本發(fā)明涉及山洪災害監(jiān)測預警技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說它是山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法。本發(fā)明還涉及采用所述的山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法的預警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國地貌類型復雜多樣，且以山丘區(qū)為主，約占全國陸地面積的三分之二；由于處于東亞季風區(qū)，暴雨頻發(fā)，地質(zhì)條件復雜，加上人類活動的影響，導致山洪災害發(fā)生頻繁且損失巨大，是主要的自然災害和民生問題之一；山洪災害是指由于降雨在山丘區(qū)引發(fā)洪水及由山洪誘發(fā)的泥石流、滑坡等對國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成損失的災害；山洪是山丘區(qū)小流域由降雨引起的突發(fā)性、暴漲暴落的地表徑流(溪河洪水)，因流域面積和河道調(diào)蓄能力小，坡降較陡，洪水持續(xù)時間短，但漲幅大，洪峰高；山洪泥石流是含有大量砂石塊的特殊山洪，具有發(fā)生突然、歷時短暫、破壞力強等特點；山丘區(qū)暴雨常具突發(fā)性，從降雨到山洪災害形成歷時短，一般只有幾小時，短則不到1小時，誘發(fā)的山洪災害具有突發(fā)性強、成災快、破壞性大。同一流域山洪災害由于與降雨各要素密切相關(guān)，溪河洪水、泥石流、滑坡三種山洪災害類型極易形成災害鏈。

我國山洪災害防治區(qū)面積大；山丘區(qū)受地形、地貌影響，局地小氣候特征明顯；目前山洪災害防治區(qū)監(jiān)測區(qū)監(jiān)測網(wǎng)點布設不夠，覆蓋率不高；現(xiàn)有山丘區(qū)雨量站密度稀、自動化程度低，難以捕捉到突發(fā)性暴雨洪水的信息；也缺乏山洪誘發(fā)的泥石流、滑坡監(jiān)測設施，泥石流、滑坡監(jiān)測主要依靠群測群防，對重要山洪災害危險點的監(jiān)測不夠；特別是山丘區(qū)小流域水雨情數(shù)據(jù)采集主要靠人工進行觀測、人工報汛，通信設備陳舊、手段落后，水雨情傳輸速度慢，自動化程度低，信息傳輸?shù)臅r效性差；目前山丘區(qū)山洪災害預報預警非常薄弱，局部強降雨預報精度不高，山洪災害發(fā)生與發(fā)展預測不夠準確；絕大多數(shù)山丘區(qū)小流域沒有洪水預報和預警系統(tǒng)，即使有報汛站點，也因報汛段次太少，無法滿足預報需求，加之山洪災害預報預見期太短，往往失去了參考決策意義；傳統(tǒng)的山洪泥石流監(jiān)測預報預警方法是在野外建立簡易監(jiān)測點，采用簡易觀測方法，即主要利用人工觀測雨量和發(fā)生泥石流后預警，檢測儀器科技含量不高，方法單一，遇到雷雨天氣通訊難以暢通，特別是夜間，監(jiān)測預警工作很難實施；專業(yè)臨監(jiān)測警報即零小時到數(shù)小時內(nèi)的預報，是依據(jù)雨量圖、雨勢情報、危險前兆、監(jiān)測儀器制定依據(jù)，對城鎮(zhèn)、工礦和交通運輸部門的泥石流臨災避難與救助有重要意義；然而，現(xiàn)有的各種野外山洪災害監(jiān)測預報預警方法和設備都存在科技含量不高、監(jiān)測精度差、成果不及時和可靠度不夠的缺點,已成為目前防洪減災工作中突出難點。

