[發(fā)明專利]一種基于大數(shù)據(jù)的城市排水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910130662.3
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109814462B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳科特環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 深圳華屹智林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44785
• 代理人: 陳建

1.一種基于大數(shù)據(jù)的城市排水網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控控制系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、區(qū)級監(jiān)控模塊、市級監(jiān)控模塊和多個(gè)設(shè)置在全國各地的分布式服務(wù)器，所述市級監(jiān)控模塊將該市的災(zāi)情數(shù)據(jù)上傳至分布式服務(wù)器中，所述市級監(jiān)控模塊將城市分為若干個(gè)面積相同的監(jiān)控分區(qū)，每個(gè)監(jiān)控分區(qū)內(nèi)都設(shè)置有區(qū)級監(jiān)控模塊和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置在監(jiān)控分區(qū)中低洼的位置，作為采集點(diǎn)，所述區(qū)級監(jiān)控模塊與所述監(jiān)控分區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)采集模塊無線通信連接，所述市級監(jiān)控模塊與該市內(nèi)所有的區(qū)級監(jiān)控模塊通信連接，所述市級監(jiān)控模塊與最近的分布式服務(wù)器通信連接；

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集路面水位高度、排水井水位高度、采集點(diǎn)的降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度，所述區(qū)級監(jiān)控模塊包括數(shù)據(jù)分析單元和災(zāi)情處理單元，其中數(shù)據(jù)分析單元用于接收并處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，分析出各個(gè)采集點(diǎn)的災(zāi)情報(bào)告，所述災(zāi)情處理單元統(tǒng)計(jì)所屬監(jiān)控分區(qū)內(nèi)的災(zāi)情報(bào)告，再根據(jù)災(zāi)情報(bào)告分析出洪澇程度，并根據(jù)洪澇程度實(shí)行不同等級的管控方案，所述市級監(jiān)控模塊包括雨洪預(yù)警單元和分級評估單元，其中所述分級評估單元根據(jù)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)對每個(gè)監(jiān)控分區(qū)的排水能力進(jìn)行分級，所述雨洪預(yù)警單元從分布式服務(wù)器中獲取一定距離范圍外的位置的氣象信息，并根據(jù)氣象信息和各個(gè)監(jiān)控分區(qū)的分級對每個(gè)監(jiān)控分區(qū)做出針對性的預(yù)警；

所述數(shù)據(jù)分析單元在路面水位高度不低于25cm時(shí)，將路面積水情況標(biāo)記為高位，在路面水位高度大于5cm小于25cm時(shí)，將路面積水情況標(biāo)記為中位，在路面水位不超過5cm時(shí)，將路面積水情況標(biāo)記為正常；在排水井水位不低于設(shè)計(jì)的最高水位的80％時(shí)，將井下積水情況標(biāo)記為高位，在排水井水位高度超過設(shè)計(jì)的最高水位的30％且小于80％時(shí)，將井下積水情況標(biāo)記為中位，在排水井水位高度不超過設(shè)計(jì)的最高水位的30％時(shí)，將井下積水情況標(biāo)記為正常；數(shù)據(jù)分析單元在路面積水情況與井下積水情況都正常時(shí)，將災(zāi)情報(bào)告標(biāo)記為無災(zāi)害，在路面積水情況與井下積水情況中其中一個(gè)為正常，另一個(gè)為高位或中位時(shí)，將災(zāi)情報(bào)告并標(biāo)記為待檢修，在路面積水情況與井下積水情況均為中位或其中一個(gè)為高位，另一個(gè)為中位時(shí)，獲取降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度并將災(zāi)情報(bào)告標(biāo)記為積水，在路面積水情況與井下積水情況均為高位時(shí)，獲取降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度并將災(zāi)情報(bào)告標(biāo)記為洪澇；

所述災(zāi)情處理單元獲取監(jiān)控分區(qū)內(nèi)所有采集點(diǎn)的災(zāi)情報(bào)告，當(dāng)標(biāo)記為洪澇的采集點(diǎn)的占比超過50％時(shí)，則向該監(jiān)控分區(qū)發(fā)出洪澇警報(bào)并啟動洪澇管控方案，并向市級監(jiān)控模塊發(fā)送包含該監(jiān)控分區(qū)降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度的洪澇記錄，當(dāng)標(biāo)記為積水的采集點(diǎn)的占比超過50％時(shí)，則該監(jiān)控分區(qū)啟動積水管控方案，并向市級監(jiān)控模塊發(fā)送包含該監(jiān)控分區(qū)降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度的積水記錄，當(dāng)存在標(biāo)記為待檢修的采集點(diǎn)時(shí)，向城市排水管理部門發(fā)出檢修申請和待檢修采集點(diǎn)的位置；

