一种基于5G和北斗技术的防汛抢险预警系统的制作方法

本发明涉及防汛预警，具体一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统。

背景技术：

1、沿江沿河区域在汛期需要对实时的防汛状态进行预警，提前转移居民，减少人民生命财产的损失，因此对于防汛预警的准确性和及时性至关重要。

2、现有的防汛抢险预警系统会基于多种因素进行分析判断，包括但不限于水位状态、流量状态、坝体形变状态等，其中，当上述参数中的一项或多项达到对应预警时，则判断为存在风险，并进行防汛预警，提前对区域人员进行转移；其中，坝体形变状态主要依靠坝体内部预先设置的形变传感器实现形变状态的监测过程，其具有较高的精确度。

3、对于未预先设置的水域边界，其实时状态可通过北斗技术获取较为高清的图像，通过对获取图像的分析，进而判断其异常状态，然而，分析判断过程中，会受到多种因素的影响，因此仅能在出现较为明显问题时才能进行预警，显然此时预警系统具有一定的滞后性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，解决以下技术问题：

2、如何基于北斗技术及5g提高防汛抢险预警的及时性。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，所述系统包括：

5、水位监测模块，设置于预设监测点，包括北斗定位组件，用于获取预设监测点的水位值；

6、水利参数监测模块，用于监测上游排水流量信息、下游排水流量信息、雨量信息及环境参数；

7、卫星图像采集模块，用于获取预设监测点的卫星图像信息；

8、预警分析模块，基于5g技术与水利参数监测模块及若干组水位监测模块通讯连接，用于根据上游排水流量信息、下游排水流量信息、雨量信息及环境参数获取预测水位值；根据预设监测点的卫星图像信息及预测水位值与水位监测模块获取的水位值进行预警分析，根据预警分析结果判断是否预警。

9、于一实施例中，所述预测水位值获取的过程包括：

10、通过公式hpre(t)＝h(t1)+fh(h(t1)，qadd(t))计算获得t时刻的预测水位值hpre(t)；

11、其中，t1为历史时刻，t为当前时刻，t-t1＝δt，δt为预设固定时段；h(t1)为t1时刻的水位监测值，fh为该水域的水位模型函数；qadd(t)为预测水量增加值；n为上游进水口个数，i∈[1，n]；qui(t)为第i个上游进水口实时流量；m为下游排水口个数，j∈[1，m]；qdj(t)为第j个下游排水口实时流量；w(t1)为t1时刻环境数据中的土壤湿度；fw为调整系数函数，r(t)为实时降雨量。

12、于一实施例中，所述预警分析的过程包括：

13、获取该水域t1时刻及t时刻的卫星图像，对卫星图像进行识别分析，分别获取该区域t1时刻及t时刻的水面轮廓；

14、根据t1时刻的水面轮廓及t时刻的水位值预测获得t时刻的预测水面轮廓；

15、根据t时刻监测的水位值与预测水位值的比对及t时刻识别获得的水面轮廓与预测水面轮廓的比对，获得预警值；

16、根据预警值大小判断是否进行预警。

17、于一实施例中，t时刻的预测水面轮廓获取的过程包括：

18、获取t1时刻的水面轮廓及t时刻的水位值；

19、通过历史数据中t时刻水位值对应的参考水面轮廓获取基准水面轮廓；

20、将t1时刻的水面轮廓与t1时刻水位值对应的参考水面轮廓进行重合性比对，获取异常区域；

21、对每个异常区域按照调整量uk＝fh(h(t1)，qadd(t))*tanθk进行调整，当uk＞0时，则将异常区域的水位轮廓以垂直于水位轮廓方向向外扩展距离uk；当uk＜0时，则将异常区域的水位轮廓以垂直于水位轮廓方向向内缩小|uk|；将调整后的轮廓替代基准水面轮廓中对应位置的轮廓，拟合后形成预测水面轮廓。

