多灾害场景融合可视化应急联动指挥系统的制作方法

1.本发明涉及灾害预警指挥技术领域，具体涉及多灾害场景融合可视化应急联动指挥系统。


背景技术：

2.现有的洪涝灾害监测预警方法主要有通过ccd传感器(照相或录像)对山洪沟道进行监测，直观判断山洪是否发生以及发生的规模的方法，以及以降雨作为控制参数的监测预警方法，是利用市售雨量计测得降雨数据，通过灾害发生事件与相应的降雨指标统计分析建立的模型进行预警的方法。
3.两类方法都有其缺陷：对于前者，ccd影像信息数据量大，对数据传输要求高，一般需要在野外铺设专用的通讯光纤，建设成本高，且在野外不易实现。而基于gprs技术的图像抓拍传感器只能定时拍摄山洪发生区域照片，提供山洪是否发生的影像，很难给出定量的预警报信息。
4.另外，根据影像估计的灾害规模，不能定量，提供的预警信息比较模糊。对于后者，基于统计规律的模型需要较大的样本才能保证预报的精度，加之山洪流域地质和地貌条件的区域差异，不同区域的降雨历时—强度曲线具有较大差异，模型很难在建模样本区域以外应用，其推广和应用受到较大限制。
5.现有技术整体而言比较笼统，大多是建立统计模型，难以反映灾害的动态过程，无法形成可视化模型，辅助指挥系统。
6.洪涝灾害无法像地面数据一般建立数字高程模型(digital elevation model)，原因在于：数据测量获取困难，传统地面数据测量，处于安全环境下，而洪涝灾害发生时，区域广大，位置随水势变化移动，无法预设测量仪器；而且洪水激流冲击，传统电子设备难以在复杂环境应用，而使用高精特种设备，虽然能够克服洪涝环境，但设备成本高，应对广大的洪涝区域，投放成本大，且洪涝区域动态移动，又需要再次针对投放、回收，成本累积巨大。因此提供一种成本低廉、投放灵活的洪涝灾害水情数据测量方案，进而形成可视化模型，动态反应受灾区域情况，为抗灾救援指挥提供有效参考，是目前灾害应急指挥系统所需要的功能。


技术实现要素：

7.本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种为应急联动指挥系统提供或者洪涝灾害可视化模型的方法，及获取水情高程信息的水情高程标定装置结构。本发明的技术方案：多灾害场景融合可视化应急联动指挥系统，包括信息采集模块、网络通信模块及数据处理平台，所述信息采集模块用于采集灾害区域地理信息、水情信息、所述数据处理平台利用地理信息、水情信息建立可视化模型，所述通信模块用于传输数据及救援调度指挥方案，所述数据处理平台建立可视化模型包括以下步骤，s1.调取受灾区域地形地理信息，利用地形高程数据，建立受灾区域地形数字高程
模型；s2.获取受灾区域中的涉水区域，依据经纬线划分为若干个矩阵点，于矩阵点投放水情高程标定装置，该装置对应根据矩阵点水面高程，对应形成水面高程信息；s3.根据投放坐标，形成自动巡航路径，通过无人机、无人船自动巡航或人工操控巡航、人工巡航各矩阵点，拍摄水情高程标定装置所显示信息，回传服务器，数据处理平台根据路径顺序、图像编号，使各图像与各矩阵点对应，利用图像识别软件，批量提取各矩阵点高程信息；s4.收集的各矩阵点高程信息，结合矩阵点经纬线坐标，对应在地形数字高程模型基础上，建立水情数字高程模型，形成可视化灾情模型。
8.采用上述技术方案，数字高程模型(外文名：digital elevation model，简称： dem)是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)。
9.它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型 (digital terrain model，简称dtm)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。
10.本发明根据受灾地区地形信息建立基础数字高程模型，然后根据测得的水情程高数据及经纬线坐标数据，在地形数字高程模型基础上，建立水情数字程高模型，实现可视化洪涝灾害模型。同时，也可以利用其它软件进行建模，形成不同参数的模拟，并使不同模型进行耦合，例如efdc_explorer、l
‑
thia模型等。
11.本发明的进一步设置：还包括步骤s5.定时巡航更新水渠数字模型，供指挥系统提供水情变化依据。
12.采用上述技术方案，本发明可以随时应对灾害区域变化，通过划分新矩阵点重新投放水情高程标定装置，重新生成模型。水情随降雨量、水势变化，定时巡航更新水情程高信息，以动态反映灾情变化。
