[發明專利]一種降雨內澇房屋安全預警系統

在審

• 申請號: 202011502767.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112561172A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 江杰;湯娟;甘雨;歐孝奪
• 申請（專利權）人: 廣西瑞宇建筑科技有限公司;廣西大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F16/2458;G06F16/248;G06F16/29;G08B21/10;H04L12/24;H04L29/08;G16Y20/10;G16Y40/10;G16Y40/20;G16Y40/50
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務所(普通合伙) 45129
• 代理人: 鄧世江

1.一種降雨內澇房屋安全預警系統，其特征在于：包括用戶層、應用層、平臺層、數據資源層和基礎環境層，基礎環境層包括硬件設備、通訊設備、網絡設備和、應用支撐軟件，硬件設備完成數據匯集、應用開發、系統運行提供計算機系統環境，包括計算機、存儲設備和網絡接口設備，通訊設備包括衛星通訊設備和傳感設備，網絡設備包括移動網絡、互聯網和衛星網絡，應用支撐軟件提供開發、測試與運行的軟件環境支撐，包括操作系統、數據庫管理系統軟件、存儲管理軟件、分布式文件系統和集群管理軟件，數據資源層包括隱患點數據、詳查數據、雨量數據、傾斜攝影數據、無人機航拍數據、數據組織統一規范和處理組件通用規范庫，平臺層用于根據權限控制模塊控制用戶權限，按照不同的角色控制隱患點數據、圖形數據的查詢權限，按照不同的角色進行配置權限，應用層用于空間圖形展示、內澇分析、危房分析、雨量查詢分析、查詢統計和系統管理，用戶層用于根據權限控制和身份認證進行瀏覽范圍，用戶權限功能根據權限控制和身份認證進行配置。

2.根據權利要求1所述的一種降雨內澇房屋安全預警系統，其特征在于：數據資源層內澇雨水計算的具體過程為：通過雨量計算計算出有效降雨量，對圖像進行網格劃分，根據行政劃分，根據管網河道布置信息修正網絡，計算網格中心處水深。

3.根據權利要求3所述的一種降雨內澇房屋安全預警系統，其特征在于：

設降雨量觀測站的個數為N₁，計算區域內的一個計算點的坐標點為(x，y)，選取與計算點最近的n₁個觀測點，其中，n₁≤N₁，由n₁個觀測點的實測降雨量為q₁，q₂，…，q_n1，擬合連續曲面，得到計算點的降雨量，擬合過程為，設定雨量方程：q(x,y)＝a₁x²+a₂y²+a₃xy+a₄x+a₅y+a₆，x，y為坐標點的坐標，a₁-a₆均為已知常數，計算n₁個觀測點的降雨誤差i為正整數，q_i為第i個觀測點的實際降雨量，q為插值降雨量，計算n₁點的誤差和R最小，則有i2＝1,2,3,…,n₁，將雨量方程和降雨誤差代入計算的帶誤差和最小值a_i2；

采用無結構不規則網格設計計算區域，網格可以設計成三邊形、四邊形或五邊形，網格各邊定義成通道，其法線方向可以為任意方向，按照有限體積法，取單元網格為控制體，在網格中心處計算水位H，在網格周邊通道的中點處計算流量Q，網格平均值為水位，通道平均值為流量，水位和流量在時間上采取時間交錯方式；

以城市地表與明渠河道水流運動為對象，控制方程以平面二維非恒定流的基本方程為骨架，對小于離散網絡尺度的排水渠涌或河道，在二維模型中結合采用了一維明渠非恒定流方程的算法，二維非恒定流基本方程的連續方程為：

二維非恒定流基本方程動量方程為：

式中，H為水深，t為時間，Z為水位，Z＝Z0+H，Z0為底高程；q為源匯項，包括有效降雨量和排水強度兩項；M、N分別為x，y方向上的單寬流量，M＝Hu，N＝Hv；u、v分別為流速在x，y方向上的分量；n為糙率；g為重力加速；

一維非恒定流基本控制方程為：

其中，Q為截面流量，A為計算斷面的過水面積，S_f為摩阻坡降，由現有的曼寧公式可得，根據二維和一維非恒定流方程計算網格中心處水深。

4.根據權利要求2所述的一種降雨內澇房屋安全預警系統，其特征在于：數據資源層中構建房屋安全預警模型的具體過程為：

采用二維非恒定流的數學模型對氣象數據與地理信息數據進行分析，對城市降雨后雨水積累排出情況進行模擬，采用ArcGIS圖像處理顯示出城市主要內澇點，并根據不同雨量模擬出不同雨量下內澇點的積水深度；

結合城市房屋基本情況數據，模擬房屋在降雨內澇情況下的受災情況，并根據受災情況進行等級劃分；

根據歷史內澇災情數據對模型進行校正。