一种自组网的小流域预警系统及方法与流程

1.本发明涉及洪水预警技术领域，特别是涉及一种自组网的小流域预警系统，还涉及应用于所述预警系统的预警方法。


背景技术：

2.小流域指二、三级支流以下，以分水岭和下游河道出口断面为界，集水面积在50km2以下的相对独立和封闭的自然汇水区域。水利上通常指面积小于50km2或河道基本上是在一个县属范围内的流域。为避免突发小流域突发洪水造成的损失，需利用搭载有移动通信和计算机网络相结合的自组网的小流域预警系统来进行洪水预警。
3.然而，当下预警系统，不能提前干预洪水防控，无法避免可控洪水险情的发生，不能及时调度和预警，也无法提前预判洪水的应对，影响预警系统高效和精准的运行，适用性差。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对当下预警系统不能提前干预洪水防控，无法避免可控洪水险情的发生，不能及时调度和预警，也无法提前预判洪水的应对，影响预警系统高效和精准的运行，适用性差的问题，提供一种自组网的小流域预警系统及方法。
5.一种自组网的小流域预警系统，其提供洪水预警，所述预警系统包括：数据处理中心，其包括数据接收模块、数据分析模块、传送模块和供电模块；洪水模型建立单元，其用于建立得到小流域洪水模型；所述洪水模型建立单元包括数据录入模块、概化模块、拓扑分析模块和组建模块；应对措施模拟单元，其用于获得应对措施；所述应对措施模拟单元包括采集模块、地形地貌分析模块、模型调取模块、试验模块和存储模块；水位检测模块；以及预警中心，其包括水位阈值模块、对比模块、评估模块、判定模块和泄流模块。
6.上述小流域预警系统，可实现洪水防控的提前干预，避免可控洪水险情的发生，省去后续的经济损失，通过建立小流域洪水模型来实现及时调度和预警，可获得具备较强针对性的的应对措施，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。
7.在其中一个实施例中，所述小流域洪水模型基于拓扑分析法计算得到；其中，所述拓扑分析法的操作如下：将所述小流域概化为一张节点图，对所述节点图中节点的属性、联接方式以及拓扑关系进行分析，后运用邻接表、邻接矩阵和深度优先遍历的方法解决模型之间的集成问题，获得小流域洪水模型。
8.进一步地，所述节点的属性包括产汇流分区、河道、洪水演进、水量交汇点、水库、闸门和平原区；所述联接方式包括串联联接、并联联接和复杂联接。
9.在其中一个实施例中，依据所述小流域的地形、地貌情况，模拟得到针对性的所述
应对措施。
10.在其中一个实施例中，所述采集模块用于采集预警区域内的地形、地貌信息；所述地形地貌分析模块对所述地形、地貌信息进行分析标记，并录入至所述洪水模型建立单元中。
11.在其中一个实施例中，所述水位阈值模块中记录有河道水位极值；所述预警中心还包括报警模块和扬声模块；所述扬声模块的前表面固定安装有扬声筒，且扬声模块的输入端与所述报警模块的输出端电性连接。
12.进一步地，当由所述水位检测模块检测到的水位数值不小于所述水位极值时，报警模块和扬声模块被触发，通过扬声警示以通知小流域区域内的人员进行避险。
13.在其中一个实施例中，所述预警系统还包括信息传输单元，其用于检测数据的发送、传输和接收；所述信息传输单元包括信息接收模块、信息输送模块和信息发射模块。
14.一种预警方法，其应用于所述的一种自组网的小流域预警系统中，所述预警方法包括如下步骤：s1提供小流域的水位检测数据；s2分析所述检测数据，并和水位极值进行对比分析，得到对比结果和对应的预警措施；s3执行所述预警措施进行预警。
15.在其中一个实施例中，所述对比分析的方法，其操作如下：s21当所述水位检测数据低于所述水位极值时，并且位于可预区域时，确认泄流作为预警措施；s22当所述水位检测数据不小于水位极值时，确认报警作为预警措施。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明，通过水位阈值模块、对比模块、评估模块、判定模块和泄流模块构成的预警中心来执行洪水预警指令和应对措施。水位阈值模块记录有河道水位的极值，通过对比模块将水位检测数值和水位极值进行对比，当低于水位极值时，评估模块对水位检测数值进行评估，结合判定模块判定该数值位于可预区域时，触发泄流模块进行泄流以及时降低水位，从而实现洪水防控的提前干预，避免可控洪水险情的发生，省去后续的经济损失。