現(xiàn)有申請?zhí)?01610969755.1，專利名稱為《山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)及監(jiān)測方法》公開的山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)及監(jiān)測方法是國家批準的《山洪災害防治規(guī)劃》(國函﹙2006)116號)非工程措施規(guī)劃中監(jiān)測、通信及預警系統(tǒng)的實施縣級預警平臺的技術(shù)總結(jié)；其技術(shù)路線是已經(jīng)多級(國家防汛抗旱總指揮部、省部級等)論證認可的成熟成果，并未在具體的技術(shù)上有獨創(chuàng)性、先進性；其所述的山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)，包括山洪災害調(diào)查評價數(shù)據(jù)系統(tǒng)和監(jiān)測預警集成系統(tǒng)(縣級監(jiān)測預警平臺、群測群防預警系統(tǒng))；其架構(gòu)和內(nèi)容都是按照國家技術(shù)標準和《山洪災害防治規(guī)劃》要求建立的，基本技術(shù)都是通用和現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)的集成，數(shù)據(jù)分析、預警指標及閾值等專業(yè)技術(shù)也是專業(yè)技術(shù)規(guī)范成果；而群測群防預警系統(tǒng)更主要是管理功能為主，將以往群測群防監(jiān)測的散、亂、盲等問題的處理納入系統(tǒng)管理；其所述的監(jiān)測方法的防御基礎(chǔ)機制、向下預警機制、反饋預警機制屬于山洪災害非工程措施具體實施中應該把握遵循的工作原則和保證機制。

因此，亟待提供一種適用性強、技術(shù)領(lǐng)先、能快速、準確、方便、交互式一體化的小流域山洪災害監(jiān)測預報預警系統(tǒng)及預警方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法，快速監(jiān)測、準確識別山洪災害，及時預報預警，有效降低小流域山洪災害的危害性，提高保障小流域山洪災害威脅區(qū)域的人民生命和財產(chǎn)安全的能力。

本發(fā)明的第二目的是提供采用所述的山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法的預警系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)：自動雨量監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場降雨信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

水位和/或泥位監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場泥石流和水位信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

視頻監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場圖像信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

步驟2：數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收采集子系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫中；

步驟3：識別預警子系統(tǒng)進行預警判斷、發(fā)布內(nèi)部預警：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的識別預警子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收到的災害現(xiàn)場降雨信息、泥石流和水位信息及圖像信息，分析模型辨識山洪災害類型，采取分級報警方式，根據(jù)現(xiàn)場采集的不同災害信息，及時在各級監(jiān)測指揮中心不同級別的顯示設備上發(fā)布內(nèi)部預警信號、并進行顯示和存儲；預警判斷預報決策、完善識別預警子系統(tǒng)的預警判斷模型；

步驟4：人員確定、發(fā)布正式預警：當有預警發(fā)生時，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的識別預警子系統(tǒng)根據(jù)災害現(xiàn)場降雨信息、泥石流和水位信息及圖像信息綜合判定山洪類型，明確預警預報等級，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過短信方式通知相關(guān)人員，并接收相關(guān)人員的決策回復信息，分類存入數(shù)據(jù)庫，供日后查詢；步驟5：實時監(jiān)測：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過監(jiān)測計算子系統(tǒng)的表格和曲線實時顯示監(jiān)測參量和報警信息、查看設備運行狀態(tài)；

步驟6：信息查詢：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過查詢分析子系統(tǒng)進行基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息(雨量、水位和/或泥位、視頻等)查詢、統(tǒng)計報表輸出。

在上述技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)工作在監(jiān)測現(xiàn)場，自動運行，無需人工干預；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)至少有兩種傳輸信息通道，當?shù)谝恍畔⑼ǖ腊l(fā)送失敗時，自動切換到第二信息通道發(fā)送；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過遠程維護功能進行遠程監(jiān)視設備狀態(tài)、遠程故障診斷；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的定時校時模塊每天至少校時一次，校時后時間誤差小于1s。及時、準確地傳送數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案中，與預警預報等級相對應的臨界雨強(單位為mm/min)、臨界水位和/或泥位(單位為m)、臨界流量(單位為m³/s)是布設雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站的主要依據(jù)，識別預警子系統(tǒng)的一級警戒預警時間為10～30min。保證有關(guān)人員轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域。