13.本发明的进一步设置：还包括步骤s6.筛选受灾区域土壤类型信息、坡度信息，筛选出易由水情引发其他灾害的危险地质区域，对已涉水区域，进行特殊显示，或根据水情变化信息，提前预警危险地质区域。
14.采用上述技术方案，暴雨、洪涝灾害，极容易引发其它伴生灾害，常见的如泥石流、山体滑坡等。筛选受灾区域土壤类型信息、坡度信息，筛选出易由水情引发其他灾害的危险地质区域，对已涉水区域，进行特殊显示，或根据水情变化信息，提前预警危险地质区域。使得模型在动态反应水情的同时，将泥石流、山体滑坡灾害的预警融入，实现多灾害场景融合。
15.本发明的进一步设置：所述水情高程标定装置包括做可分离式锁合连接的配重锚件及浮漂件，所述浮漂件包括壳体及设置于壳体内的放线长度显示机构、绳索，所述壳体外周设有浮力材料；所述放线长度显示机构包括个位数显件、十位数显件，绞线套管、主轴、次轴；所述绞线套管套设于主轴上做周转配合，所述绳索一端与绞线套管固定，并螺旋缠绕于绞线套管外周面，另一端穿过壳体与配重锚件固定连接，所述绞线套管同轴设置有单齿盘；所述个位数数显件、十位数显件均包括同轴设置的进制齿盘、显示轮盘及单齿盘，该个位数数显件的进制齿盘与绞线套管的单齿盘啮合，所述十位数数显件的进制齿盘与个位数数显件的单齿盘啮合，所述显示轮盘外周面对应进制齿盘齿数分为若干个数字区，该数字区对
应绞线套管周转圈数轮转，所述壳体上对应数字区设有显数窗口。
16.采用上述技术方案，因为各矩阵点的水深情况并不一致，通过一体投放水情高程标定装置，由配重锚件先带着浮漂件沉至水底地面，然后做可分离式锁合连接的配重锚件及浮漂件自动解锁(锁合结构见下文)。
17.在浮力材料的带动下，漂浮件上浮至水面，上浮过程中，在配重锚件的固定下，绞线套管周转释放绳索，绞线套管每释放一圈绳索，绞线套管上的单齿盘周转一圈，驱动个位数显件的进制齿盘旋转一各，带动个位数显件的显示轮盘数字区轮子至下一数，进制齿盘可以设置为十齿，对应十个数字区进行计数，也可改为其他进制，乘以预设的一圈绳索的长度，即可得出浮漂件相距配重锚件的近似值距离，即得出水面与水底的近似值距离，即程高数值。
18.十位数显件同理，通过十位数数显件的进制齿盘与个位数数显件的单齿盘啮合，在个位数显件周转完一圈(释放十圈绳索)后，十位数显件周转一格。本发明可以根据需要，利用相同结构原理累加，设置百位数显件、千位数显件，进一步计数，不再复述。
19.本发明为建模获取水情信息，而设计的水情高程标定装置，为纯机械机构，造价低廉，能够船投、空投，使用灵活方便，成本低，能够应对水势变化大量投放。无需电子设备，便能够得出程高近似值，虽然不及电子设备的高精度，但足以满足建模需求。在洪涝灾害这种区域广、水情激流危险复杂的环境下，以小部分的误差，实现了切实可行的大范围数据获取。
20.本发明的进一步设置：所述水情高程标定装置还包括放线角度数显件，该放线角度数显件套设于主轴上做旋转配合，设有延伸至绞线套管处的摆线臂、及角度指针，所述摆线臂上沿绞线套管轴向设有供绳索穿过的长槽，该长槽与绞线套管轴线处于同一垂线路径，所述壳体对应角度指针处设有角度窗口及角度刻度，所述浮漂件平行于水面，配重锚件落于地面，所述方向角度数显件随绳索倾斜而旋转角度，得出绳索与地面夹角度数，数据处理平台根据放线长度数值、绳索夹角度数，通过正弦函数得出浮漂件相对地面的程高近似值。
21.采用上述技术方案，当矩阵点存在水流时，浮漂件容易随水流冲击飘远，并不与配重锚件处于垂直位置，导致绳索拉长，超出实际程高距离。
22.因此本发明设计放线角度数显件，浮漂件因为浮力材料与水面保持平行，而配重锚件固定与地面，也与地面平行，两者错位，倾斜的只有绳索。
23.通过与绞线套管同轴设置的放线角度数显件，由于绳索穿过摆线臂的长槽，长槽与绞线套管轴线处于同一垂线路径，当绳索产生倾斜时，会撞击摆线臂，使放线角度数显件同步产生摇摆，预先测试绳索倾斜角度与指针旋转角度关系，形成刻度表，便可以在后续使用中，通过指针对比刻度，反推出绳索倾斜角度，以得出接近的角度数值，然后通过已知的放线长度数值、绳索夹角度数，通过正弦函数得出浮漂件相对地面的程高近似值。
24.本发明的进一步设置：所述配重锚件上设有锁合机构，该锁合机构包括钩臂、滑块、及复位弹簧，所述配重锚件的竖直底面设有滑动槽，外周面设有铰接座，该铰接座处设有贯穿至滑动槽的通槽，所述钩臂一端与铰接座铰链连接，另一端勾住浮漂件，该钩臂围绕铰接端部，设有若干通过通槽延伸至滑动槽内的齿，所述滑块插设于与滑动槽内做竖直滑动配合，该滑块对应通槽的侧面沿竖直方向设有齿条，所述复位弹簧设置于滑动槽槽底与