17.本发明，采用数据录入模块、概化模块、拓扑分析模块和组建模块构成的洪水模型建立单元来建立得到小流域洪水模型，通过数据录入模块将河道参数录入，概化模块、拓扑分析模块和组建模块协同作用得到和当前小流域相适配的洪水模型，基于该洪水模型来实现及时调度和预警。
18.本发明，通过采集模块、地形地貌分析模块、模型调取模块、试验模块和存储模块构成的应对措施模拟单元来获得应对措施，该应对措施依据小流域的地形、地貌情况，模拟得到，具备较强的针对性，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。采集模块采集预警区域内的地形、地貌信息。地形地貌分析模块对采集到的地形、地貌信息进行分析标记，并录入至洪水模型建立单元中，通过模型调取模块调出当下水位信息对应的洪水模型，结合标记录入的地形、地貌信息输入至试验模块中进行模拟实验，对实验结果进行分析以建立相应的应对措施，最后通过存储模块进行保存，从而在发生洪水险情时直接调度出提前预判的应对措施，提高预警和洪水应对的时效性。
19.综上，本发明的小流域预警系统可实现洪水防控的提前干预，避免可控洪水险情的发生，省去后续的经济损失，通过建立小流域洪水模型来实现及时调度和预警，可获得具备较强针对性的的应对措施，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。
附图说明
20.图1所示为本发明实施例1提供的一种自组网的小流域预警系统的模块框图。
21.图2所示为图1中预警中心的模块框图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
24.实施例1请参阅图1-2，本实施例提供了一种自组网的小流域预警系统，其用于提供洪水预警。预警系统包括数据处理中心、洪水模型建立单元、应对措施模拟单元、水位检测模块、预警中心以及信息传输单元。
25.水位检测模块作为检测终端对小流域的河道水位进行监测，并将采集到的水位信息传输给数据处理中心。数据处理中心作为预警系统的控制终端，可搭建在当地灾害防控室中，接收由检测终端输入的水位信息并进行处理以评估洪水发生的可能性，并将应对指令传输给对应的执行终端。数据处理中心包括数据接收模块、数据分析模块、传送模块和供电模块。数据接收模块接收由检测终端输入的水位信息并输送给数据分析模块，数据分析模块对输入的水位信息进行处理，结合预设的水位阈值数据来评估得到当前水位信息下洪水发生的可能性。传送模块用于将应对指令传输给对应的接收终端。供电模块为预警系统的运行提供电力。
26.洪水模型建立单元用于建立得到小流域洪水模型。洪水模型建立单元包括数据录入模块、概化模块、拓扑分析模块和组建模块。通过数据录入模块将河道参数录入，概化模块、拓扑分析模块和组建模块协同作用得到和当前小流域相适配的洪水模型，基于该洪水模型来实现及时调度和预警。小流域洪水模型基于拓扑分析法计算得到。其中，拓扑分析法的操作如下：将小流域概化为一张节点图，对节点图中节点的属性、联接方式以及拓扑关系进行分析，后运用邻接表、邻接矩阵和深度优先遍历的方法解决模型之间的集成问题，获得小流域洪水模型。节点的属性包括产汇流分区、河道、洪水演进、水量交汇点、水库、闸门和平原区。联接方式包括串联联接、并联联接和复杂联接。在实际处理过程中，根据不同的属性来采用对应的计算方法。
27.本实施例中，采用数据录入模块、概化模块、拓扑分析模块和组建模块构成的洪水模型建立单元来建立得到小流域洪水模型，通过数据录入模块将河道参数录入，概化模块、拓扑分析模块和组建模块协同作用得到和当前小流域相适配的洪水模型，基于该洪水模型来实现及时调度和预警。