為了實現(xiàn)上述本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：采用所述的山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法的預警系統(tǒng)，包括現(xiàn)場采集端、中心服務端、中心客戶端；現(xiàn)場采集端主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)構(gòu)成，中心服務端包括數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)、識別預警子系統(tǒng)，中心客戶端包括監(jiān)測計算子系統(tǒng)、查詢分析子系統(tǒng)和調(diào)查分析子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括自動雨量監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站,其特征在于：還包括水位和/或泥位監(jiān)測站；水位和/或泥位監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、非接觸式水位和/或泥位計(是利用超聲波或激光發(fā)射反射測距原理研制，由信號發(fā)生器和發(fā)射接收器及距離計算功能模塊組成)、水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端，太陽能蓄電池為水位和/或泥位計及水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端供電，水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端通過水位和/或泥位計采集水位和/或泥位數(shù)據(jù)并上傳；

自動雨量監(jiān)測站位于山洪形成區(qū)域，水位和/或泥位監(jiān)測站布設于監(jiān)測斷面，視頻監(jiān)測站位于山洪泥石流流通區(qū)，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺布設于小流域出口段安全區(qū)域；

自動雨量監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、雨量筒和雨量監(jiān)測報警儀，太陽能蓄電池為雨量監(jiān)測報警儀和雨量筒供電，雨量監(jiān)測報警儀通過雨量筒采集雨量信號并上傳；

視頻監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、視頻云臺以及視頻數(shù)據(jù)采集終端，太陽能蓄電池為視頻云臺以及視頻采集終端供電，視頻采集終端采集視頻信號并上傳；

預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺由雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站及視頻監(jiān)測站交互集成、且基于單一小流域的山洪防災預警要求和預警指標分析模型組成，小流域山洪臨災一級警戒預警時間為10-30min；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺根據(jù)接收到的雨量、水位和/或泥位數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的分析模型辨識山洪災害類型，按照設定的程序發(fā)布相應的預報預警方案。

在上述技術(shù)方案中，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺與雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站和視頻監(jiān)測站通過無線和/或有線通信方式進行交互式的數(shù)據(jù)采集、傳輸、接收、分析、報警、閾值判斷及辨識山洪災害類型；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺根據(jù)雨量監(jiān)測、水位和/或泥位監(jiān)測數(shù)據(jù)以及視頻信息綜合判定山洪類型，明確預警預報等級。自動雨量監(jiān)測站主要布設于小流域的上中游區(qū)域，其是流域主要降雨產(chǎn)匯流區(qū)；水位和/或泥位監(jiān)測站布設于小流域的主河(溝)道區(qū)域，可按監(jiān)測要求設計斷面施工安裝儀器設備；視頻監(jiān)測站根據(jù)山洪泥石流災害調(diào)查情況布設于山洪泥石流運動相對穩(wěn)定區(qū)域(流通區(qū))，也可跟水位和/或泥位監(jiān)測站在同一監(jiān)測區(qū)域；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺則布設在小流域出口段安全區(qū)域；確保預警有效，保證實現(xiàn)在各種降雨條件下，同步監(jiān)測山洪災害的形成、運動和發(fā)展以及山洪類型快速判別和預報預警，極大地避免山洪災害損失的要求，對小流域山洪防災避災非常有實用價值，可以在野外情況下采用有人看管、無人值守的管理模式，從而節(jié)省人力資源，保證工作人員的安全；上述各監(jiān)測站布設是以小流域山洪災害防治規(guī)劃和山洪災害調(diào)查與分析評價的基礎(chǔ)上，制定監(jiān)測規(guī)劃設計予以明確；上述各監(jiān)測站的功能劃分和系統(tǒng)對各監(jiān)測站監(jiān)測站指標要求，是以滿足監(jiān)測站預警等級情況下，以發(fā)布預警信號越早越好為中心原則(降雨監(jiān)測指標最短量級為10min)，而監(jiān)測及傳輸數(shù)據(jù)是秒級；監(jiān)測系統(tǒng)使用操作方便，測控精度高，對觀測測量結(jié)果進行實時測量、存儲、傳輸，設備運行狀態(tài)自動上報，可遠程配置和管理。

