CN207924874U - 城市防汛预警预报装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了城市防汛预警预报装置，包括水量检测部件、雷达雨量检测部件、主控模块以及预警模块，水量检测部件设置在城市排水系统中以检测各个排水节点的水量信息，雷达雨量检测部件预测未来降雨信息，主控模块分别与雷达雨量检测部件、水量检测部件连接以接收未来降雨信息以及水量信息并且分析处理，主控模块与预警模块连接以根据处理结果控制预警模块预报汛情，本设计在汛情发生前即可通过预测未来降雨信息分析出汛情，并且通过预警模块进行公布，使得工作人员、市民有足够时间进行反应以及应急处理，大大减少了灾害的影响。

Description

城市防汛预警预报装置

技术领域

本发明涉及灾害预警预报领域，特别是一种应用于城市防汛监控的预警预报装置。

背景技术

近年来随着城市化进程加快，加之极端暴雨天气频发，城市防汛形势严峻，内涝灾害严重，影响人民的生命财产安全。各地市高度重视城市防汛工作，不断加大城市排水防涝设施建设力度，大幅提高城市防涝标准。高标准的防汛工程措施固然重要，但由于缺乏科学有效的主动防汛非工程体系以及相应的预警预报系统，应对处理城市内涝灾害的效率依然低下，其中包括以下几个方面。

(一)缺乏实况监测，信息获取滞后

城市排水防涝设施是一个综合系统，涉及排水管渠、闸门泵站、河湖水系等以及其中的各个排水节点，科学合理的调度指令离不开降雨过程中实时动态监测数据支撑，关键节点的水位、流量，区域的实时降雨及预测降雨数据对于防汛系统综合调度至关重要。

(二)极端天气频发，降雨分布不均

城市热岛效应导致极端暴雨天气频发，存在降雨时间、空间分布不均的特点，历时短、雨峰提前、雨强大造成地表径流迅速形成洪峰，超出管渠过流能力，低洼区域产生内涝。

(三)缺乏预警预报，决策调度被动

城市防汛过程时间紧、任务重，传统方式多依靠巡查上报，再下达处置指令，决策调度被动，效率低下。通过降雨预测、模型计算为核心的预警预报系统可以提前预判汛情，主动防御，提高防汛效率。

(四)内业外业孤立、防汛效率低下

城市防汛离不开外业巡查处置和内业的信息综合分析，传统的防汛模式缺乏内业分析环节，造成防汛过程效率低下。

以往的城市防汛系统，只是单纯地对城市排水系统中的各个排水节点的水位、雨量、水质等进行监控，这些检测都是在出现汛情之后的实时数据，在雨量较大，导致水位升高超过阈值时，预警模块才会发生报警，此时再又各个专家生成应对的应急备案，会产生一定程度的滞后性，对事故处理不够及时，容易造成不良后果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种预测未来降雨信息来提前预警的城市防汛预警预报装置。

本发明采用的技术方案是：

城市防汛预警预报装置，包括：

雷达雨量检测部件，用于预测未来降雨信息；

水量检测部件，设置在城市排水系统中以检测各个排水节点的水量信息；

主控模块，分别与雷达雨量检测部件、水量检测部件连接以接收未来降雨信息以及水量信息；

预警模块，主控模块与预警模块连接以根据未来降雨信息以及水量信息通过预警模块预报汛情。

所述水量检测部件包括若干个分别对应城市排水系统中各个节点以检测各个节点水量信息的水量检测单元以及若干个分别对应各个水量检测单元并且记录该水量检测单元位置信息的水量定位单元，所述主控模块分别与水量检测单元、水量定位单元连接。

所述水量检测单元包括水位检测仪和/或水质检测仪和/或雨量计和/或视频监控器。

所述预警模块包括

图像展示单元，与主控模块连接以显示未来降雨信息以及水量信息；

和/或，

报警单元，与主控模块连接以当水量信息或者未来降雨信息超过预设阀值时进行报警。

还包括第一无线通信模块，第一无线通信模块与主控模块连接以使主控模块与外部的移动设备无线通信连接，主控模块通过第一无线通信模块向移动设备传输信息。

还包括设置在外部车辆上的GPS定位模块、第二无线通信模块以及分别与GPS定位模块、第二无线通信模块连接的处理模块，GPS定位模块用于检测运输车的位置信息，第二无线通信模块与第一无线通信模块配合以使处理模块与主控模块构成无线通信连接。

本发明的有益效果：

本发明城市防汛预警预报装置，水量检测部件设置在城市排水系统中，进而检测各个排水节点的水量信息，雷达雨量检测部件能够对云层等进行检测，从而预测出未来降雨信息，主控模块接收未来降雨信息以及水量信息，并且根据各个排水节点实时的水量信息以及未来降雨信息，判断在未来的降雨量下，各个节点的水量会不会超出预警阀值，主控模块再通过预警模块预报汛情，本设计在汛情发生前即可通过预测未来降雨信息分析出汛情，并且通过预警模块进行公布，使得工作人员、市民有足够时间进行反应以及应急处理，大大减少了灾害的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明防汛预警预报装置的原理图。