滑块之间，驱动滑块槽口一侧移动，所述齿条与钩臂上的齿啮合，所述配重锚件落地，挤压滑块向槽底移动，齿条驱使钩臂围绕铰接座旋转展开，浮漂件与配重锚件脱钩分离。
25.采用上述技术方案，由于配重锚件重量大，而漂浮件上又设置有浮力材料，本装置入水后自然配重锚件在下的姿态落至水道，滑块接触地面，受压收缩运动，齿条带动钩臂向远离漂浮件的一侧旋转，漂浮件与配重锚件脱钩，再浮力材料带动下自动分离上升。而钩臂展开的同时，形成支撑脚，勾住底面，进一步保持配重锚件稳定。
26.本发明的进一步设置：所述主轴与绞线套管之间设有第一扭簧，该第一扭簧驱动绞线套管相对放线方向回转；所述钩臂与铰接座之间设有第二扭簧，该第二扭簧驱动钩臂朝漂浮件一侧旋转。
27.采用上述技术方案，通过绞线套管处设置的扭簧，防止绳索自然松脱，随水位下降，也能一定程度回卷绳索，自动校正计数。而水面上涨，浮力大于扭簧的扭力，自动放绳。通过钩臂处设置扭簧，可以防止钩臂提前展开。
28.附图说明
29.图1为本发明实施例的模型示意图；图2为本发明实施例的结构图1；图3为本发明实施例的结构图2；图4为本发明实施例的爆炸图1；图5为本发明实施例的爆炸图2；图6为本发明实施例的模拟图；图7为本发明实施例的剖视图。
30.其中,1
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受灾区域、2
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涉水区域、3
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危险地质区域、4
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配重锚件、41
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钩臂、42
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滑块、 43
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复位弹簧、44
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滑动槽、45
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齿、46
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齿条、47
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通槽、5
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浮漂件、51
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壳体、511
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显数窗口、 512
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角度窗口、52
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浮力材料、53
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个位数显件、531
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单齿盘、532
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进制齿盘、533
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显示轮盘、 54
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十位数显件、55
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绞线套管、56
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主轴、57
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次轴、58