在上述技術(shù)方案中，太陽能蓄電池包括太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池。充電放電控制器用于保證太陽能蓄電池具有充足電量，太陽能蓄電池是采用直流供電方式，采用充電放電控制器進行鉗位控制，以防止電壓過壓或欠壓現(xiàn)象，從而保證在至少7天連續(xù)陰雨天氣情況下，能維持各監(jiān)測站的工作。

在上述技術(shù)方案中，通信方式包括gprs或cdma移動通信方式、超短波無線數(shù)據(jù)傳輸方式；有避雷系統(tǒng)配置于自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站以及視頻監(jiān)測站。保障各監(jiān)測站設備的安全運行。

在上述技術(shù)方案中，監(jiān)測計算子系統(tǒng)實時自動采集監(jiān)測現(xiàn)場災情信息，并傳輸至數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；監(jiān)測計算子系統(tǒng)顯示實時采集的各種信息數(shù)據(jù)，當有警報發(fā)生時，給出報警提示；具有的功能包括完成用戶登錄、站點導航、圖形顯示監(jiān)測信息、報警、隨時調(diào)閱區(qū)域背景資料；

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進行包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、顯示、參數(shù)設置、遠程維護、定時校時的操作；

數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收來自各個自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站和視頻監(jiān)測站的信息，根據(jù)信息的性質(zhì)采用相應的方式對數(shù)據(jù)進行預處理，經(jīng)分類后存入相應數(shù)據(jù)庫中，并能將相關(guān)信息及時轉(zhuǎn)發(fā)，供識別預警子系統(tǒng)、查詢分析子系統(tǒng)和調(diào)查分析子系統(tǒng)調(diào)用；數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)具有的功能包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)分發(fā)、保存數(shù)據(jù)；

識別預警子系統(tǒng)根據(jù)采集的實時信息計算判斷是否達到預警條件、發(fā)布內(nèi)部預警；識別預警子系統(tǒng)具有的功能包括預警判斷、雨量預警、水位和/或泥位預警、視頻預警的預警判斷和報警通知；

查詢分析子系統(tǒng)實現(xiàn)對監(jiān)測信息的訪問、查詢和統(tǒng)計分析，生成報表供打印輸出，具有的功能包括完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、泥石流特征表及歷時數(shù)據(jù)曲線；

調(diào)查分析子系統(tǒng)具有的功能包括用戶和權(quán)限管理、系統(tǒng)設置、站點管理、設備管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、閾值管理，主要完成數(shù)據(jù)管理、區(qū)域管理、站點管理、閾值管理、用戶管理、基礎(chǔ)參數(shù)設置、系統(tǒng)參數(shù)設置。

在上述技術(shù)方案中，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺由中心服務端和中心客戶端組成，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收采集子系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫中；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過識別預警子系統(tǒng)根據(jù)采集的實時信息計算判斷是否達到預警條件、發(fā)布內(nèi)部預警；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過監(jiān)測計算子系統(tǒng)實現(xiàn)表格和曲線實時顯示監(jiān)測參量和報警信息、查看設備運行狀態(tài)的目的；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過查詢分析子系統(tǒng)實現(xiàn)包括基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息(雨量、水位和/或泥位、視頻等)查詢、統(tǒng)計報表輸出的目的；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過調(diào)查分析子系統(tǒng)實現(xiàn)包括設備管理、用戶管理、閾值管理、人工觀測數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的目的。實現(xiàn)在不同降雨條件下在線快速監(jiān)測山洪的形成、運動和發(fā)展以及提供有效及時的預報預警，實現(xiàn)避免山洪災害的功能要求。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)首次將獨立的雨量預警、水位和/或泥位預警、視頻預警用預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺連為一體，基于單一小流域的山洪防災預警要求和預警指標分析模型，集成交互式、在線山洪監(jiān)測識別預警系統(tǒng)及方法，將小流域山洪臨災一級警戒預警提高到10-30min；具有快速、準確、方便、交互式一體化的優(yōu)點，可以快速監(jiān)測、準確識別山洪災害，及時預報預警，有效降低小流域山洪災害的危害性，提高小流域保障山洪災害威脅區(qū)域的人民生命和財產(chǎn)安全的能力；解決現(xiàn)有山洪特別是山洪泥石流監(jiān)測預警中往往不及時、不準確而帶來的時效性和安全性問題；