图2是本发明防汛预警预报装置的信号处理流程图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本发明城市防汛预警预报装置，包括水量检测部件1、雷达雨量检测部件2、主控模块3以及预警模块4，

水量检测部件1设置在城市排水系统中以检测各个排水节点的水量信息，雷达雨量检测部件2检测云层分布、移动轨迹、移动速度来预测未来降雨信息，主控模块3分别与雷达雨量检测部件2、水量检测部件1连接以接收未来降雨信息以及水量信息并且分析处理，主控模块3与预警模块4连接以根据处理结果控制预警模块4预报汛情。

其中，城市排水系统中的各个排水节点基本由管网节点、河湖节点、泵站闸门节点、易涝节点等几种类型组成，管网节点包括排水管网关键汇流点、地势低洼区域干管节点、临近河湖的关键节点等等；

河湖节点包括河道湖泊堤岸低洼区域、容易对上游排水管道造成顶托的区域点；

泵站闸门节点包括闸门前后、泵站前池等影响调控调度的关键点位；

易涝节点包括立交桥、下凹涵洞、低洼路段。

此类节点均可设置水量检测部件1，水量检测部件1包括若干个分别对应城市排水系统中各个节点以检测各个节点水量信息的水量检测单元11以及若干个分别对应各个水量检测单元11并且记录该水量检测单元11位置信息的水量定位单元12，所述主控模块3分别与水量检测单元11、水量定位单元12连接。

此处的水量检测单元11包括水位检测仪和/或水质检测仪和/或雨量计和/或视频监控器，此处的水量检测单元11可根据上述排水节点的不同相应设置，并且收集数据。

水量定位单元12可以是对应每个排水节点都有程序编码，在水量检测单元11向主控模块3发送数据时会附带相应的编码，主控模块3即可得知该数据从对应的是哪个排水节点，水量定位单元12还可以是卫星定位芯片，将检测的位置信息与数据打包进行发送，从而得知位置信息。

本设计通过雷达降水外推技术，利用天气雷达数据通过大数据分布式并行计算，并采用基于机器学习和光流外推法预测降水，外推精度与实况对比误差仅了1-5dbz。

水量检测部件设置在城市排水系统中，进而检测各个排水节点的水量信息，雷达雨量检测部件能够对云层等进行检测，从而预测出未来降雨信息，主控模块接收未来降雨信息以及水量信息，并且根据各个排水节点实时的水量信息以及未来降雨信息，判断在未来的降雨量下，各个节点的水量会不会超出预警阀值，主控模块再通过预警模块预报汛情，本设计在汛情发生前即可通过预测未来降雨信息分析出汛情，并且通过预警模块进行公布，使得工作人员、市民有足够时间进行反应以及应急处理，大大减少了灾害的影响。

水量检测部件11设置在城市排水系统中，进而检测各个排水节点的水量信息，雷达雨量检测部件2能够对云层等进行检测，从而预测出未来降雨信息，主控模块3接收未来降雨信息以及水量信息，并且根据各个排水节点实时的水量信息以及未来降雨信息，判断在未来的降雨量下，各个节点的水量会不会超出预警阀值，主控模块3再通过预警模块4预报汛情。

同时，还包括与主控模块3连接的储存模块5，储存模块5内储存有城市排水系统的GIS地理信息以及城市排水系统中各个节点的连通拓扑信息，主控模块3将各个节点水量信息、位置信息以及未来降雨信息与GIS地理信息、连通拓扑信息整合成城市排水系统的水量拓扑模型，并通过预警模块4进行展示。

此处的GIS地理信息是对应上述的各个排水节点，预先输入城市排水设备的基础数据，例如排水管道的长、宽、高等等数据，其中，城市排水设备的基础数据包括点要素、线要素、面要素、表要素等。点要素是指检查井、雨水口、排放口等；线要素是指排水管道、渠箱、闸门等；面要素是指易涝区、污染源等；表要素是指监测数据等，并且对其进行统一编码，记录位置信息，并且基于GIS技术，形成相应的GIS地理信息，GIS地理信息根据编码对应有各个排水设备的位置信息，从而构建出城市排水系统中各个管道、河湖节点、泵站闸门节点等连通关系的拓扑模型上，再将拓扑模型结合各个节点水量信息、位置信息以及未来降雨信息。

进一步地，预警模块4包括图像展示单元41，与主控模块3连接以显示水量拓扑模型，并且实时更新水量信息、位置信息以及未来降雨信息以基于水量拓扑模型动态显示水量变化，此处图像展示单元41可以是显示屏或者全息图像投影屏，水量拓扑模型可通过3D动画形式呈现，根据位置信息对应每个排水节点，相应地，在水量信息发生实时变化时，动态修改拓扑模型的参数，从而在图像展示单元上显示水量变化；

和/或，

报警单元42，与主控模块3连接以当水量拓扑模型的水量信息或者位置信息或者未来降雨信息超过预设阀值时进行报警，此处的报警单元42可以通过显示屏显示文字提示，也可以是各类声光报警器。

