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山洪灾害防治预警系统

时间:2016-01-21 09:45来源:未知 作者:山大鲁能 点击:

一、系统概述
  山洪灾害预警系统主要围绕监测、预警和响应三个环节,将集信息采集、传输、分析为一体的水雨情监测系统与预警、响应体系有机结合,实现水情测报、防洪调度的自动化和现代化,提高防汛抗旱调度指挥手段的先进性,可有效增强地区抗御自然灾害的能力,尽可能地降低和减轻因山洪灾害引起的人员伤亡、财产损失。
二、系统组成
  山洪灾害预警系统主要模块划分(如图1所示):
1)基础数据监测子系统,主要完成现场的原始数据采集和传输;
2)信息汇集子系统,主要完成与现场的数据通信,信息接收,数据预处理,数据库处理等;
3)数据平台,主要完成数据分析和评估,并提供信息查询;
4)预警平台,预警信息发布,跟踪,响应,以及对预案实施的监视。
 
            图1 预警系统模块划分图
三、系统功能
  基础数据监测子系统
  要进行山洪灾害预警,首先要获取预警所需的相关基础数据,包括:雨情、水情、河道状况、天气情况、水库、滑坡等。特别是雨情和水情的实时数据,对于山洪灾害预警是至关重要的。如图2所示,基础数据监测子系统的建设属于现地系统,主要包括传感监测仪表、控制执行设备、人机接口、监视摄像机等。现场设备通过总线方式与控制调度层相连,将监测信号向上层传输,并按照控制调度层下发的控制命令直接对生产设备相联系,此外还负责现场指示、显示与操作。控制层由远程终端RTU组成,负责调度与控制指令的实施。控制层有多个控制站,控制站之间联成网络可以实现数据交换。远程终端RTU通过Internet或者CDMA/GPRS/GSM网络与数据中心服务器进行通讯,实现数据远程采集。
 
             图2 基础数据监测层次图
  信息汇集子系统
  信息汇集子系统的任务主要是将各种原始数据存储到数据库系统。由于原始数据的种类繁多,且来源于不同的途径,其信息汇集路径如图3所示。
 
                图3 信息汇集路径图
  自动监测站可对现场水情、雨情等数据进行招测或定时上报,通过信息管理与调度层的计算机接收与数据分析处理,为上层应用系统提供原始数据集;此外还提供语音电话报汛、人工报汛、人工数据录入等多种途径汇集信息。由于信息汇集路径不同,数据类型及格式都存在差异,所以在将原始数据存储到数据库系统之前需要进行统一的数据格式规范。
  数据平台
  数据平台在基础数据监测子系统的基础之上进行数据的分析评估,并为用户提供数据查询服务,其功能流程以及同基础数据监测子系统和预警平台的关系如图4所示。
 
               图4 数据平台关系图
(1)数据分析
  数据分析的任务是对基础数据进行再加工。由于系统的不稳定性,原始数据通常会存在异常值,因此数据分析的第一步就是剔除异常值或采用插值法补全丢失的数据;而后进行数据统计,比如计算数据的极大极小值,均值、方差等,并对比历史数据得出系统所关心的数据;基于水利模型进行更高层次的分析计算,如淹没分析等,从而为预警评估提供参考。
(2)预警评估
  在分析数据基础之上,根据预警模型及预案,对当前山洪灾害等级进行评估。如果存在可能的危害,则将警报级别及相关数据发布到预警平台,等待响应。
(3)数据查询
  无论数据分析结果还是预警评估结果都通过WebGIS平台提供图形和表格界面查询。
  预警平台
  预警平台的任务主要是发布预警、响应及跟踪。数据平台经过数据分析及预警评估,如果发现威胁则将预警信息发布到预警平台,由预警平台按照事先规划好的流程进行预警发布及预警响应等。
 
            图5 预警流程及层次图
(1)预警系统流程
  预警系统流程根据预案系统制定,各级山洪灾害防治部门都有详细的预案系统,预警平台主要根据纸质文档整理和提炼出详细、合理、高效和实用的流程。图6是国家、省、市(县)、乡(镇)的预警流程及层次图,体现了在一般情况和紧急情况下的预警发布和响应流程。
(2)预警发布
  山洪灾害防治预警系统基于WebGIS技术开发。当雨水情等异常,系统以图形化方式给出提示(如闪烁灯),并等待响应。同时以图表方式进行预警发布,并且将预警信息通过短信平台发送到相关责任人。
 
                图6 一般预警响应工作流程
 
                图7 突发预警响应工作流程
(3)预警响应
  响应的工作流程分为一般情况和突发情况。根据预警的级别,应该做出迅速和正确的响应,并将相关信息反馈到系统。同时系统提供响应状态查询、跟踪等功能。一般预警响应如图6所示。突发预警响应如图7所示。
四、系统应用
 
 
预警广播站
 
水位视频监测站
 
雨量监测站

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