(2)雨量監(jiān)測站是根據(jù)小流域降雨特性調(diào)查情況布設，實現(xiàn)了實時在線、無線傳輸、雨量閾值報警和無人值守的功能；克服了傳統(tǒng)簡易雨量筒人工監(jiān)測或自計式雨量儀測量不準確，需要人工實時監(jiān)測的缺點；水位和/或泥位監(jiān)測站實現(xiàn)了非接觸式準確測量并且實時在線、無線傳輸、水位和/或泥位閾值報警等高新技術(shù)優(yōu)點，避免監(jiān)測人員受山洪直接威脅；各閾值是根據(jù)小流域山洪災害調(diào)查與分析評價以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范和研究成果計算分析確定；克服了傳統(tǒng)簡易水尺人工監(jiān)測或接觸式水位和/或泥位計量不準確，需要人工實時監(jiān)測的缺點；數(shù)字視頻監(jiān)測實現(xiàn)了實時在線、無線傳輸、直觀判讀等技術(shù)優(yōu)點并首次應用于小流域山洪災害監(jiān)測；而傳統(tǒng)泥石流監(jiān)測技術(shù)中使用電影攝像機和攝像機錄像主要做泥石流研究之用；

(3)本發(fā)明根據(jù)小流域發(fā)生山洪區(qū)域的具體情況將各監(jiān)測站分別在山洪不同區(qū)域布置，使其成為多級在線監(jiān)測山洪災害預報預警系統(tǒng)；降雨監(jiān)測站主要布設于小流域的上中游區(qū)域，是流域主要降雨產(chǎn)匯流區(qū)；水位和/或泥位監(jiān)測站布設于小流域的主河(溝)道區(qū)域，可按監(jiān)測要求設計斷面施工安裝儀器設備；使用視頻監(jiān)測，山洪泥石流可在小流域降雨后，各溝河(道)產(chǎn)匯流后形成洪水，在各監(jiān)測站還未達到報警預警指標，因其監(jiān)測實時在線、影像直接判讀，可提前辨識溪河洪水和山洪泥石流；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺同時根據(jù)雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)、水位和/或泥位監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻檢測數(shù)據(jù)綜合判定山洪類型，明確預警預報等級，提高山洪監(jiān)測預警可靠度和安全度；視頻監(jiān)測站根據(jù)山洪泥石流災害調(diào)查情況布設于山洪泥石流運動相對穩(wěn)定區(qū)域(流通區(qū))，也可跟水位和/或泥位監(jiān)測站在同一監(jiān)測區(qū)域；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺則布設在小流域出口段安全區(qū)域；能夠保證實現(xiàn)在各種降雨條件下，同步監(jiān)測山洪災害的形成、運動和發(fā)展以及山洪類型快速判別和預報預警，極大地避免山洪災害損失的要求，對小流域山洪防災避災非常有實用價值；

(4)自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸采用無線、網(wǎng)絡在線、太陽能蓄電池提供動力，保證監(jiān)測快速、數(shù)據(jù)準確、網(wǎng)絡安全可靠，極大地保證小流域山洪監(jiān)測第一手數(shù)據(jù)不缺位，為預警提供可靠基礎(chǔ)；由于其采用太陽能蓄電池，以遙測終端和通訊終端設備實現(xiàn)雨量、水位和/或泥位及視頻自動采集、傳輸，可以在野外情況下采用有人看管、無人值守的管理模式，從而節(jié)省人力資源，保證工作人員的安全；因為太陽能蓄電池是采用直流供電方式，采用充電控制器進行鉗位控制，以防止電壓過壓或欠壓現(xiàn)象，從而保證在至少7天連續(xù)陰雨天氣情況下，能維持監(jiān)測站的工作；監(jiān)測系統(tǒng)使用操作方便，測控精度高，對觀測測量結(jié)果進行實時測量、存儲、傳輸；設備運行狀態(tài)自動上報，可遠程配置和管理；

