一种多要素监测一体化预警系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及雨量监测及预警技术领域，特别设及一种多要素监测一体化预警系统 及方法。
【背景技术】
[0002] 现阶段防灾减灾预警设备分为群测群防监测设备和群测群防预警设备两部分。具 有采集信息不全面、灾情传递不及时、站点重复建设、运行成本高、维护要求高等问题。防灾 减灾建设中的雨量监测报警站、无线预警广播站、图像视频监测站，具有采集信息不全面、 灾情传递不及时、站点重复建设、运行成本高、维护要求高等缺陷。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0004] 为此，本发明的目的在于提出一种多要素监测一体化预警系统及方法，采用室外 采集和室内监测报警一对多的结合方式，实现了与家庭日用品相结合入户型报警，同时向 多个用户（群发）通知报警信息，增加预警的可靠性和及时性，解决了预警信息传递"最后 一公里"便捷入户报警的需求，同时可做到"有险报警，无险日用"，将预警专用设备与日用 品结合从日常生活提升民众预警意识，为防灾预警信息普及提供成本低廉平台。
[0005] 为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种多要素监测一体化预警系 统，其特征在于，包括：多要素采集装置和多个监测及报警装置，其中，所述多要素采集装置 位于室外，每个所述监测及报警装置均位于室内，且每个所述监测及报警装置分别与所述 多要素采集装置相连，W由位于所述室内的每个监测及报警装置与位于室外的所述多要素 采集装置进行通信，其中，
[0006] 所述多要素采集装置用于采集当前环境下的多种环境参数，所述多要素采集装置 包括；图像采集模块、雨量采集模块、水位采集模块、位移采集模块、光照采集模块、PM2. 5 检测模块、环境数据集成检测模块、时钟模块、第一和第二通信模块W及供电模块，其中，
[0007] 所述图像采集模块用于采集当前环境中的外部环境的图像数据；
[000引所述雨量采集模块用于采集当前环境中的雨量数据；
[0009] 所述水位采集模块用于对当前环境中的水位数据进行定点采集和连续采集；
[0010] 所述位移采集模块用于对当前环境中的滑坡位移进行采集；
[0011] 所述光照采集模块用于对当前环境中的光照强度进行采集；
[0012] 所述PM2. 5检测模块用于对当前环境中的PM2. 5强度进行采集；
[0013] 所述环境数据集成检测模块用于对当前环境中的风速、风向、温度、湿度、气压进 行义集；
[0014] 所述时钟模块用于统计降雨时长；
[0015] 所述第一和第二通信模块分别与所述雨量采集模块、水位采集模块和时钟模块 相连，其中所述第一通信模块进一步与所述监测及报警装置无线相连，用于接收所述雨量 数据、水位数据和降雨时长，向所述监测及报警装置发送所述雨量数据、水位数据和降雨时 长，所述第二通信模块与GSM/GPRS公共网络相连，用于通过GSM/GPRS通信方式向移动终端 发送所述雨量数据、水位数据和降雨时长W供所述用户实时监控；
[0016] 所述供电模块用于向所述雨量采集模块、水位采集模块、时钟模块和第一通信模 块进行供电；
[0017] 每个所述监测及报警装置用于根据所述雨量数据、水位数据和降雨时长判断对应 的雨量报警类型，并发出报警信号，所述监测及报警装置包括：第=通信模块、预警阔值分 析模块、报警模块和显示模块，其中，
[001引所述第=通信模块与所述第一通信模块、上游设备的通信模块及下游设备的通信 模块相连，用于接收来自所述第一通信模块的当前设备的所述雨量数据、水位数据和降雨 时长、W及所述上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据；
[0019] 所述预警阔值分析模块用于根据所述当前设备的雨量数据、水位数据和降雨时长 分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个预设的雨量 报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报警类型之后， 所述预警阔值分析模块进一步根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨 水，如果判断发生涨水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判 断发生退水，则下调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不 变，则保持当前雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；所述预警阔值分析模块还用于根 据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判断当前设备的水位是 否发生变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游设备和下游设备的雨 量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述上游设备和下游设备 均退水，则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下游设备退水，则所述当 前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设备均涨水，则所述当前 设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息；
