CN115577939A - 基于水安全的城市防汛调度指挥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于水安全的城市防汛调度指挥系统，属于城市水安全和防汛调度领域，解决了城市水安全问题不能实时掌控和预警，以及对安全事件处置不能全程监控的问题；数据采集模块对当前城市的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据进行实时采集，数据处理模块对实时监测数据进行整合清洗、存储和通过仿真模拟预测模型进行雨量和水位预测；防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏显示预警信息和监测点位置信息，并声光报警；结合GIS技术，以及根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发；任务执行人员通过防汛移动端接收预警信息，并参考既定应急预案，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查。
Description
技术领域
本发明属于城市水安全和防汛调度领域，具体是基于水安全的城市防汛调度指挥系统。
背景技术
随着城市的迅速发展，人们的生活越来越便利，但雨季或气候异常所引起的城市水安全问题给相关部门的工作带来了巨大的压力，同时因强降雨引发的河水决堤、道路积水、交通堵塞、桥梁建筑损毁等，对人们的生命财产安全造成了严重威胁。
目前，针对城市水安全问题，相关部门加强了城市排水基础设施的建设，但对于城市水情，如城市所有河道水位和地道桥、低洼路段等积水水位并不能完全掌握，使得可能对人民群众造成影响的水安全问题不能实时掌控和预警，以及对安全事件处置不能全过程监控。
为此，本发明提出了基于水安全的城市防汛调度指挥系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于水安全的城市防汛调度指挥系统，该基于水安全的城市防汛调度指挥系统解决了城市水安全问题不能实时掌控和预警，以及对安全事件处置不能全程监控的问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于水安全的城市防汛调度指挥系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、防汛调度指挥后台以及防汛移动端；
所述数据采集模块用于对当前城市各个区域的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据进行实时采集，并发送至数据处理模块；
所述数据处理模块通过数据处理引擎对接收到的实时监测数据进行整合清洗，通过数据库对整合清洗后的数据进行存储，并通过预警分析单元中的仿真模拟预测模型对数据库中的实时监测数据进行分析处理，通过计算当前监测点的平均降雨量和对应位置的河道/积涝点水位上升速率预测未来时间的雨量、对应位置的河道/积涝点水位,并与以往监测数据测算的雨量阈值、河道水位阈值以及积涝点水位阈值比较，若其中一项预测数据大于等于对应阈值，则预警分析单元将发送雨量预警信息、对应位置河道预警信息或对应位置积涝点预警信息至防汛调度指挥后台和防汛移动端；
所述防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏显示预警信息和监测点位置信息，并通过声光报警器进行声光报警；结合GIS技术，根据预警信息所包含的监测点GPS定位信息与调度人员的实时位置信息，并根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发，并实时监控任务执行人员的位置信息、事件上报信息和事件上报时间；
任务执行人员通过防汛移动端接收到预警信息，并参考既定的应急预案，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查。
进一步地，根据当前城市的河道和积涝点的分布情况，将当前城市划分为多个防汛监测区域，每个防汛监测区域均设置有城市雨量站，并根据以往防汛信息将多个防汛监测区域进行分类标记，包括重点监测点和普通监测点。
进一步地，所述数据采集模块包括雨量监测装置和水位监测装置，各个监测点的城市雨量站均设置有雨量监测装置，所述雨量监测装置用于对相应城市雨量站的雨量进行实时监测，各个监测点的河道或积涝点均设置有水位监测装置，所述水位监测装置用于对相应监测点的河道或积涝点的水位进行监测。
进一步地，所述雨量监测装置和水位监测装置均设置有通信装置和GPS定位装置，所述通信装置将获取的实时监测数据以及GPS定位装置的定位信息通过物联网通信技术，进行加密和协议转换，通过网关发送至数据处理模块。
