[发明专利]一种基于大数据的城市排水网络监控控制系统

摘要

本发明公开了一种基于大数据的城市排水网络监控控制系统，所述市级监控模块将该市的灾情数据上传至分布式服务器中，所述市级监控模块将城市分为若干个面积相同的监控分区，每个监控分区内都设置有区级监控模块和若干个数据采集模块，所述数据采集模块设置在监控分区中低洼的位置。能够对各个采集点进行监控，保证排水能力稳定。能够根据不同的实地情况进行划分，并做出针对性的应对措施，提高应对措施的准确度。对全国的监控分区进行排水能力的分级，为以后城市排水网络的改造提供模板和参考，同时能够为预警功能提供数据进行对比参考，提高预警功能的准确度。设置有预警功能，为抗洪抗积水争取准备时间，减少灾情带来的损失。

主权项

1.一种基于大数据的城市排水网络监控控制系统，其特征在于，包括数据采集模块、区级监控模块、市级监控模块和多个设置在全国各地的分布式服务器，所述市级监控模块将该市的灾情数据上传至分布式服务器中，所述市级监控模块将城市分为若干个面积相同的监控分区，每个监控分区内都设置有区级监控模块和若干个数据采集模块，所述数据采集模块设置在监控分区中低洼的位置，作为采集点，所述区级监控模块与所述监控分区内的所有数据采集模块无线通信连接，所述市级监控模块与该市内所有的区级监控模块通信连接，所述市级监控模块与最近的分布式服务器通信连接；所述数据采集模块用于采集路面水位高度、排水井水位高度、采集点的降雨时长和平均降雨强度，所述区级监控模块包括数据分析单元和灾情处理单元，其中数据分析单元用于接收并处理数据采集模块采集到的数据，分析出各个采集点的灾情报告，所述灾情处理单元统计所属监控分区内的灾情报告，再根据灾情报告分析出洪涝程度，并根据洪涝程度实行不同等级的管控方案，所述市级监控模块包括雨洪预警单元和分级评估单元，其中所述分级评估单元根据历史灾情数据对每个监控分区的排水能力进行分级，所述雨洪预警单元从分布式服务器中获取一定距离范围外的位置的气象信息，并根据气象信息和各个监控分区的分级对每个监控分区做出针对性的预警；所述数据分析单元在路面水位高度不低于25cm时，将路面积水情况标记为高位，在路面水位高度大于5cm小于25cm时，将路面积水情况标记为中位，在路面水位不超过5cm时，将路面积水情况标记为正常；在排水井水位不低于设计的最高水位的80％时，将井下积水情况标记为高位，在排水井水位高度超过设计的最高水位的30％且小于80％时，将井下积水情况标记为中位，在排水井水位高度不超过设计的最高水位的30％时，将井下积水情况标记为正常；数据分析单元在路面积水情况与井下积水情况都正常时，将灾情报告标记为无灾害，在路面积水情况与井下积水情况中其中一个为正常，另一个为高位或中位时，将灾情报告并标记为待检修，在路面积水情况与井下积水情况均为中位或其中一个为高位，另一个为中位时，获取降雨时长和平均降雨强度并将灾情报告标记为积水，在路面积水情况与井下积水情况均为高位时，获取降雨时长和平均降雨强度并将灾情报告标记为洪涝；所述灾情处理单元获取监控分区内所有采集点的灾情报告，当标记为洪涝的采集点的占比超过50％时，则向该监控分区发出洪涝警报并启动洪涝管控方案，并向市级监控模块发送包含该监控分区降雨时长和平均降雨强度的洪涝记录，当标记为积水的采集点的占比超过50％时，则该监控分区启动积水管控方案，并向市级监控模块发送包含该监控分区降雨时长和平均降雨强度的积水记录，当存在标记为待检修的采集点时，向城市排水管理部门发出检修申请和待检修采集点的位置；所述分级评估单元获取各个监控分区最近十次的积水记录和洪涝记录，根据平均值计算公式，计算发生洪涝时，该监控分区降雨时长的平均值和平均降雨强度的平均值，以及发生积水时，该监控分区降雨时长的平均值和平均降雨强度的平均值，获取全国所有监控分区降雨时长的平均值和平均降雨强度的平均值，并对各个监控分区的抗洪涝能力以及抗积水能力进行排名，降雨强度越大，排位越前，相同降雨强度比较降雨时长，降雨时长越长，排名越前，将排名位于前10％的监控分区评级为一级，将排名位于前20％的监控分区评级为二级，将排名位于前30％的监控分区评级为三级，以此类推，共分为十个等级，并获取各个等级中降雨强度的最低值和降雨时长的最低值，作为该等级对应的洪涝预警值和积水预警值；所述雨洪预警单元进行预警的步骤如下：S1、天气预报预计有降雨后，选取n个监控分区作为预警区，所述预警区环状等距分布在以雨洪预警单元所属城市中心处为圆心，半径为r的圆上；S2、雨洪预警单元实时监控各个预警区的气象信息，当某一预警区生成积水记录或洪涝记录后，从中获取预警区实时的降雨时长和平均降雨强度，并获取预警区相对雨洪预警单元所属城市的方向，作为雨云方向；S3、雨洪预警单元再获取位于雨云方向上且距该预警区100km的监控分区作为对照区，并获取对照区的最新的积水记录或洪涝记录，并从中获取最近降雨的时间，根据速度公式计算雨云从对照区移动至该预警区的雨云移动速度，再根据雨云移动速度计算雨云从预警区移动至雨洪预警单元所属城市所需的时间，作为预计降雨时间；S4、雨洪预警单元将获取到的降雨时长和平均降雨强度与该城市中各个监控分区对应自身等级的洪涝预警值和积水预警值进行对比，若降雨时长和平均降雨强度均大于积水预警值，则向监控分区对应的灾情处理单元发出进行积水预警以及预计降雨时间，若降雨时长和平均降雨强度均大于洪涝预警值，则向监控分区对应的灾情处理单元发出进行洪涝预警以及预计降雨时间。