的地质定位结果进行计算机辅助控制，在仿真环境下建立岩溶塌陷应急处置信息的综合处理算法模型，从而完成岩溶塌陷应急处置的寻优分析过程。大多数实际的问题基本上都是多分类的情况，目前所使用的多分类有一对一组合： 通过构造 k(k-1) / 2 个对 k 个类别的岩溶塌陷应急处置信息进行分类；一对多组合： 对于每一个与其它的类别进行建模，得出 k 个分类函数对类别进行分类；全局优化：构建可以进行多类样本分类的决策模型，根据时域反射法得到岩溶塌陷空间定位分布函数如公式（1）所示：
Figure 583589DEST_PATH_IMAGE009
（1）
式（1）中，F表示空间定位分布函数，N表示岩溶塌陷应急处置信息数量，i表示岩溶 塌陷应急处置信息序数，X(f)表示岩溶塌陷的空间定位参数，
Figure 856438DEST_PATH_IMAGE010
表示岩溶塌陷空间定位误差 范围，f表示岩溶塌陷应急处置信息；岩溶塌陷的空间定位参数X(f)如公式（2）所示：
Figure 850939DEST_PATH_IMAGE003
（2）
式（2）中，T表示岩溶塌陷空间定位周期，j表示定位岩溶塌陷应急处置信息占用系数；根据岩溶塌陷的空间定位参数X(f)和岩溶塌陷空间定位分布函数F进行岩溶塌陷应急处置信息筛选，利用即时定位与地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）算法的规则，对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪，如公式（3）所示：
Figure 87011DEST_PATH_IMAGE004
（3）
式（3）中，P g 表示岩溶塌陷空间内所有定位点的运动状态，g表示岩溶塌陷空间内所有定位点；为了岩溶塌陷外部环境影响，利用SLAM的环境创建方法对仿真环境下岩溶塌陷应急处置信息进行信息融合，本文选取的数据融合模型是一个单向顺序的融合模型。它的实现过程是先对监测仪器有没有接收到信息进行检测，然后将接收到的信息根据对应的监测目标相关联， 利用实际收到信号与监测的目标之间的相关性进行相关转化，再利用信息融合中的估计理论对目标真实状态进行估计，进而利用相关融合理论对数据进行组合，得到最终结果。如公式（4）所示：
Figure 116147DEST_PATH_IMAGE005
（4）
式（4）中，R(f)表示岩溶塌陷应急处置信息集合，Q(f)表示仿真环境下岩溶塌陷对外部影响的感知程度，M(f)表示岩溶塌陷外部影响因素，SLAM的环境创建方法是：在岩溶塌陷地下空间内，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统远程无线控制可移动机器人在岩溶塌陷地下空间中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上创建仿真岩溶塌陷环境。
在具体实施例中，信息融合的数据处理结构主要有分布式融合结构和集中式融合结构2种。分布式数据融合是现在各子系统的局部滤波器对各自的数据进行处理，将各自获取到的最优估计值，然送至融合中心计算出最终结果。集中式数据融合是所有监测到的数据都传输到中心处理器， 在中心处理器统一对数据进行处理。对综合处理算法模型进行优化，通过加入仿真过程中岩溶塌地层损伤函数，使仿真结果符合真实条件，优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数如公式（5）所示：
Figure 91056DEST_PATH_IMAGE006
（5）
式（5）中，F’表示优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数，S表示优化的仿真环境参数；根据岩溶塌陷应急处置信息的综合处理情况反馈算法实际效果，得到优化后对岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数如公式（6）所示：
Figure 697486DEST_PATH_IMAGE007
（6）
式（6）中，J表示岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数，△f表示与实际岩溶塌陷应急处置信息f之间的区别量，φ表示空间定位相位差；在实际运行条件约束下，对仿真环境下的岩溶塌陷应急处置信息进行运行检测，并对其运行状态进行空间定位跟踪，得到最优岩溶塌陷应急处置信息如公式（7）所示：
Figure 111150DEST_PATH_IMAGE008
（7）
式（7）中，K(W)表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优结果，W表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优参数；最优岩溶塌陷应急处置信息的效果依赖于优化的综合处理算法模型，通过对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪找到岩溶塌陷应急处置信息融合关系，实现岩溶塌陷应急情况的自适应调节处理。