(5)對自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站及視頻監(jiān)測站監(jiān)測采用在線交互式，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行閾值計算，并與預警指標比對，確保預警有效，保證預警有充足時間；一級警戒預警可在10-30min以內(nèi)，保證有關(guān)人員轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域；

(6)非接觸式水位和/或泥位預警是針對山洪運動速度快、含沙(石)量大等特點采用的監(jiān)測方法，安全可靠性強；其預警指標根據(jù)專業(yè)計算提出，分級清晰；

(7)根據(jù)小流域特征，選用確定的分析模型可靠實用，計算結(jié)果符合實際，預警指標科學合理，根據(jù)降雨預警指標、產(chǎn)匯流指標計算和預警原則確定的預警時間可操作；預警系統(tǒng)的預警指標分析模型集成了調(diào)查分析子系統(tǒng)、監(jiān)測計算子系統(tǒng)、識別預警子系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明使本發(fā)明的優(yōu)點更加清楚和容易理解。

參閱附圖可知：山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)：自動雨量監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場降雨信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

水位和/或泥位監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場泥石流和水位信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

視頻監(jiān)測站采集和處理災害現(xiàn)場圖像信息，通過無線和/或有線傳輸方式傳送至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺；

步驟2：數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收采集子系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫中；

步驟3：識別預警子系統(tǒng)進行預警判斷、發(fā)布內(nèi)部預警：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的識別預警子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收到的災害現(xiàn)場降雨信息、泥石流和水位信息及圖像信息，分析模型辨識山洪災害類型，采取分級報警方式，根據(jù)現(xiàn)場采集的不同災害信息，及時在各級監(jiān)測指揮中心不同級別的顯示設備上發(fā)布內(nèi)部預警信號、并進行顯示和存儲；預警判斷預報決策、完善識別預警子系統(tǒng)的預警判斷模型；

步驟4：人員確定、發(fā)布正式預警：當有預警發(fā)生時，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的識別預警子系統(tǒng)根據(jù)災害現(xiàn)場降雨信息、泥石流和水位信息及圖像信息綜合判定山洪類型，明確預警預報等級，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過短信方式通知相關(guān)人員，并接收相關(guān)人員的決策回復信息，分類存入數(shù)據(jù)庫，供日后查詢；

步驟5：實時監(jiān)測：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過監(jiān)測計算子系統(tǒng)的表格和曲線實時顯示監(jiān)測參量和報警信息、查看設備運行狀態(tài)；

步驟6：信息查詢：預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過查詢分析子系統(tǒng)進行基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息(雨量、水位和/或泥位、視頻等)查詢、統(tǒng)計報表輸出。

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)工作在監(jiān)測現(xiàn)場，自動運行，無需人工干預；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)至少有兩種傳輸信息通道，當?shù)谝恍畔⑼ǖ腊l(fā)送失敗時，自動切換到第二信息通道發(fā)送；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過遠程維護功能進行遠程監(jiān)視設備狀態(tài)、遠程故障診斷；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的定時校時模塊每天至少校時一次，校時后時間誤差小于1s。

與預警預報等級相對應的臨界雨強、臨界水位和/或泥位、臨界流量是布設雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站的主要依據(jù)，識別預警子系統(tǒng)的一級警戒預警時間為10～30min。

參閱附圖可知：采用所述的山洪災害在線監(jiān)測識別預警方法的預警系統(tǒng)，包括現(xiàn)場采集端、中心服務端、中心客戶端；現(xiàn)場采集端主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)構(gòu)成，中心服務端包括數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)、識別預警子系統(tǒng)，中心客戶端包括監(jiān)測計算子系統(tǒng)、查詢分析子系統(tǒng)和調(diào)查分析子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括自動雨量監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站,其特征在于：還包括水位和/或泥位監(jiān)測站；水位和/或泥位監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、非接觸式水位和/或泥位計、水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端，太陽能蓄電池為水位和/或泥位計及水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端供電，水位和/或泥位數(shù)據(jù)采集終端通過水位和/或泥位計采集水位和/或泥位數(shù)據(jù)并上傳；