进一步地，数据处理引擎对获取的经过网络端口解密的实时监测数据进行处理，包括数据完整性校验，隔离不合法数据以及筛选过滤不良数据，将其中不规范但符合要求的数据进行整理和清洗，最终将数据存储于数据库中。
进一步地，仿真模拟预测模型根据对应监测点区域的地势、各个水流交汇点以及排水管网的分布情况进行精确模拟，其中各个水流交汇点为河道和积涝点。
进一步地，日常巡检任务包括固定巡检路线，任务执行人员根据任务路线或监测点定位信息，进行安全隐患排查、设备检查以及物资检查，并根据需要进行实时上报。
进一步地，当事件处理完成后，任务执行人员通过防汛移动端进行结束任务操作；在结束任务之前，防汛调度指挥后台将根据既定流程和任务执行人员的路线轨迹、执行耗时以及结果上传信息，自动判定任务是否已经执行完毕。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过数据采集模块对设置在城市内对应监测点的城市雨量站的雨量监测装置和城市河道或积涝点的水位监测装置的监测数据进行采集，并将实时监测数据和监测装置的GPS实时定位信息通过通信装置和物联网通信技术加密和协议转化，通过网关传输至数据处理模块；使得相关人员能够实时掌握城市内对应监测点的对应河道或积涝点水位数据，做到实时防控。
2、数据处理模块将接收到的实时监测数据进行解密，并通过数据处理引擎对实时监测数据进行清洗和整理，通过数据库对整合后的数据进行存储，预警分析单元通过将数据库中的监测数据输入至根据相应监测点区域的具体空间信息所建立的仿真模拟预测模型，并根据以往经验监测数据的测算获取对应雨量阈值、对应位置河道水位阈值以及对应积涝点水位阈值，通过计算当前实时雨量的降雨强度、对应位置河道水位上升速率以及对应位置积涝点水位上升速率，对未来时间的雨量和对应水位进行预测，若其中任意一项数值大于等于对应阈值，则预警分析单元发送当前监测点的雨量预警信息、对应位置的河道水位预警信息以及对应位置的积涝点水位预警信息至防汛调度指挥后台和防汛移动端；使得城市内水安全问题能够实时预警，从而能够实时防控。
3、防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏显示预警信息和对应的监测位置，声光报警器进行声光报警；结合GIS技术，以及根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发；任务执行人员通过防汛移动端接收到预警信息，并参考既定的应急原，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查；任务执行人员在执行过程中，根据防汛移动端下发的固定巡检路线或位置信息进行移动，任务执行人员可随时通过防汛移动端与防汛调度指挥后台进行事件上报与沟通，同时防汛调度指挥大屏实时显示任务执行人员的位置信息、事件上报信息和事件上报时间，并根据既定流程和任务执行人员的路线轨迹、执行耗时以及结果上传信息，自动判定任务是否执行完毕，实现了城市防汛调度指挥预警信息实时掌控，事件处理形成闭环，形成了高效的城市水安全管理方法，使得城市水安全管理更加高效。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于水安全的城市防汛调度指挥系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、防汛调度指挥后台以及防汛移动端；
在本申请中，所述数据采集模块用于对当前城市各个区域的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据进行实时采集，并将获取的对应区域的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据发送至数据处理模块；
其中，根据当前城市的河道和积涝点的分布情况，将当前城市划分为多个防汛监测区域，每个防汛监测区域均设置有城市雨量站，并根据以往防汛信息将多个防汛监测区域进行分类标记，包括重点监测点和普通监测点；所述数据采集模块包括雨量监测装置和水位监测装置，各个监测点的城市雨量站均设置有雨量监测装置，所述雨量监测装置用于对相应城市雨量站的雨量进行实时监测，各个监测点的河道或积涝点均设置有水位监测装置，所述水位监测装置用于对相应监测点的河道或积涝点的水位进行监测；
另外，所述雨量监测装置和水位监测装置均设置有通信装置和GPS定位装置，所述通信装置将获取的实时监测数据以及GPS定位装置的定位信息通过物联网通信技术，进行加密和协议转换，通过网关发送至数据处理模块；
在本申请中，所述数据处理模块用于对接收到的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据进行分析处理，所述数据处理模块包括数据处理引擎、数据库以及预测分析单元；具体地，所述数据处理模块的处理过程如下：
