[发明专利]一种基于GIS的城市排水预警系统

权利要求书

1.一种基于GIS的城市排水预警系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据计算模块、结果显示模块；

所述数据获取模块用于获取排水支管在单位时间内的最大流量，以及获取与所述排水支管直接连通的雨水井的流量数据；

所述数据计算模块用于根据所述流量数据对雨水井在接下来的时间周期T内的流量进行预测，获取所述雨水井在所述时间周期T内的各个时刻的流量；并根据所述流量判断所述排水支管是否能够满足排水需求，并将判断结果发送至结果显示模块；

所述结果显示模块用于将所述判断结果在城市排水管道的GIS模型中进行展示，以及用于在所述判断结果为排水支管不能够满足排水需求时，向工作人员发出报警提示；

所述流量数据包括所述雨水井的汇水区域的面积和在所述汇水区域内的降雨量数据，所述降雨量数据包括在监测时间段mT内的多个时刻的降雨量；

所述数据获取模块包括设置在所述雨水井的汇水区域内的多个雨量传感器节点和基站，所述雨量传感器节点用于获取所述雨水井在所述监测时间段mT内的各个时刻的局部降雨量，

所述雨量传感器节点通过分簇的方式形成簇头节点和成员节点，所述成员节点用于采集所述局部降雨量，并发送至所述簇头节点，所述簇头节点用于将来自成员节点的局部降雨量进行汇总后发送至基站；所述基站用于计算所述汇水区域在监测时间段mT内的各个时刻的降雨量；

所述汇水区域在监测时间段mT内的时刻ct的降雨量的计算方式如下：

式中，rainam_ct表示汇水区域在监测时间段mT内的时刻ct的降雨量，numa表示在时刻ct时，所述汇水区域中处于工作状态的雨量传感器节点的总数，averainam_a,ct表示第a个处于工作状态的雨量传感器节点在时刻ct采集到的局部降雨量；

所述成员节点和簇头节点之间进行通信时，容易出现多个成员节点同时和簇头节点进行通信的情况，而在后发起通信请求的成员节点则需要等待一个时间间隔后再次发起通信请求，避免与在先发起通信请求的成员节点发生冲突；

所述时间间隔通过如下方式进行计算：

计算基础时间间隔：

式中，basw_i表示成员节点i的基础时间间隔，cs表示预设的等待常数，numnei_i表示处于成员节点i的通信范围内的其它成员节点的总数，blognumc_i表示通信系数，b为常数型数值，b的取值范围为[5,6]，numc_i表示簇头节点在单位时间内同时收到成员节点的通信请求的数量的平均值，qd表示处于以成员节点i为圆心的，半径为的圆形区域内的其它成员节点的总数，rma表示成员节点i的最大通信半径；c表示预设的调节参数，c的取值范围为(1,2)；

计算通信冲突数值：

式中，q_i表示成员节点i的通信冲突数值，pb表示成员节点i向簇头节点发起通信请求时，与其它成员节点产生冲突的概率，lc表示在设定的时间周期内，成员节点i与其它成员节点连续发生冲突的数量；

计算最优冲突数值qbset_i：

式中，maq_i表示成员节点i以最大通信功率与簇头节点进行通信时，与其它成员节点发生通信冲突的数值；

若qbset_i小于q_i，则采用下述方式计算得到最终的时间间隔finw_i：

finw_i＝basw_i(1+q_i)

否则，采用下述方式计算得到最终的时间间隔finw_i：

finw_i＝basw_i(1-q_i)。

2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的城市排水预警系统，其特征在于，其还包括控制模块，所述控制模块用于对城市排水系统中的排水装置进行远程控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于GIS的城市排水预警系统，其特征在于，所述排水装置包括排水管道阀门和抽水机。