所述分級評估單元獲取各個(gè)監(jiān)控分區(qū)最近十次的積水記錄和洪澇記錄，根據(jù)平均值計(jì)算公式，計(jì)算發(fā)生洪澇時(shí)，該監(jiān)控分區(qū)降雨時(shí)長的平均值和平均降雨強(qiáng)度的平均值，以及發(fā)生積水時(shí)，該監(jiān)控分區(qū)降雨時(shí)長的平均值和平均降雨強(qiáng)度的平均值，獲取全國所有監(jiān)控分區(qū)降雨時(shí)長的平均值和平均降雨強(qiáng)度的平均值，并對各個(gè)監(jiān)控分區(qū)的抗洪澇能力以及抗積水能力進(jìn)行排名，降雨強(qiáng)度越大，排位越前，相同降雨強(qiáng)度比較降雨時(shí)長，降雨時(shí)長越長，排名越前，將排名位于前10％的監(jiān)控分區(qū)評級為一級，將排名位于前20％的監(jiān)控分區(qū)評級為二級，將排名位于前30％的監(jiān)控分區(qū)評級為三級，以此類推，共分為十個(gè)等級，并獲取各個(gè)等級中降雨強(qiáng)度的最低值和降雨時(shí)長的最低值，作為該等級對應(yīng)的洪澇預(yù)警值和積水預(yù)警值；

所述雨洪預(yù)警單元進(jìn)行預(yù)警的步驟如下：

S1、天氣預(yù)報(bào)預(yù)計(jì)有降雨后，選取n個(gè)監(jiān)控分區(qū)作為預(yù)警區(qū)，所述預(yù)警區(qū)環(huán)狀等距分布在以雨洪預(yù)警單元所屬城市中心處為圓心，半徑為r的圓上；

S2、雨洪預(yù)警單元實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)預(yù)警區(qū)的氣象信息，當(dāng)某一預(yù)警區(qū)生成積水記錄或洪澇記錄后，從中獲取預(yù)警區(qū)實(shí)時(shí)的降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度，并獲取預(yù)警區(qū)相對雨洪預(yù)警單元所屬城市的方向，作為雨云方向；

S3、雨洪預(yù)警單元再獲取位于雨云方向上且距該預(yù)警區(qū)100km的監(jiān)控分區(qū)作為對照區(qū)，并獲取對照區(qū)的最新的積水記錄或洪澇記錄，并從中獲取最近降雨的時(shí)間，根據(jù)速度公式計(jì)算雨云從對照區(qū)移動至該預(yù)警區(qū)的雨云移動速度，再根據(jù)雨云移動速度計(jì)算雨云從預(yù)警區(qū)移動至雨洪預(yù)警單元所屬城市所需的時(shí)間，作為預(yù)計(jì)降雨時(shí)間；

S4、雨洪預(yù)警單元將獲取到的降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度與該城市中各個(gè)監(jiān)控分區(qū)對應(yīng)自身等級的洪澇預(yù)警值和積水預(yù)警值進(jìn)行對比，若降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度均大于積水預(yù)警值，則向監(jiān)控分區(qū)對應(yīng)的災(zāi)情處理單元發(fā)出進(jìn)行積水預(yù)警以及預(yù)計(jì)降雨時(shí)間，若降雨時(shí)長和平均降雨強(qiáng)度均大于洪澇預(yù)警值，則向監(jiān)控分區(qū)對應(yīng)的災(zāi)情處理單元發(fā)出進(jìn)行洪澇預(yù)警以及預(yù)計(jì)降雨時(shí)間；

具體工作過程如下：

1)將城市劃分出多個(gè)監(jiān)控分區(qū)，根據(jù)各個(gè)監(jiān)控分區(qū)的實(shí)際情況，設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊，對監(jiān)控分區(qū)的實(shí)時(shí)排水情況進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)災(zāi)情后，通過災(zāi)情處理單元對災(zāi)情進(jìn)行判斷，再對各個(gè)采集點(diǎn)做出針對性的應(yīng)對，縮短反應(yīng)的時(shí)間，通過檢修可及時(shí)處理掉非天氣因素的小問題，出現(xiàn)災(zāi)情后，及時(shí)向上級報(bào)告，提供發(fā)生災(zāi)情時(shí)的氣象信息，存儲至分布式服務(wù)器中，作為大數(shù)據(jù)用于分析；

2)按照各區(qū)發(fā)生災(zāi)情時(shí)的氣象信息，將全國的監(jiān)控分區(qū)的排水能力進(jìn)行詳細(xì)的等級劃分，便于學(xué)習(xí)其他城市的優(yōu)點(diǎn)，和不足自身的缺點(diǎn)，為后期城市排水管道的改造提供參考，也同時(shí)為預(yù)警系統(tǒng)提供參考數(shù)據(jù)；

3)在獲知即將降雨后，在遠(yuǎn)處設(shè)置預(yù)警區(qū)，并采集預(yù)警區(qū)的氣象信息，當(dāng)預(yù)警區(qū)發(fā)生災(zāi)害后，獲取預(yù)警區(qū)的降雨數(shù)據(jù)，通過設(shè)置對照區(qū)，獲取雨云的移動速度，進(jìn)而估算出預(yù)計(jì)降雨的時(shí)間，并發(fā)出匹配監(jiān)控分區(qū)排水能力的針對性預(yù)警。