步骤S1：数据处理引擎对获取的经过网络端口解密的实时监测数据进行处理，包括数据完整性校验，隔离不合法数据以及筛选过滤不良数据，将其中不规范但符合要求的数据进行整理和清洗，最终将数据存储于数据库中；
步骤S2：预测分析单元发送数据提取信号至数据库，数据库将实时获取的监测数据发送至预测分析单元；
步骤S3：预测分析单元将获取的实时监测数据输入至根据对应监测点的具体空间信息所建立的仿真模拟预测模型，其中仿真模拟预测模型根据对应监测点区域的地势、各个水流交汇点以及排水管网的分布情况进行精确模拟，其中各个水流交汇点可以为河道和积涝点，通过以往经验监测数据的测算获取当前监测点的雨量阈值、河道水位阈值以及积涝点水位阈值；
步骤S4：将实时雨量标记为Yi，将河道实时水位标记为Hj，将积涝点实时水位标记为Lk，其中i表示当前监测点区域的不同城市雨量站的位置编号，j表示当前监测点区域的不同河道的位置编号，以及k表示当前监测点区域的不同积涝点的位置编号,i、j和k均为大于等于1的正整数；
根据当前实时监测数据，获取到单位时间t2-t1内平均降雨强度VYi＝(Yit2-Yit1)/(t2-t1)，并获取到单位时间内平均河道水位上升速率VHj＝(Hjt2-Hjt1)/(t2-t1)和积涝点水位上升速率VLk＝(Lkt2-Lkt1)/(t2-t1)，其中t2-t1的单位时间极小；
根据时间的连续性，根据气象台的未来降雨时间，预测未来时间的雨量以及对应位置的河道水位和对应位置的积涝点水位；将未来时间的雨量以及对应位置的河道水位和对应位置的积涝点水位与对应阈值比较；若其中任意一项数值大于等于对应阈值，则预测分析单元发送当前监测点的雨量预警信息、对应位置的河道水位预警信息或者对应位置的积涝点水位预警信息至防汛调度指挥后台和防汛移动端；
在本申请中，所述防汛调度指挥后台接收到预警信息后，通过防汛调度指挥大屏自动显示预警信息和对应的监测位置，声光报警器进行声光报警；
防汛调度指挥后台结合GIS技术，根据预警信息所包含的监测点GPS定位信息与调度人员的实时位置信息，并根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发，其中任务下发包括日常巡检、安全事件处置以及物资盘查等；其中日常巡检任务包括固定巡检路线，任务执行人员可根据任务路线或监测点定位信息，进行安全隐患排查、设备检查、物资检查等，并可根据需要进行实时上报；
任务执行人员通过防汛移动端，获取数据处理模块发送的预警信息，并参考既定的应急预案，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查等；其中，任务执行人员佩戴GPS定位装置，与防汛调度指挥后台连接，通过防汛调度指挥后台的防汛调度指挥大屏可显示任务执行人员的实时位置信息，若任务执行人员需要上报任务执行进度或遇到发情况，可随时通过防汛移动端进行事件上报，防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏实时查看任务执行人员上报的事件信息和上报事件时间，防汛调度指挥后台工作人员可通过后台通话装置对任务执行人员进行实时远程喊话；当事件处理完成后，任务执行人员通过防汛移动端进行结束任务操作，另外，在结束任务之前，防汛调度指挥后台将根据既定流程和任务执行人员的路线轨迹、执行耗时以及结果上传信息，自动判定任务是否已经执行完毕。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：本发明通过数据采集模块对设置在城市内对应监测点的城市雨量站的雨量监测装置和城市河道或积涝点的水位监测装置的监测数据进行采集，并将实时监测数据和监测装置的GPS实时定位信息通过通信装置和物联网通信技术加密和协议转化，通过网关传输至数据处理模块；数据处理模块将接收到的实时监测数据进行解密，并通过数据处理引擎对实时监测数据进行清洗和整理，通过数据库对整合后的数据进行存储，预警分析单元通过将数据库中的监测数据输入至根据相应监测点区域的具体空间信息所建立的仿真模拟预测模型，并根据以往经验监测数据的测算获取对应雨量阈值、对应位置河道水位阈值以及对应积涝点水位阈值，通过计算当前实时雨量的降雨强度、对应位置河道水位上升速率以及对应位置积涝点水位上升速率，对未来时间的雨量和对应水位进行预测，若其中任意一项数值大于等于对应阈值，则预警分析单元发送当前监测点的雨量预警信息、对应位置的河道水位预警信息以及对应位置的积涝点水位预警信息至防汛调度指挥后台和防汛移动端；其中防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏显示预警信息和对应的监测位置，声光报警器进行声光报警；结合GIS技术，以及根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发；任务执行人员通过防汛移动端接收到预警信息，并参考既定的应急预案，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查；任务执行人员在执行过程中，根据防汛移动端下发的固定巡检路线或位置信息进行移动，任务执行人员可随时通过防汛移动端与防汛调度指挥后台进行事件上报与沟通，同时防汛调度指挥大屏实时显示任务执行人员的位置信息、事件上报信息和事件上报时间，并根据既定流程和任务执行人员的路线轨迹、执行耗时以及结果上传信息，自动判定任务是否执行完毕。