自動雨量監(jiān)測站位于山洪形成區(qū)域，水位和/或泥位監(jiān)測站布設于監(jiān)測斷面，視頻監(jiān)測站位于山洪泥石流流通區(qū)，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺布設于小流域出口段安全區(qū)域；

自動雨量監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、雨量筒和雨量監(jiān)測報警儀，太陽能蓄電池為雨量監(jiān)測報警儀和雨量筒供電，雨量監(jiān)測報警儀通過雨量筒采集雨量信號并上傳；

視頻監(jiān)測站包括太陽能蓄電池、視頻云臺以及視頻數(shù)據(jù)采集終端，太陽能蓄電池為視頻云臺以及視頻采集終端供電，視頻采集終端采集視頻信號并上傳；

預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺由雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站及視頻監(jiān)測站交互集成、且基于單一小流域的山洪防災預警要求和預警指標分析模型，小流域山洪臨災一級警戒預警時間為10-30min；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺根據(jù)接收到的雨量、水位和/或泥位數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺的分析模型辨識山洪災害類型，按照設定的程序發(fā)布相應的預報預警方案。

預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺與雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站和視頻監(jiān)測站通過無線和/或有線通信方式進行交互式的數(shù)據(jù)采集、傳輸、接收、分析、報警、閾值判斷及辨識山洪災害類型；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺根據(jù)雨量監(jiān)測、水位和/或泥位監(jiān)測數(shù)據(jù)以及視頻信息綜合判定山洪類型，明確預警預報等級。太陽能蓄電池包括太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池。通信方式包括gprs或cdma移動通信方式、超短波無線數(shù)據(jù)傳輸方式；有避雷系統(tǒng)配置于自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站以及視頻監(jiān)測站。監(jiān)測計算子系統(tǒng)實時自動采集監(jiān)測現(xiàn)場災情信息，并傳輸至數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；監(jiān)測計算子系統(tǒng)顯示實時采集的各種信息數(shù)據(jù)，當有警報發(fā)生時，給出報警提示；具有的功能包括完成用戶登錄、站點導航、圖形顯示監(jiān)測信息、報警、隨時調(diào)閱區(qū)域背景資料；

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)進行包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、顯示、參數(shù)設置、遠程維護、定時校時的操作；

數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收來自各個自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站和視頻監(jiān)測站的信息，根據(jù)信息的性質(zhì)采用相應的方式對數(shù)據(jù)進行預處理，經(jīng)分類后存入相應數(shù)據(jù)庫中，并能將相關(guān)信息及時轉(zhuǎn)發(fā)，供識別預警子系統(tǒng)、查詢分析子系統(tǒng)和調(diào)查分析子系統(tǒng)調(diào)用；數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)具有的功能包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)分發(fā)、保存數(shù)據(jù)；

識別預警子系統(tǒng)根據(jù)采集的實時信息計算判斷是否達到預警條件、發(fā)布內(nèi)部預警；識別預警子系統(tǒng)具有的功能包括預警判斷、雨量預警、水位和/或泥位預警、視頻預警的預警判斷和報警通知；

查詢分析子系統(tǒng)實現(xiàn)對監(jiān)測信息的訪問、查詢和統(tǒng)計分析，生成報表供打印輸出，具有的功能包括完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、泥石流特征表及歷時數(shù)據(jù)曲線；

調(diào)查分析子系統(tǒng)具有的功能包括用戶和權(quán)限管理、系統(tǒng)設置、站點管理、設備管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、閾值管理，主要完成數(shù)據(jù)管理、區(qū)域管理、站點管理、閾值管理、用戶管理、基礎(chǔ)參數(shù)設置、系統(tǒng)參數(shù)設置。