进一步，如图2所示，为了能够更快地根据水量信息以及未来降雨信息得出相应的布处指导方案，本设计还包括预案生成模块6，预案生成模块6储存有若干套防汛方案，主控模块3与预案生成模块6连接基于水量拓扑模型分析得出内涝位置和/或内涝范围和/或内涝时间以及相应地内涝级别，并根据内涝位置和/或内涝范围和/或内涝时间以及相应地内涝级别选取防汛方案。

工作人员基于以往的经验预先在储存模块5中写入各类的防汛方案，防汛方案包括泵闸控制、抢险方案、交通管制、绕行方案等内容，每套防汛方案在储存模块5中对应相应数值范围的内涝位置和/或内涝范围和/或内涝时间和/或内涝级别，主控模块3根据内涝位置和/或内涝范围和/或内涝时间和/或内涝级别进行分类识别，获取概率较高的一套或者多套防汛方案进行控制以及显示，通过主控模块3自动选取较为有效的几套方案，给工作人员参考，进一步缩短了工作人员准备应急方案的时间。

主控模块3选取防汛方案后，可通过人工选择，其中，本设计还包括审核输入模块7，审核输入模块7与主控模块3电性连接以提供外部用户确认选取防汛方案，主控模块3在确认选取防汛方案后通过预警模块4预报防汛方案，此处的审核输入模块7可以是常规的输入键盘、指纹采集器等等，防汛专家可通过审核输入模块7进行优选方案的选取以及确认，之后再通过预警模块4进行发布，此处防汛方案在预报发布前需经过专家、内业值守人员会商决策审核，进行即时校准和审核，保障预案的准确性和安全性。

同时，为了及时通知到群众，本设计还包括第一无线通信模块8，第一无线通信模块8与主控模块3连接以使主控模块3与外部的移动设备无线通信连接，主控模块3通过第一无线通信模块8向移动设备传输信息，此处的第一无线通信模块8可以是3G/4G网络通信模块。

本预警预报系统可通过第一无线通信模块8与互联网连接，再以手机短信、APP等形式发送水量数据、未来降雨信息、防汛方案或者防汛小知识，提高市民汛期安全意识；公众实时实地提交汇报汛情，提高防汛预警预报系统的精准性。

除此之外，防汛方案经会商决策确定后后，即时公布并进入防汛调度环节，预警预报系统自动指挥泵站闸门等设备开停，同时指挥运输物资车、防汛车、防汛人员，处置过程全程动态回传作业信息，形成动态防汛模式，并对防汛过程进行记录和监督，提高防汛效率。

其中就包括有设置在外部车辆上的GPS定位模块91、第二无线通信模块92以及分别与GPS定位模块91、第二无线通信模块92连接的处理模块93，GPS定位模块91用于检测运输车的位置信息，第二无线通信模块92与第一无线通信模块8配合以使处理模块93与主控模块3构成无线通信连接。

第二无线通信模块92可以是3G/4G网络通信模块，将信息上传到互联网云端，再有第一无线通信模块8获取，同时每辆车辆发送的数据都有相应的编码，预警预报系统能够获知防汛物资的储备、调度和管理情况，及时得知车辆运输物资以及抢险情况，以保证防汛及时响应，提高作业机动性和作业效率。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.城市防汛预警预报装置，其特征在于,包括：

雷达雨量检测部件，用于预测未来降雨信息；

水量检测部件，设置在城市排水系统中以检测各个排水节点的水量信息；

主控模块，分别与雷达雨量检测部件、水量检测部件连接以接收未来降雨信息以及水量信息；

预警模块，主控模块与预警模块连接以根据未来降雨信息以及水量信息通过预警模块预报汛情。

2.根据权利要求1所述的城市防汛预警预报装置，其特征在于：所述水量检测部件包括若干个分别对应城市排水系统中各个节点以检测各个节点水量信息的水量检测单元以及若干个分别对应各个水量检测单元并且记录该水量检测单元位置信息的水量定位单元，所述主控模块分别与水量检测单元、水量定位单元连接。

3.根据权利要求2所述的城市防汛预警预报装置，其特征在于：所述水量检测单元包括水位检测仪和/或水质检测仪和/或雨量计和/或视频监控器。

4.根据权利要求1所述的城市防汛预警预报装置，其特征在于：所述预警模块包括

图像展示单元，与主控模块连接以显示未来降雨信息以及水量信息；和/或，

报警单元，与主控模块连接以当水量信息或者未来降雨信息超过预设阀值时进行报警。

5.根据权利要求1所述的城市防汛预警预报装置，其特征在于：还包括第一无线通信模块，第一无线通信模块与主控模块连接以使主控模块与外部的移动设备无线通信连接，主控模块通过第一无线通信模块向移动设备传输信息。

6.根据权利要求5所述的城市防汛预警预报装置，其特征在于：还包括设置在外部车辆上的GPS定位模块、第二无线通信模块以及分别与GPS定位模块、第二无线通信模块连接的处理模块，GPS定位模块用于检测运输车的位置信息，第二无线通信模块与第一无线通信模块配合以使处理模块与主控模块构成无线通信连接。