CN1189761C

CN1189761C - 灾害预警系统

Info

Publication number: CN1189761C
Application number: CNB011243570A
Authority: CN
Inventors: 刘格非
Original assignee: Instrument Instrument Engineering Co Ltd Cheng
Current assignee: Instrument Instrument Engineering Co Ltd Cheng
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: CN1399146A

Abstract

本发明是关于一种灾害预警系统，尤其关于一种即时土石流灾害预警系统。本发明综合多种环境数据测量元件，在多个观测现场分别设置现场监控装置以控制测量元件，并且在远端设置一主监控装置以控制各观测现场的现场监控装置及测量元件。利用通讯及网络技术将测量元件所测得的数据及影像由现场监控装置传送至主监控装置，并且更进一步将测得的数据直接传送至多个专责单位，以加速救灾的工作。

Description

灾害预警系统

技术领域

本发明是关于一种灾害预警系统，尤其关于一种即时土石流灾害预警系统。

背景技术

灾害的发生原因很多，且大多数属于复杂的机制。以土石流灾害为例，从单一石头颗粒运动开始，到发生大规模的土石流动行为，这其中的力学机制有许多部分到目前仍停留在学理探讨的阶段。因此土石流的预报必须结合多种不同的信息，再加上力学与统计，才可能得到较高百分比的预报成功率。换句话说，将所有已开发、正在研究中、或是将来有可能研发的设备综合成一套灾害监控系统是目前极重要的工作。

美国地调所(USGS)在圣海伦火山(Mt.St.Hellen)地区结合地声、红外线、航照、水压系统形成一火山土石流监测系统。意大利利用地声、摄影机、与超声波结合的系统来监测土石流。日本京都大学防灾研究所在泽田教授所负责的观测所更是将多种仪器综合并试用于同一地点。这些单位在土石流的监测技术上往往有领先的发展。

然而，上述监测方式仍有许多缺点待改进。首先，上述监测方式均由一远端监测站来监测设置于观测区的仪器，但位于远端监测站的人员并不能控制观测区的仪器。也就是说，远端监测站的人员并不能改变数据的传输动作(例如暂时停止某一数据的传输，或是加速某一数据的传输速度等等)。另外，当远端监测站的人员需要察看观测区某一方位的情况时，亦无法由远端控制摄影机的方向。再者，远端监测站的人员也无法由远端控制仪器的启动与关闭，亦无法进行数据的筛选。

其次，网络传输数据的技术也是待解决的课题。灾害发生的地区多半通讯不良，如何在这些通讯不良的地区有效地进行数据与影像传输，也是目前研究的重点。

为此，有必要提供一种具有远端遥控功能的灾害预警系统，并能有效地利用通讯与网络技术，提供即时的灾害预警，以便更有效率地进行救灾工作。

发明内容

本发明的灾害预警系统在观测区设置多种环境数据测量元件及影像撷取元件，并于各观测现场分别设置现场监控装置以控制测量元件及影像撷取元件。本发明的灾害预警系统在远端设置一主监控装置以控制各观测现场的现场监控装置，同时利用最新的通讯与网络技术将测量元件及影像撷取元件所测得的数据及影像由现场监控装置传送至远端的主监控装置。本发明的灾害预警系统可更进一步将测得的数据直接传送至多个专责单位，以加速救灾的工作。

为了避免灾区的电力供应发生问题，本发明的灾害预警系统可进一步包含一不间断电源系统(UPS)，设置于观测现场，以确保各测量元件与现场监控装置能有效运作。另外，本发明可还包含一存储装置，设置于观测现场，与现场监控装置连接，供暂存环境数据。若观测现场的通讯不幸中断，则日后可调阅储存于存储装置中的环境数据以进行研究。