在具体实施例中，如图4所示，一种岩溶塌陷应急处置信息检索方法，首先进行岩溶塌陷应急处置信息收集，所述岩溶塌陷应急处置信息类型包括启动应急机制、组建应急工作机构、开展应急救援、定期公布事件进展。之后，筛选出岩溶塌陷应急处置信息中的勘查报告与地质图像存储在岩溶塌陷信息存储库中，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统与岩溶塌陷信息存储库数据互通；采用信息源检索（Information sourceretrieval，ISA）方法对岩溶塌陷应急处置信息进行检索，便于用户识别出岩溶塌陷应急处置进行到岩溶塌陷规划、设计、施工和运行中的哪一个步骤。其中ISA方法采用词语提取模板将用户提供的岩溶塌陷应急处置信息中的关键词作为模板，并与岩溶塌陷数据库中的词语进行匹配。本实施例总结了采集的数据，如调查报告和地理地图系统，将采集的数据数字化输入地质信息库，将电力工程中设计的规划、设计、施工和运行信息输入地质信息管理系统，并通过系统平台将地质信息库和地质信息管理系统连接起来，提供信息浏览和信息检索服务。通过信息检索，可以为每个部门/项目阶段（包括规划、设计、施工和运行等）提供更准确的数据信息的共享。本发明有利于岩土工程技术人员根据实际需要从大量零星和分散的地质历史数据中识别、筛选和输入代表性和有效的多源岩溶塌陷应急处置信息，构建具有综合可视化地图系统的二维数据库，使岩溶塌陷应急处置信息层次清晰、内容丰富、集中显示、一目了然。
在具体实施例中，本发明进行对比实验验证所发明的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统的实用性与有效性，本发明在计算机实验室构建服务器平台，使用的硬件环境Intel E7500+64G内存+320G硬盘+千兆以太网卡+千兆局域网，对比参照物为故障树分析法（方案一）与高维随机矩阵分析法（方案二），并且针对三种方案的误差进行对比，根据大数据挖掘技术得到岩溶塌陷不同区域内的岩溶塌陷应急处置信息如表1所示：
表1岩溶塌陷应急处置信息
Figure 604580DEST_PATH_IMAGE011
为验证本发明预测误差率的大小，通过计算误差结果得出三种方法预测精度对比曲线图如图5所示，从图中可以看出本发明对岩溶塌陷评估误差最低，最大误差不到5%，而另外两种方案误差都达到7.5%；而且随着输入数据的增加本发明方法逐渐趋向稳定，另外两种方法则会持续增加。
为进一步验证本发明在处理效率方面上的优势，本文根据三种不同方法的数据分析时长进行对比，计算的结果呈现在坐标图中，即三种不同评估方法数据分析时长对比如图6所示。分析三种方法处理时间对比图，可以发现本发明在所用时间最高只有60ms，而另外两种评估方法都要超过70ms，而且随数据量的增加，本发明时长增加速率也要小于另外两种评估方法，这无疑表明本设计的优越性和数据分析的快速性。综上所述，本发明评估方法数据分析更快，误差更小，性能明显优于另外两种方法，证实了本发明系统的可行性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变；例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围；因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述系统包括：
信息采集模块，用于通过时域反射法采集岩溶塌陷信息；
信息存储模块，用于通过Redis缓存数据库存储岩溶塌陷信息；
信息处理模块，用于对信息采集模块所上传的岩溶塌陷信息进行分析，得到岩溶塌陷应急处理信息，然后根据综合处理算法模型系统化整合得出岩溶塌陷应急处理结果；
综合预警子系统，用于对岩溶塌陷应急处理结果进行识别，并智能化发出告警信息以数据化方式进行整合输出至数据记录终端模块；
数据记录终端模块，用于备份数据并将告警信息和岩溶塌陷应急处理结果分布到调度管理模块、施工管理模块和值班管理模块；
调度管理模块，用于指挥与调度岩溶塌陷应急处置策略；
施工管理模块，用于配合调度管理模块指挥与调度对岩溶塌陷分配人员进行计划施工；
值班管理模块，用于配合调度管理模块指挥与调度分配人员对岩溶塌陷周围地区进行管控；
其中，信息采集模块与信息存储模块双向连接，信息采集模块单向连接至信息处理模块，信息处理模块单向连接至综合预警子系统，综合预警子系统单向连接至数据记录终端模块，数据记录终端模块与管理模块、施工管理模块、值班管理模块相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述综合预警子系统包括岩溶塌陷预警体系，岩溶塌陷预警体系包括：
风险性评价体系，构建用于测量岩溶塌陷的预测性指标体系，所述风险性评价体系包括易损性评估指标模块、易发性评估指标模块和时间尺度指标模块；易损性评估指标模块包括灾损敏感因子和抗损因子，易发性评估指标模块包括岩土特征因子和水动力因子，时间尺度指标模块包括降水季节模块和降水强度模块；
地下水数值模拟体系，构建用于测量岩溶塌陷的地下水流动情况，通过仿真模拟的拟合校正地下水数值，得到水动力条件预测参数范围；
塌陷要素监测体系，构建用于岩溶塌陷的地质和地层检测结果，综合预警子系统进行塌陷动力条件监测得出检测地下水位及其变化速率，综合预警子系统进行坍塌前兆监测得出水位异常和水质异常现象。
3.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述综合预警子系统包括防治预案模块，防治预案模块分为组成应急机构、定期上报预警信息系统、高风险区域紧急避让系统和高易损区地面积水排水系统。