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (8)
1.基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据处理模块、防汛调度指挥后台以及防汛移动端；
所述数据采集模块用于对当前城市各个区域的雨量数据、河道水位数据以及积涝点水位数据进行实时采集，并发送至数据处理模块；
所述数据处理模块通过数据处理引擎对接收到的实时监测数据进行整合清洗，通过数据库对整合清洗后的数据进行存储，并通过预警分析单元中的仿真模拟预测模型对数据库中的实时监测数据进行分析处理，通过计算当前监测点的平均降雨量和对应位置的河道/积涝点水位上升速率预测未来时间的雨量、对应位置的河道/积涝点水位,并与以往监测数据测算的雨量阈值、河道水位阈值以及积涝点水位阈值比较，若其中一项预测数据大于等于对应阈值，则预警分析单元将发送雨量预警信息、对应位置河道预警信息或对应位置积涝点预警信息至防汛调度指挥后台和防汛移动端；
所述防汛调度指挥后台通过防汛调度指挥大屏显示预警信息和监测点位置信息，并通过声光报警器进行声光报警；结合GIS技术，根据预警信息所包含的监测点GPS定位信息与调度人员的实时位置信息，并根据既定应急预案对应报警类型和级别自动进行人员调度和任务下发，并实时监控任务执行人员的位置信息、事件上报信息和事件上报时间；
任务执行人员通过防汛移动端接收到预警信息，并参考既定的应急预案，执行下发的任务，进行日常巡检、安全事件处置以及物资盘查。
2.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，根据当前城市的河道和积涝点的分布情况，将当前城市划分为多个防汛监测区域，每个防汛监测区域均设置有城市雨量站，并根据以往防汛信息将多个防汛监测区域进行分类标记，包括重点监测点和普通监测点。
3.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，所述数据采集模块包括雨量监测装置和水位监测装置，各个监测点的城市雨量站均设置有雨量监测装置，所述雨量监测装置用于对相应城市雨量站的雨量进行实时监测，各个监测点的河道或积涝点均设置有水位监测装置，所述水位监测装置用于对相应监测点的河道或积涝点的水位进行监测。
4.根据权利要求3所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，所述雨量监测装置和水位监测装置均设置有通信装置和GPS定位装置，所述通信装置将获取的实时监测数据以及GPS定位装置的定位信息通过物联网通信技术，进行加密和协议转换，通过网关发送至数据处理模块。
5.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，数据处理引擎对获取的经过网络端口解密的实时监测数据进行处理，包括数据完整性校验，隔离不合法数据以及筛选过滤不良数据，将其中不规范但符合要求的数据进行整理和清洗，最终将数据存储于数据库中。
6.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，仿真模拟预测模型根据对应监测点区域的地势、各个水流交汇点以及排水管网的分布情况进行精确模拟，其中各个水流交汇点为河道和积涝点。
7.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，日常巡检任务包括固定巡检路线，任务执行人员根据任务路线或监测点定位信息，进行安全隐患排查、设备检查以及物资检查，并根据需要进行实时上报。
8.根据权利要求1所述的基于水安全的城市防汛调度指挥系统，其特征在于，当事件处理完成后，任务执行人员通过防汛移动端进行结束任务操作；在结束任务之前，防汛调度指挥后台将根据既定流程和任务执行人员的路线轨迹、执行耗时以及结果上传信息，自动判定任务是否已经执行完毕。
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2022
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