附图说明

图1为本发明的灾害预警系统第一实施例构成示意图。

图2为本发明的灾害预警系统第二实施例构成示意图。

具体实施方式

请参考图1。图1为本发明的灾害预警系统第一实施例构成示意图。本发明的灾害预警系统第一实施例包含多种不同的测量元件A_nk、现场监控装置B_n、主监控装置C、通讯网络D、影像撷取元件E_n、专责单位F_m、存储装置G_n、以及不间断电源系统UPS_n。如图1，本发明的灾害预警系统在多个观测现场分别设置多种不同的测量元件A_nk。当本发明的灾害预警系统用于土石流预警时，测量元件A_nk的实施例是包含雨量计、土压计、水压计、超音波计、地声计、液位计、地下水电导度计、电磁波计、区域雨量计、振动计、拉索、倾斜仪、水位计、流速计、以及加速计等等。本发明另在多个观测现场分别设置一影像撷取元件E_n。由于影像的传输速度与传输由测量元件A_nk所取得的环境数据数据的速度比较起来慢许多倍，因此在本发明的实施例中，将影像与环境数据数据分开传输，且必要时可选择仅传送环境数据数据而牺牲部分影像的传送。

根据本发明的第一实施例，设置在各观测现场的测量元件A_nk以及影像撷取元件E_n均分别与各观测现场的现场监控装置B_n连接。现场监控装置B_n是用以接收各测量元件A_nk所得到的环境数据数据以及影像撷取元件E_n所撷取的影像，并依据主监控元件C所发出的指令控制各测量元件A_nk以及影像撷取元件E_n，例如改变数据传输速度或传输动作、改变影像撷取元件E_n的影像撷取方向、启动或关闭某一特定测量元件A_nk、或是筛选数据等等。

如图1，本发明的灾害预警系统在远端设有一主监控装置C，其中主监控装置C的地理位置实质上是可移动的。换句话说，相关人员可通过主监控装置C，在任何一个远端位置(或现场位置)监控现场监控装置B_n。主监控装置C用以下达上述指令给现场监控装置B_n，接收现场监控装置B_n所传来的原始环境数据数据及影像，并根据环境数据配合理论分析及判断各现场的环境情况。其中，本发明的目的之一是将各测量元件A_nk的原始环境数据数据记录下来，而不是记录经过分析计算的后的结果。也就是说，由现场监控装置B_n传送至主监控装置C的数据是为由测量元件A_nk所得到的原始环境数据数据，而不是经过理论分析的结果。因为由测量元件A_nk所得的环境数据数据在监测与预警的过程中，可以有许多不同的用途与解读方法，亦可与各种不同的理论配合；因此，主监控装置C在收到数据数据之后，可以选择不同的算法及理论来进行灾害评估，进而刺激不同测量元件A_nn以及不同理论的比较与利用发展。

现场监控装置B_n以及主监控装置C之间是以一通讯网络D沟通。通讯网络D可为有线通讯网络及无线通讯网络，其中无线通讯网络可为卫星通讯网络或移动电话通讯网络，亦可为任何其它可能的通讯网络。以移动电话网络为例，在本发明的一具体实施例中，主监控装置C是架设在一便携式计算机(portable computer)上，由于现今技术的便携式计算机具有八个输入/输出端口(port)，因此可外接八只移动电话；其中七只可负责七个观测现场的影像传输(因影像传输的速度较慢)，另外一只则负责由七个观测现场的现场监控装置B_n接收数据数据，以及将由主监控装置C发出的控制指令传送至现场监控装置B_n。如欲监测八个以上的观测现场，则可利用两台便携式计算机联机，或是利用其它的通讯网络D做为通讯媒介。未来便携式计算机将会具备更多输入/输出端口，因此可依照使用需求外接更多只移动电话，以扩大通讯网络。

在天候状况不佳又极偏远的观测现场，通讯条件通常亦不佳。因此在本发明的一具体实施例中，移动电话网络采用多家电讯系统连接的模式，若某一电讯系统不通，则本发明会自动寻找另一家电讯系统。若出现全区移动电话断讯的情况，则将数据数据及指令改由备用无线电传输。根据目前的技术，本发明的影像传输最快可达到一秒传送一张影像的速度(9600b/s)，影像分辨率可达400×300，而这些限制均将随移动电话通讯网络的进步而改进。若采用卫星通讯网络则几乎没有传输限制，但设置成本及运转成本均将提高。