[0020] 所述报警模块用于根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向 外界发出报警信号；
[0021] 所述显示模块用于显示所述雨量数据和预警等级W供用户查看及监控。
[0022] 其中，所述水位采集模块包括；多路接触式水位传感器接口，用于对当前环境中的 水位数据进行定点采集；RS232水位计接口，用于对当前环境中的水位数据进行连续采集； 无线水位采集器接口，用于通过无线方式采集水位数据。
[0023]其中，所述供电模块采用冗余供电设计，包括；基于最大功率电跟踪MPPT的太阳 能供电单元、蓄电池供电单元和市电供电单元。
[0024]其中，所述第一通信模块包括；GFSK调制通信发送单元、2-GFSK调制通信单元、MSK调制通信单元、FSK调制通信单元或ASK调制通信单元；所述第二通信模块包括；GSM/ GPRS通信单元；所述第S通信模块包括；GFSK调制通信接收单元。
[0025]其中，所述预警阔值分析模块对所述场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成 雨量综合数据，将所述雨量综合数据与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中， 第一至第=级雨量报警类型对应的严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报 警阔值；所述预警阔值分析模块将所述雨量综合数据依次与第一至第=级雨量报警类型中 各个预设时段报警阔值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断所述当前对应 的报警类型为该预设时段报警阔值所属的雨量报警类型；在判断当前对应的报警类型为第 一级雨量报警类型时，所述预警阔值分析模块每隔第一预设时长进行一次监测报警动作； 在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，所述预警阔值分析模块每隔第二预 设时长进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第=级雨量报警类型时，所 述预警阔值分析模块每隔第=预设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第=预设时 长的时间长度依次增加。
[0026] 其中，所述监测及报警装置还用于根据统计当前区域的时段累计雨量和降雨强度 PI、降雨强度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据设置临界雨量指标，进 一步将当前采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对，设置当前 的降雨等级，其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指标和立即转移指标，
[0027] 其中，RTI=PIXR，R=R〇+P。，R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，P。为前期 降雨之和。
[002引其中，所述移动终端内安装有远程监控预警APP应用，用户通过该远程监控预警APP应用对监测地区和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系 统的雨量数据和水位数据，W及远程向所述多要素监测一体化预警系统发出控制指令；所 述多要素监测一体化预警系统进一步与个人计算机PC进行通信，用户通过所述个人计算 机WWeb方式登录远程监控预警在线系统，用户通过该远程监控预警在线系统对监测地区 和测站进行管理，并可W实时查看来自所述多要素监测一体化预警系统的雨量数据和水位 数据。
[0029] 其中，所述监测及报警装置还包括：近场通信NFC模块、WIFI模块和藍牙模块，其 中，所述近场通信NFC模块与所述预警阔值分析模块相连，用于向具有NFC功能的移动终端 发送所述雨量数据、水位数据和降雨时长、雨量报警类型，W供用户查看及监控；所述WIFI 模块与所述预警阔值分析模块相连，用于向移动终端发送所述雨量数据、水位数据、降雨时 长和雨量报警类型，W供用户查看及监控；所述藍牙模块与所述报警模块相连，用于将所述 报警信号W无线音频形式进行播放。
[0030] 其中，所述显示模块还用于显示当前时间的公历日期、农历日期和当前时间。