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放线角度显示件、581
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摆线臂、582
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角度指针、583
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长槽、6
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绳索。
具体实施方式
31.如图1
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7所示，多灾害场景融合可视化应急联动指挥系统，包括信息采集模块、网络通信模块及数据处理平台，所述信息采集模块用于采集灾害区域地理信息、水情信息、所述数据处理平台利用地理信息、水情信息建立可视化模型，所述通信模块用于传输数据及救援调度指挥方案，所述数据处理平台建立可视化模型包括以下步骤，s1.调取受灾区域1地形地理信息，利用地形高程数据，建立受灾区域1地形数字高程模型；s2.获取受灾区域1中的涉水区域2，依据经纬线划分为若干个矩阵点，于矩阵点投放水情高程标定装置，该装置对应根据矩阵点水面高程，对应形成水面高程信息；s3.根据投放坐标，形成自动巡航路径，通过无人机、无人船自动巡航或人工操控巡航、人工巡航各矩阵点，拍摄水情高程标定装置所显示信息，回传服务器，数据处理平台
根据路径顺序、图像编号，使各图像与各矩阵点对应，利用图像识别软件，批量提取各矩阵点高程信息；s4.收集的各矩阵点高程信息，结合矩阵点经纬线坐标，对应在地形数字高程模型基础上，建立水情数字高程模型，形成可视化灾情模型。
32.数字高程模型(外文名：digital elevation model，简称：dem)是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)。
33.它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型 (digital terrain model，简称dtm)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。
34.本发明根据受灾地区地形信息建立基础数字高程模型，然后根据测得的水情程高数据及经纬线坐标数据，在地形数字高程模型基础上，建立水情数字程高模型，实现可视化洪涝灾害模型。同时，也可以利用其它软件进行建模，形成不同参数的模拟，并使不同模型进行耦合，例如efdc_explorer、l
‑
thia模型等。
35.还包括步骤s5.定时巡航更新水渠数字模型，供指挥系统提供水情变化依据。
36.本发明可以随时应对灾害区域变化，通过划分新矩阵点重新投放水情高程标定装置，重新生成模型。水情随降雨量、水势变化，定时巡航更新水情程高信息，以动态反映灾情变化。
37.本发明的进一步设置：还包括步骤s6.筛选受灾区域1土壤类型信息、坡度信息，筛选出易由水情引发其他灾害的危险地质区域3，对已涉水区域2，进行特殊显示，或根据水情变化信息，提前预警危险地质区域3。
38.暴雨、洪涝灾害，极容易引发其它伴生灾害，常见的如泥石流、山体滑坡等。筛选受灾区域1土壤类型信息、坡度信息，筛选出易由水情引发其他灾害的危险地质区域3，对已涉水区域2，进行特殊显示，或根据水情变化信息，提前预警危险地质区域3。使得模型在动态反应水情的同时，将泥石流、山体滑坡灾害的预警融入。
39.所述水情高程标定装置包括做可分离式锁合连接的配重锚件4及浮漂件5，所述浮漂件5包括壳体51及设置于壳体51内的放线长度显示机构、绳索6，所述壳体51外周设有浮力材料52；所述放线长度显示机构包括个位数显件53、十位数显件54，绞线套管55、主轴56、次轴57；所述绞线套管55套设于主轴56上做周转配合，所述绳索6一端与绞线套管55固定，并螺旋缠绕于绞线套管55外周面，另一端穿过壳体51与配重锚件4固定连接，所述绞线套管55同轴设置有单齿盘531；所述个位数显件53、十位数显件54均包括同轴设置的进制齿盘532、显示轮盘533及单齿盘531，该个位数显件53的进制齿盘532与绞线套管55的单齿盘531啮合，所述十位数数显件的进制齿盘532与个位数显件53的单齿盘531啮合，所述显示轮盘533外周面对应进制齿盘532齿数分为若干个数字区，该数字区对应绞线套管55周转圈数轮转，所述壳体51 上对应数字区设有显数窗口511。
