[发明专利]一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统

权利要求书

1.一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，实时接收远程监测数据，并对监测数据序列进行预警分析，根据分析结果进行预警和辅助决策。其特征在于，包括数据库系统、预警模型分析、辅助决策系统展示、Web服务器以及管理用户。所述的数据库系统包括历史监测资料数据库、实时监测资料数据库、基础地理信息资料数据库、应急预案资料数据库、相关计算模型资料数据库以及预警资料数据库。所述的预警预测模型分析模块对数据库中的观测数据进行预处理后，对时间序列数据进行分段线性表示达到维压缩的目的，进而将实时监测数据与历史监测资料数据进行相似匹配，并根据相似匹配结果做出灾害预警。如果监测数据达到预警阈值，预警预测模型分析模块将观测数据以及相匹配的历史数据信息存储到预警资料数据库中。所述的辅助决策系统是基于地理图形信息展示辅助决策信息，包括调用预警资料数据、应急预案资料数据对灾害进行模拟展示以及应急预案生成，调用实时监测的台风数据进行展示，辅助决策系统的模拟数据与应急预案资料数据也存储到预警资料数据库中，并通过部署的Web服务器来将地图服务和数据展示到管理用户的客户端。

所述的历史监测资料数据库包括存储历史台风名称、台风实测和预报数据、历史风暴潮实测增水位、总水位和天文潮位数据、预报数据以及灾害等级数据。

所述的实时监测资料数据库定时接收远程数据采集系统传输的实时监测数据，设置数据库文件自动扩展与表收缩以适应数据的实时录入。

所述的基础地理信息资料数据库存储基础地理信息数据，包括道路和居民地的空间数据、属性数据以及美国ESRI公司提供的遥感影像数据。

所述的应急预案资料数据库存储历史台风预案和设计预案，历史风暴潮预案和设计预案。

所述的相关计算模型资料数据库存储用于选取灾害指标、风暴潮灾情模拟、灾害等级划分的模型以及其中涉及的专家知识。

所述的预警资料数据库存储预警模型分析得到的匹配结果数据、灾情模拟评估数据、灾害等级划分数据，预警资料数据库中的数据在预警解除后存储到应急预案资料数据库中。

所述的预警预测模型分析主要是对数据进行预处理后，对时间序列数据进行分段线性表示达到维压缩的目的，进而与历史监测资料数据进行相似匹配，并根据相似匹配结果做出灾害预警。

所述的辅助决策系统基于地理图形信息展示辅助决策信息，并通过部署的Web服务器来展示到管理用户客户端。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，其特征在于，所述的辅助决策系统展示包括对此次风暴潮灾害灾情模拟评估、等级评估、台风路径展示以及根据历史灾情应急预案的推理预案结果。

所述的灾情模拟评估是针对预警提示返回的信息，以该监测时间序列数据为边界条件进行灾情模拟以及淹没范围、淹没水深的展示，并根据相似性度量的结果推理得到此次灾害等级评估结果发送到管理用户。

3.根据权利要求1所述的一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，其特征在于，所述的管理用户在接收预警提示后，对警情发布预警报告。通过Internet发送到政府网站、手机移动终端、海上船载终端以及决策控制中心，由领导专家对灾情做跟踪分析。

4.根据权利要求1所述的一种基于时间序列分析的风暴潮灾害预警系统，其特征在于，所述的预警模型分析首先是对实时监测数据和历史监测数据进行数据预处理，在这个过程中要分离历史监测资料数据库中风暴潮灾害发生时监测数据与正常监测数据，提取潮位数据进行分析。对于正常监测数据，根据挑选其中风暴潮多发季节的部分数据作为案例数据，对于历史风暴潮灾害发生时监测数据，则全部作为案例数据。其次是对数据库中的历史监测数据和实时监测数据进行时间序列线性表示，实现数据的降维与压缩。再次是采用时间序列相似性匹配的方法，将实时监测数据与案例数据库中的时间序列数据进行相似性匹配，根据相似性度量的距离值以及预先设定的判断阈值，来判定是否对灾害进行预警。