[0031] 其中，所述显示模块采用在家庭日用品上嵌入所述雨量数据和预警等级的显示内 容，其中，所述家庭日用品上显示有公历日期、农历日期和当前时间。
[0032] 其中，所述显示模块包括；用于显示所述雨量数据和预警等级的显示贴层，所述显 示贴层粘贴于所述家庭日用品上。
[0033] 其中，当所述监测及报警装置用于普通家庭区域内的防讯报警时，所述显示模块 显示W下信息：今日降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间和室内温度；当所述 监测及报警装置用于乡镇区域内的防讯报警时，所述显示模块显示W下信息；今日降雨量、 本月降雨量、场次降雨量、年度降雨量、预警等级、预警阔值、公历日期、农历日期、当前时 间；当所述监测及报警装置用于县级区域内的防讯报警时，所述显示模块显示W下信息： 每个乡的降雨量、预警等级、公历日期、农历日期、当前时间。
[0034] 其中，所述监测及报警装置还包括；与所述预警阔值分析模块相连的近场通信 NFC模块和WIFI模块，W及与所述报警模块相连的藍牙模块、设置于所述控制箱上的USB串 p。
[0035] 其中，所述监测及报警装置采用电子抹除式可复写只读存储器邸PROM。
[0036] 其中，所述多要素采集装置还包括；控制箱，所述雨量采集模块、水位采集模块位 于所述控制箱上方，所述第一通信模块位于所述控制箱内。
[0037] 其中，还包括；基座和立杆，其中，所述立杆安装于所述基座之上，在所述立杆的上 端安装有所述控制箱。
[003引其中，所述立杆的形状为直线形或曲线形。
[0039] 其中，所述报警模块为防水扬声器，安装于所述立杆的一侧。
[0040] 本发明另一方面的实施例提供一种多要素监测一体化预警方法，包括如下步骤：
[0041] 步骤S1，采集当前环境下的多种环境参数，其中，所述多种环境参数包括；外部环 境的图像数据、雨量数据、水位数据、降雨时长、滑坡位移、光照强度、PM2. 5强度、风速、风 向、温度、湿度和气压；
[0042] 步骤S2,接收所述雨量数据、水位数据和降雨时长，根据所述雨量数据、水位数据 和降雨时长分析得到场次降雨量和时段降雨量，根据所述场次降雨量和时段降雨量与多个 预设的雨量报警类型进行比对，获取当前对应的雨量报警类型，在获取当前对应的雨量报 警类型之后根据实时接收到的雨量数据和水位数据，判断是否发生涨水，如果判断发生涨 水，则上调一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断发生退水，则下调 一个级别的雨量报警类型，重新定时，检测当前水位；如果判断水位不变，则保持当前雨量 报警类型，重新定时，检测当前水位；
[0043] 步骤S3,根据上游设备和下游设备的雨量数据和水位数据，每隔预设时间间隔判 断当前设备的水位是否发生变化，如果所述当前设备的水位发生变化，则进一步根据上游 设备和下游设备的雨量数据和水位数据，判断上游设备和下游设备的水位变化；如果所述 上游设备和下游设备均退水，则所述当前设备发布安全消息；如果所述上游设备涨水且下 游设备退水，则所述当前设备发布最高级别的洪水预警信息；如果所述上游设备和下游设 备均涨水，则所述当前设备根据当前水位高度发布相应级别的洪水预警信息；
[0044] 步骤S4,根据当前对应的雨量报警类型，W音频广播和/或蜂鸣形式向外界发出 报警信号，并显示所述雨量数据和预警等级W供用户查看及监控。
[0045] 其中，在所述步骤S2中，还包括如下步骤；根据所述雨量数据、水位数据和降雨时 长对所述场次降雨量和时段降雨量进行综合分析生成雨量综合数据，将所述雨量综合数据 与依次与第一至第=级雨量报警类型进行比对，其中，第一至第=级雨量报警类型对应的 严重级别依次降低，每级雨量报警类型包括多个时段报警阔值；
[0046] 将所述雨量综合数据依次与第一至第=级雨量报警类型中各个预设时段报警阔 值比对，当符合其中一个预设时段报警阔值时，则判断所述当前对应的报警类型为该预设 时段报警阔值所属的雨量报警类型；
[0047]在判断当前对应的报警类型为第一级雨量报警类型时，每隔第一预设时长进行一 次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第二级雨量报警类型时，每隔第二预设时 长进行一次监测报警动作；在判断当前对应的报警类型为第=级雨量报警类型时，每隔第 =预设时长进行一次监测报警动作；其中，第一至第=预设时长的时间长度依次增加。
[0048] 其中，在所述步骤S2中，还包括如下步骤；根据统计当前区域的时段累计雨量和 降雨强度PI、降雨强度与有效累积雨量关系RTI，根据计算得到上述=组数据设置临界雨 量指标，进一步将当前采集到的雨量数据、水位数据和降雨时长与临界雨量指标进行比对， 设置当前的降雨等级，其中，所述临界雨量指标包括；警觉性指标、准备转移指标和立即转 移指标，
[0049] 其中，RTI=PIXR，R=R〇+P。，R为有效累积雨量，R。为场次累积雨量，Pa为前期 降雨之和。
[0化0] 根据本发明实施例的多要素监测一体化预警系统和方法，具有W下有益效果： [0051] (1)采用室外采集和室内监测报警结合的方式，解决了预警信息传递"最后一公 里"便捷入户报警的需求，实现