4.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述综合预警子系统的岩溶塌陷预警体系包括长期预警体系和短期预警体系，长期预警体系包括风险性评价体系和地下水数值模拟体系中的预测性指标体系，短期预警体系包括塌陷要素监测体系中的预测性指标体系。
5.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述综合预警子系统的防治预案模块兼容处理长期预警体系和短期预警体系的预测性指标体系。
6.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统通过岩溶塌陷空间定位分布函数计算岩溶塌陷应急信息，空间定位分布函数如公式（1）所示：
Figure 784771DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式（1）中，F表示空间定位分布函数，N表示岩溶塌陷应急处置信息数量，i表示岩溶塌陷 应急处置信息序数，X(f)表示岩溶塌陷的空间定位参数，
Figure 488914DEST_PATH_IMAGE002
表示岩溶塌陷空间定位误差范 围，f表示岩溶塌陷应急处置信息；岩溶塌陷的空间定位参数X(f)如公式（2）所示：
Figure 799810DEST_PATH_IMAGE003
（2）
式（2）中，T表示岩溶塌陷空间定位周期，j表示定位岩溶塌陷应急处置信息占用系数；根据岩溶塌陷的空间定位参数X(f)和岩溶塌陷空间定位分布函数F进行岩溶塌陷应急处置信息筛选，利用SLAM算法的规则，对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪，如公式（3）所示：
Figure 335964DEST_PATH_IMAGE004
（3）
式（3）中，P g 表示岩溶塌陷空间内所有定位点的运动状态，g表示岩溶塌陷空间内所有定位点；为了岩溶塌陷外部环境影响，利用SLAM的环境创建方法对仿真环境下岩溶塌陷应急处置信息进行信息融合，如公式（4）所示：
Figure 602867DEST_PATH_IMAGE005
（4）
式（4）中，R(f)表示岩溶塌陷应急处置信息集合，Q(f)表示仿真环境下岩溶塌陷对外部影响的感知程度，M(f)表示岩溶塌陷外部影响因素；
SLAM的环境创建方法是：在岩溶塌陷地下空间内，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统远程无线控制可移动机器人在岩溶塌陷地下空间中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上创建仿真岩溶塌陷环境；
对综合处理算法模型进行优化，通过加入仿真过程中岩溶塌地层损伤函数，使仿真结果符合真实条件，优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数如公式（5）所示：
Figure 956488DEST_PATH_IMAGE006
（5）
式（5）中，F’表示优化后的岩溶塌陷空间定位分布函数，S表示优化的仿真环境参数；根据岩溶塌陷应急处置信息的综合处理情况反馈算法实际效果，得到优化后对岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数如公式（6）所示：
Figure 364466DEST_PATH_IMAGE007
（6）
式（6）中，J表示岩溶塌陷应急处置信息综合处理函数，△f表示与实际岩溶塌陷应急处置信息f之间的区别量，φ表示空间定位相位差；在实际运行条件约束下，对仿真环境下的岩溶塌陷应急处置信息进行运行检测，并对其运行状态进行空间定位跟踪，得到最优岩溶塌陷应急处置信息如公式（7）所示：
Figure 251782DEST_PATH_IMAGE008
（7）
式（7）中，K(W)表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优结果，W表示最优岩溶塌陷应急处置信息寻优参数；最优岩溶塌陷应急处置信息的效果依赖于优化的综合处理算法模型，通过对岩溶塌陷空间内所有定位点运动状态进行跟踪找到岩溶塌陷应急处置信息融合关系，实现岩溶塌陷应急情况的自适应调节处理。
7.根据权利要求6所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：所述岩溶塌陷应急处置信息类型包括启动应急机制信息、组建应急工作机构信息、开展应急救援和信息和定期公布事件进展信息。
8.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统，其特征在于：首先进行岩溶塌陷应急处置信息收集，并筛选出岩溶塌陷应急处置信息中的勘查报告与地质图像存储在岩溶塌陷信息存储库中，岩溶塌陷应急处置多要素综合处理的信息平台系统与岩溶塌陷信息存储库数据互通；采用ISA方法对岩溶塌陷应急处置信息进行检索，便于用户识别出岩溶塌陷应急处置进行到岩溶塌陷规划、设计、施工和运行中的哪一个步骤；
其中ISA方法采用词语提取模板将用户提供的岩溶塌陷应急处置信息中的关键词作为模板，并与岩溶塌陷数据库中的词语进行匹配。
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