如图1，本发明的主监控装置C另与多个专责单位F_m连接。专责单位F_m包含政府单位、救灾单位、以及学术单位等等。当由现场监控装置B_n接收到的数据数据及影像经由主监控装置C计算判断后，即将结果传送至各相关专责单位F_m。由于救灾工作需耗费许多社会资源，因此在什么样的灾害情况下要调动什么样的救灾人员及机具，除了要根据灾害的严重性来判断以外，亦需结合现场的特性如地形、行政支援、人口分布、产业结构等，并配合政治、经济、法律等考虑。因此，本发明将各专责单位F_m与主监控装置C连接，以便各专责单位F_m能随时接收到灾难现场的最新状况，并下达适合的救灾指示给救灾单位。本发明的特征之一在于，利用通讯及网络技术，各专责单位F_m的地理位置亦不需固定。也就是说，主监控装置C可通过通讯网络联络具有固定地理位置以及不具固定地理位置(移动中)的专责单位F_m，以加速救灾工作。

请再参考图1。本发明在各个观测现场分别配置有不间断电源系统UPS_n。当观测现场因灾害发生而断电时，不间断电源系统即立刻触发发电机，使发电机继续供电，确保测量元件A_nk、影像撷取元件E_n、以及现场监控装置B_n正常且持续地运作。

如图1，本发明在各观测现场还可设置一存储装置G_n，分别与各个现场监控装置B_n连接。若通讯网络D突然中断导致影像或环境数据数据暂时无法传送至主监控装置C，则存储装置G_n可将环境数据数据或影像暂时储存，待通讯网络D重新运作时，可将影像或环境数据数据由观测现场的存储装置G_n取回。

请参考图2。图2为本发明的灾害预警系统第二实施例构成示意图。本发明的灾害预警系统第二实施例与第一实施例大致相同，亦包含多种不同的测量元件A_nk、现场监控装置B_n、通讯网络D、影像撷取元件E_n、专责单位F_m、存储装置G_n、以及不间断电源系统UPS_n。各元件的功能与连结关系是与第一实施例相似，在此不再赘述。唯一不同之处是通讯网络D直接沟通多个现场监控装置B_n以及专责单位F_m，而不通过主监控装置。在本发明的第二实施例中，通讯网络D包含会议交谈(conference)的功能，现场监控装置B_n可同时传递同一数据至多个专责单位F_m，并且多个专责单位F_m可同时直接监控各现场监控装置B_n。换句话说，原本归属于主监控装置(图1的C)的控制权力及功能在本实施例中直接由专责单位F_m按照其不同的专业来分工合作。各个专责单位F_m可依照其权限的高低给予密码，而观测现场的测量元件A_nk仅根据密码权限最高的专责单位F_m所下达的指令来执行测量动作。本发明的第二实施例更进一步省略了主监控元件(图1的C)与专责单位F_m之间的沟通时间，并有效提高救灾的效率。同样地，在本发明的灾害预警系统第二实施例中，各专责单位F_m的地理位置亦不需固定。也就是说，主监控装置C可通过通讯网络联络具有固定地理位置以及不具固定地理位置(移动中)的专责单位F_m，以加速救灾工作。

以上较佳具体实施例的详述是用以更加清楚地描述本发明的特征与精神，而非用以限制本发明的范畴。举例来说，本发明较佳实施例应用于土石流灾害的预警。当应用于土石流灾害预警时，本发明的测量元件A_nk可包含接触式测量元件(拉索、水压计、土压计、倾斜仪、水位计、流速计、加速计等)，间接测量元件(雨量测量仪、地下水导电度测量仪等)，以及遥测元件(卫星、航照、影像撷取、电磁波测量仪、地声测量仪等)。但本发明的灾害预警系统并非限于土石流灾害的预警，可使用的测量元件A_nk亦非限于上述。另外，本发明所采用的通讯网络D虽然在上面以较佳实施例作了详述，但并非仅限于上述的移动电话通讯网络或卫星通讯网络。任何实现本发明的目的或利用本发明的精神的通讯网络D均为本发明所意图保护的范围。因此，本发明的权利要求的范围范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，并涵盖所有可能均等的改变以及具均等性的安排。