預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺由中心服務端和中心客戶端組成，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過數(shù)據(jù)接收處理子系統(tǒng)接收采集子系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫中；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過識別預警子系統(tǒng)根據(jù)采集的實時信息計算并判斷是否達到預警條件、發(fā)布內(nèi)部預警；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過監(jiān)測計算子系統(tǒng)實現(xiàn)表格和曲線實時顯示監(jiān)測參量和報警信息、查看設備運行狀態(tài)的目的；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過查詢分析子系統(tǒng)實現(xiàn)包括基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息(雨量、水位和/或泥位、視頻等)查詢、統(tǒng)計報表輸出的目的；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺通過調(diào)查分析子系統(tǒng)實現(xiàn)包括設備管理、用戶管理、閾值管理、人工觀測數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的目的。

實施例

本發(fā)明以四川寧南后山泥石流溝山洪災害在線監(jiān)測識別預警系統(tǒng)及其預警方法作為實施例來進行詳細說明，對于其它地域的山洪災害在線監(jiān)測識別預警系統(tǒng)及其預警方法同樣具有指導意義。

寧南縣位于四川省涼山彝族自治州東南部，地處n26°50′12″～27°18′34″，e102°27′44″～102°55′09″，縣城座落在泥石流堆積扇群上部，西北、東北、東南三面環(huán)山而開口向西南；危害范圍是史家溝至羊圈溝兩邊的農(nóng)田、農(nóng)戶、學校、工廠、事業(yè)單位等；所處的騎騾背斜西翼，次一級褶皺強烈，并發(fā)育有斷層f1，巖層多節(jié)理裂隙，風化深度一般為2-5m。斷層f1屬正斷層，也是傾向西，傾角60°，長度15km，斷距100多m；泥石流形成區(qū)包括了該斷層破碎帶；當?shù)靥幱趧t木河斷裂與會(東)寧(南)斷裂的交界處，地震活動頻繁，屬7度地震烈度區(qū)。

寧南縣城后山屬于泥石流多發(fā)區(qū)，主要分布有史家溝、吳家溝等8條泥石流溝道，而且史家溝和吳家溝兩溝形成特征、地理位置相似，在寧南縣泥石流預警監(jiān)測站點匯合形成羊圈溝。

四川寧南縣城后山泥石流溝監(jiān)測重點示范點，主要在后山披砂鎮(zhèn)披砂村12組(水井灣)村民蘇某家的院墻上、披砂鎮(zhèn)披砂村12組(官村子)村民蔣某家的曬壩邊以及寧南縣城后山泥石流預警站的觀測房樓頂分別設置自動雨量監(jiān)測站；在四川寧南縣城后山史家溝排導槽上游起始斷面處設置水位和/或泥位監(jiān)測站和視頻監(jiān)測站。

當在四川寧南縣城設置的自動雨量監(jiān)測站、水位和/或泥位監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站中的某種監(jiān)測方式超過閾值，首先屏幕上彈出相應地閃爍光標(雨量達到預警指標，則彈出相關(guān)雨量閾值曲線圖；泥位達到預警指標，則彈出對應威脅范圍圖)，使監(jiān)測人員能夠直觀明確地知道哪些地方可能有危險；同時，預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺自動發(fā)送預設短信至相關(guān)領(lǐng)導人，領(lǐng)導判斷是否報警并作出回復至預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺，監(jiān)測人員根據(jù)領(lǐng)導指示，不報警繼續(xù)監(jiān)測或者報警；需要報警時，則立刻拉響報警器；預警指標分析模型的系統(tǒng)平臺自動記錄系統(tǒng)短信的發(fā)送時間、回復短信時間及內(nèi)容、警報器拉響的時間等。自本發(fā)明試運行以來，未發(fā)生漏報的情況、且預警時間為10～30min，在預警時間內(nèi)，相關(guān)人員均被轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域，極大地保證了人民的生命和財產(chǎn)安全。

其它未說明的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。