28.应对措施模拟单元用于获得应对措施，依据小流域的地形、地貌情况，模拟得到针对性的应对措施具备较强的针对性，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。应对措施模拟单元包括采集模块、地形地貌分析模块、模型调取模块、试验模块和存储模块。采集模块采集预警区域内的地形、地貌信息。地形地貌分析模块对采集到的地形、地貌信息进行分析标记，并录入至洪水模型建立单元中，通过模型调取模块调出当下水位信息对应的洪水模型，结合标记录入的地形、地貌信息输入至试验模块中进行模拟实验，对实验结果进行分析以建立相应的应对措施，最后通过存储模块进行保存，从而在发生洪水险情时直接调度出提前预判的应对措施，提高预警和洪水应对的时效性。
29.本实施例中，通过采集模块、地形地貌分析模块、模型调取模块、试验模块和存储模块构成的应对措施模拟单元来获得应对措施，该应对措施依据小流域的地形、地貌情况，模拟得到，具备较强的针对性，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。采集模块采集预警区域内的地形、地貌信息。地形地貌分析模块对采集到的地形、地貌信息进行分析标记，并录入至洪水模型建立单元中，通过模型调取模块调出当下水位信息对应的洪水模型，结合标记录入的地形、地貌信息输入至试验模块中进行模拟实验，对实验结果进行分析以建立相应的应对措施，最后通过存储模块进行保存，从而在发生洪水险情时直接调度出提前预判的应对措施，提高预警和洪水应对的时效性。
30.预警中心作为预警系统的执行终端，执行洪水预警指令和应对措施。预警中心包括水位阈值模块、对比模块、评估模块、判定模块、泄流模块、报警模块和扬声模块。水位阈值模块记录有河道水位的极值，通过对比模块将水位检测数值和水位极值进行对比，当低于水位极值时，评估模块对水位检测数值进行评估，结合判定模块判定该数值位于可预区域时，触发泄流模块进行泄流以及时降低水位，从而实现洪水防控的提前干预，避免洪水险情的发生，省去后续的经济损失。当对比得到水位检测数值不小于水位极值的结果时，直接触发报警模块和扬声模块扬声警示以通知小流域区域内的人员进行避险。
31.本实施例中，通过水位阈值模块、对比模块、评估模块、判定模块和泄流模块构成的预警中心来执行洪水预警指令和应对措施。水位阈值模块记录有河道水位的极值，通过对比模块将水位检测数值和水位极值进行对比，当低于水位极值时，评估模块对水位检测数值进行评估，结合判定模块判定该数值位于可预区域时，触发泄流模块进行泄流以及时降低水位，从而实现洪水防控的提前干预，避免洪水险情的发生，省去后续的经济损失。
32.信息传输单元用于检测数据的发送、传输和接收。信息传输单元包括信息接收模块、信息输送模块和信息发射模块。信息发射模块用于将检测数据以电信号的形式发出，信息输送模块用于将发出的检测数据输送至数据处理中心，信息接收模块用于接收检测数据。通过信息接收模块、信息输送模块和信息发射模块协同配合构成的信息传输单元来实现预警系统的有序运行。
33.综上，本实施例的预警系统，相较于当下预警系统，具有如下优点：本实施例的小
流域预警系统可实现洪水防控的提前干预，避免可控洪水险情的发生，省去后续的经济损失，通过建立小流域洪水模型来实现及时调度和预警，可获得具备较强针对性的的应对措施，实现洪水应对的提前预判，实现预警系统高效、精准的运行，有效降低损失且适用性好。
34.实施例2本实施例提供了一种预警方法，其应用于如实施例1所述的一种自组网的小流域预警系统中。预警方法包括如下步骤：s1提供小流域的水位检测数据。
35.对小流域的河道水位进行监测得到水位检测数据。
36.s2分析所述检测数据，并和水位极值进行对比分析，得到对比结果和对应的预警措施。
37.对比分析的方法，其操作如下：s21当所述水位检测数据低于所述水位极值时，并且位于可预区域时，确认泄流作为预警措施。
38.s22当所述水位检测数据不小于水位极值时，确认报警作为预警措施。
39.s3执行所述预警措施进行预警。
40.本实施例中，将水位检测数据和水位极值进行对比，当低于水位极值时，评估模块对水位检测数据进行评估，结合判定模块判定该数值位于可预区域时，触发泄流模块进行泄流以及时降低水位，从而实现洪水防控的提前干预，避免洪水险情的发生，省去后续的经济损失。当对比得到水位检测数据不小于水位极值的结果时，直接触发报警模块和扬声模块扬声警示以通知小流域区域内的人员进行避险。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。