Claims

1.一种灾害预警系统，供测量一现场的至少一环境数据，并综合该环境数据以做为救灾及防灾的判断，该机动性灾害预警系统包含：

至少一测量元件，设置于该现场；

一现场监控装置，设置于该现场，与该测量元件连接，供控制该测量元件并接收该测量元件所测得的该环境数据；

一主监控装置，供控制该现场监控装置，接收该现场监控装置的该环境数据，并根据该环境数据分析及判断该现场的一环境情况；以及

一通信网络，提供该现场监控元件与该主监控元件间的一双向通信。

2.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，还包括：

一影像撷取元件，设置于该现场，与该现场监控装置连接。

3.如权利要求2所述的灾害预警系统，其中，还包括：

一不间断电源系统，设置于该现场，并与该测量元件、该影像撷取元件、以及该现场监控装置连接。

4.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该灾害预警系统是一土石流预警系统。

5.如权利要求4所述的灾害预警系统，其中，该测量元件是选自由雨量计、土压计、水压计、超音波计、地声计、液位计、地下水电导度计、电磁波计、区域雨量计、振动计、拉索、倾斜仪、水位计、流速计、以及加速计所组成的群组。

6.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该通信网络是一无线通信网络。

7.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该通信网络是一有线通信网络。

8.如权利要求6所述的灾害预警系统，其中，该无线通信网络是一卫星通信网络。

9.如权利要求6所述的灾害预警系统，其中，该无线通信网络是一移动电话网络。

10.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该主监控装置是与一救灾单位连接。

11.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该主监控装置与一学术单位连接。

12.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该主监控装置与一政府单位连接。

13.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，还包括：

一存储装置，设置于该现场，与该现场监控装置连接，供暂存该环境数据。

14.如权利要求1所述的灾害预警系统，其中，该主监控装置的地理位置是实质上可移动的。

15.一种灾害预警系统，供测量一现场的至少一环境数据，并综合该环境数据以做为救灾及防灾的判断，该灾害预警系统包含：

至少一测量元件，设置于该现场；

一现场监控装置，设置于该现场，与该测量元件连接，供控制该测量元件并接收该测量元件所测得的该环境数据；以及

一通信网络，提供该现场监控装置与多个专责单位间的一双向通信。

16.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，还包括：

一影像撷取元件，设置于该现场，与该现场监控装置连接。

17.如权利要求16所述的灾害预警系统，其中，还包括：

一不间断电源系统(UPS)，设置于该现场，并与该测量元件、该影像撷取元件、以及该现场监控装置连接。

18.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该灾害预警系统是一土石流预警系统。

19.如权利要求18所述的灾害预警系统，其中，该测量元件是选自由雨量计、土压计、水压计、超音波计、地声计、液位计、地下水电导度计、电磁波计、区域雨量计、振动计、拉索、倾斜仪、水位计、流速计、以及加速计所组成的群组。

20.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该通信网络是一无线通信网络。

21.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该通信网络是一有线通信网络。

22.如权利要求20所述的灾害预警系统，其中，该无线通信网络是一卫星通信网络。

23.如权利要求20所述的灾害预警系统，其中，该无线通信网络是一移动电话网络。

24.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该多个专责单位是选自由救灾单位、学术单位、以及政府单位所组成的群组。

25.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，还包括：

26.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该主监控装置的地理位置是实质上可移动。

27.如权利要求15所述的灾害预警系统，其中，该多个专责单位的地理位置是实质上可移动。