[發明專利]一種基于大數據的GIS山洪預防預警系統

有效

• 申請號: 202010772140.6
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111784082B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 殷存澤;楊建航
• 申請（專利權）人: 安徽億縱電子科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06Q10/06;G06F16/29;G06N3/08
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 韓立峰;匡立嶺

本發明提供一種基于大數據的GIS山洪預防預警系統，用于解決現有山洪預測系統監控范圍有限、參考數據不足和預測精度不高的問題，包括云計算平臺、環境監測模塊、地形監測模塊、圖像處理模塊、神經網絡模塊、數據查詢模塊、數據存儲模塊、報警驅動模塊和智能終端模塊；本發明設置了神經網絡模塊，該設計以現有數據為基礎構建預測模型，能夠提高系統的整體預測精度；本發明設置了環境監測模塊、地形監測模塊和圖像處理模塊，為本發明提供豐富的數據，保證了本發明的山洪預警精度；本發明中設置數據存儲模塊，該設計為了彌補云計算平臺存儲能力的缺點，使得該系統更加完整穩定。

技術領域

本發明屬于山洪災害預警技術領域，具體為一種基于大數據的GIS山洪預防預警系統。

背景技術

山洪是山區小流域有降雨引起的突發性、暴漲暴落的地標徑流，其特點是來勢猛、承載快、破壞性強，且容易造成人員傷亡；而且區域性明顯，易發性強，預測預防難度大。山洪的危險性主要表現為突發性、水量集中且流速大、沖刷力強，常常裹挾大量泥沙石塊等，形成泥石流和滑坡，具有強大的破壞性。因此迫切需要全面開展山洪風險評估和分布規律的研究，預防山洪的發生及減少損失發生的影響程度。

現有的對山洪預報預警方法中，國內多以歷史雨量統計出區域發生山洪的降雨臨界值，國外大多以動態臨界雨量值作為閾值，即將小流域上已發生的降雨量通過水文模型計算分析，得到流域實時土壤混度，并反推出流域出口斷面洪峰流量要達到預先設定的預警流量值所需的降雨量，當降雨量達到該值時即發布山洪預警。但模擬過程仍存在著山洪速度快，預見期短，數據短缺，預測模型與常規水文預報思路不同等問題。

上述方案在一定程度上能夠達到預測山洪的作用，但是其監控范圍有限，參考數據不足，預測精度不高，因此仍有值得改進的地方。

發明內容

為了解決上述山洪預警系統存在的問題，本發明提供一種基于大數據的GIS山洪預防預警系統，設置神經網絡模塊，該設計以現有數據為基礎構建預測模型，能夠提高系統的整體預測精度；設置了環境監測模塊、地形監測模塊和圖像處理模塊，通過環境監測模塊和地形監測模塊對監測區域的氣候環境和地形環境進行監測處理，并根據公式計算監測區域的山洪發生系數，當山洪發生系數大于設定的閾值時，圖像處理模塊對監測區域拍攝圖像并發送至云計算平臺對圖像中的山坡坡度和峽谷深度進行計算，并確定風險等級，通過云計算平臺生成對應指令發送至智能終端模塊和報警驅動模塊即可高效的完成監測區域的山洪預警；設置了報警驅動模塊，該設計接收到云計算平臺發送的指令之后向智能終端發出警報，實現了該系統的預警功能；本發明中還設置了數據存儲模塊，該設計為了彌補云計算平臺存儲能力的缺點，使得該系統更加完整穩定。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種基于大數據的GIS山洪預防預警系統，包括云計算平臺、環境監測模塊、地形監測模塊、圖像處理模塊和神經網絡模塊；

所述環境監測模塊用于獲取監測區域的環境信息，所述環境監測模塊包括溫度監測節點、濕度監測節點和風速監測節點，具體監測步驟為：

步驟一：通過溫度監測節點、濕度監測節點和風速監測節點對監測區域進行實時監測，通過氣象平臺獲取監測區域的雨量預測數據，將所有監測數據發送至云計算平臺；

步驟二：云計算平臺接收到環境監測模塊以及氣象平臺的數據之后，將溫度、濕度、風速和雨量分別標記為W_t1、S_t1、F_t1和Y_t1，t1為監測時間；

步驟三：通過公式獲取監測區域的環境安全系數 H_t1，計算公式為其中α、β、γ、δ為特定的比例系數，將環境監測模塊的監測數據、雨量、監測時間以及環境安全系數發送至數據存儲模塊的K1存儲器，同時將上述數據發送至神經網絡模塊；

所述地形監測模塊用于獲取監測區域的地形信息，所述地形信息包括裸地面積系數、植被面積系數和湖泊面積系數，具體獲取步驟如下：