22、于一实施例中，所述预警值的计算过程包括：

23、通过公式warne(t)＝sg(|h(t)-hpre(t)|)+x*sh(|s(t)-spre(t)|)*f(t)计算获得t时刻的预警值warne(t)；

24、其中，h(t)为t时刻若干个预设监测点的水位值均值；sg为分段函数，h1、h2、h3为预设深度阈值；δ、μ为预设调节系数；s(t)为t时刻的水面轮廓面积；spre(t)为t时刻预测水面轮廓面积；sh为面积异常量函数；x为权重调整系数；f(t)为轮廓异常值；

25、根据t时刻的预警值warne(t)大小判断是否进行预警。

26、于一实施例中，所述轮廓异常值f(t)的获取过程包括：

27、将t时刻的预测水面轮廓与t时刻识别获得的水面区域进行比对，获取水面区域超出预测水面轮廓的区域；

28、通过公式计算获得第x轮廓异常值fx(t)；

29、通过计算获得轮廓异常值f(t)；

30、其中，v为水面区域超出预测水面轮廓的区域个数，x∈[1，v]；sex为第x区域轮廓的面积，lex为第x区域轮廓对应的水位轮廓长度；lxmax为第x区域轮廓内水位线法线最大值，α1、α2为预设权重系数；τ为预设修正系数；max{fx(t)}为v个区域内fx(t)最大值。

31、于一实施例中，根据预警值大小判断是否进行预警的过程为：

32、将预警值warne(t)与预设阈值区间[w1，w2]进行比对：

33、若warne(t)＞w2，则进行预警；

34、若warne(t)＜w1，则不进行预警；

35、若warne(t)∈[w1，w2]，则进行单项分析，根据单项分析结果判断是否进行预警。

36、于一实施例中，所述单项分析的过程包括：

37、分别将|h(t)-hpre(t)|、|s(t)-spre(t)|及f(t)与对应预设参考值hrt、srt及frt进行比对：

38、若不满足|h(t)-hpre(t)|＞hrt、|s(t)-spre(t)|＞srt且f(t)＞frt时，则进行预警。

39、一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警方法，所述方法通过所述一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统进行防汛抢险预警。

40、本发明的有益效果：

41、(1)本发明根据预设监测点的预测水位值与水位监测模块获取的水位值进行比对判断，再结合获得的卫星图像信息进行预警分析，能够在水位或其他监测参数未到达预警临界值时进行预警过程，进而实现了对防汛状态预警的及时性。

技术特征：

1.一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述预测水位值获取的过程包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述预警分析的过程包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，t时刻的预测水面轮廓获取的过程包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述预警值的计算过程包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述轮廓异常值f(t)的获取过程包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，根据预警值大小判断是否进行预警的过程为：

8.根据权利要求7所述的一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统，其特征在于，所述单项分析的过程包括：

9.一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警方法，其特征在于，所述方法通过如权利要求1-8中任一项中的所述一种基于5g和北斗技术的防汛抢险预警系统进行防汛抢险预警。

技术总结
本发明涉及防汛预警技术领域，具体公开了一种基于5G和北斗技术的防汛抢险预警系统及方法，所述系统包括：水位监测模块，设置于预设监测点，包括北斗定位组件，用于获取预设监测点的水位值；水利参数监测模块，用于监测上游排水流量信息、下游排水流量信息、雨量信息及环境参数；卫星图像采集模块，用于获取预设监测点的卫星图像信息；预警分析模块，基于5G技术与水利参数监测模块及若干组水位监测模块通讯连接，用于根据上游排水流量信息、下游排水流量信息、雨量信息及环境参数获取预测水位值；根据预设监测点的卫星图像信息及预测水位值与水位监测模块获取的水位值进行预警分析，根据预警分析结果判断是否预警。

技术研发人员：张李荪,程遥,李祎盼,黄薇,王海龙,吴琰,邹昕,张国文,廖强,刘杨,张娜,杨阳,卢聪飞,陈金平,万国勇,黄兰波,胡波,袁媛,黄凯,钟志坚,陈浩雯,王险峰,彭世琥,郭耀文,夏宜谱,赵宁,王继开,肖志鹏,吴雅珍,程雪苗,胡燕,曹忠,王嘉龙,王佳轩,夏涵韬,雷丽娟,许良英
受保护的技术使用者：中铁水利信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16