40.因为各矩阵点的水深情况并不一致，通过一体投放水情高程标定装置，由配重锚件先带着浮漂件5沉至水底地面，然后做可分离式锁合连接的配重锚件4及浮漂件5自动解锁 (锁合结构见下文)。
41.在浮力材料52的带动下，漂浮件上浮至水面，上浮过程中，在配重锚件的固定下，绞线套管55周转释放绳索6，绞线套管55每释放一圈绳索6，绞线套管55上的单齿盘531 周
转一圈，驱动个位数显件53的进制齿盘532旋转一各，带动个位数显件53的显示轮盘 533数字区轮子至下一数，进制齿盘532可以设置为十齿，对应十个数字区进行计数，也可改为其他进制，乘以预设的一圈绳索6的长度，即可得出浮漂件5相距配重锚件4的近似值距离，即得出水面与水底的近似值距离，即程高数值。
42.十位数显件54同理，通过十位数数显件的进制齿盘532与个位数显件53的单齿盘 531啮合，在个位数显件53周转完一圈(释放十圈绳索6)后，十位数显件54周转一格。本发明可以根据需要，利用相同结构原理累加，设置百位数显件、千位数显件，进一步计数，不再复述。
43.本发明为建模获取水情信息，而设计的水情高程标定装置，为纯机械机构，造价低廉，结构可靠，能够船投、空投，使用灵活方便，成本低，能够应对水势变化大量投放。无需电子设备，便能够得出程高近似值，虽然不及电子设备的高精度，但足以满足建模需求。在洪涝灾害这种区域广、水情激流危险复杂的环境下，以小部分的误差，实现了切实可行的大范围数据获取。
44.所述水情高程标定装置还包括放线角度数显件58，该放线角度数显件58套设于主轴 56上做旋转配合，设有延伸至绞线套管55处的摆线臂581、及角度指针582，所述摆线臂 581上沿绞线套管55轴向设有供绳索6穿过的长槽583，该长槽583与绞线套管55轴线处于同一垂线路径，所述壳体51对应角度指针582处设有角度窗口512及角度刻度，所述浮漂件5平行于水面，配重锚件落于地面，所述方向角度数显件随绳索6倾斜而旋转角度，得出绳索6与地面夹角度数，数据处理平台根据放线长度数值、绳索6夹角度数，通过正弦函数得出浮漂件5相对地面的程高近似值。
45.当矩阵点存在水流时，浮漂件5容易随水流冲击飘远，并不与配重锚件4处于垂直位置，导致绳索6拉长，超出实际程高距离。
46.因此本发明设计放线角度数显件58，浮漂件5因为浮力材料52与水面保持平行，而配重锚件4固定与地面，也与地面平行，两者错位，倾斜的只有绳索6。
47.通过与绞线套管55同轴设置的放线角度数显件58，由于绳索6穿过摆线臂581的长槽583，长槽583与绞线套管55轴线处于同一垂线路径，当绳索6产生倾斜时，会撞击摆线臂581，使放线角度数显件58同步产生摇摆，预先测试绳索6倾斜角度与指针旋转角度关系，形成刻度表，便可以在后续使用中，通过指针对比刻度，反推出绳索6倾斜角度，以得出接近的角度数值，然后通过已知的放线长度数值、绳索6夹角度数，通过正弦函数得出浮漂件5相对地面的程高近似值。
48.所述配重锚件4上设有锁合机构，该锁合机构包括钩臂41、滑块42、及复位弹簧 43，所述配重锚件4的竖直底面设有滑动槽44，外周面设有铰接座，该铰接座处设有贯穿至滑动槽44的通槽47，所述钩臂41一端与铰接座铰链连接，另一端勾住浮漂件5，该钩臂 41围绕铰接端部，设有若干通过通槽47延伸至滑动槽44内的齿45，所述滑块42插设于与滑动槽44内做竖直滑动配合，该滑块42对应通槽47的侧面沿竖直方向设有齿条46，所述复位弹簧43设置于滑动槽44槽底与滑块42之间，驱动滑块42槽口一侧移动，所述齿条 46与钩臂41上的齿45啮合，所述配重锚件4落地，挤压滑块42向槽底移动，齿条46驱使钩臂41围绕铰接座旋转展开，浮漂件5与配重锚件4脱钩分离。
49.由于配重锚件重量大，而漂浮件上又设置有浮力材料52，本装置入水后自然配重
锚件4在下的姿态落至水道，滑块42接触地面，受压收缩运动，齿条46带动钩臂41向远离漂浮件的一侧旋转，漂浮件与配重锚件4脱钩，再浮力材料52带动下自动分离上升。而钩臂41展开的同时，形成支撑脚，勾住底面，进一步保持配重锚件稳定。
50.所述主轴56与绞线套管55之间设有第一扭簧，该第一扭簧驱动绞线套管55相对放线方向回转；所述钩臂41与铰接座之间设有第二扭簧，该第二扭簧驱动钩臂41朝漂浮件一侧旋转。
51.通过绞线套管55处设置的扭簧，防止绳索6自然松脱，随水位下降，也能一定程度回卷绳索6，自动校正计数。而水面上涨，浮力大于扭簧的扭力，自动放绳。通过钩臂41 处设置扭簧，可以防止钩臂41提前展开。