防汛抗旱智能預警預報系統(tǒng)

防汛抗旱智能預報系統(tǒng)防汛抗旱智能預報系統(tǒng)主要根據(jù)地形數(shù)據(jù)，依據(jù)xx域內的雨量站，流量站等站點的實時及歷史數(shù)據(jù)，依托模型，進行暴雨，洪水，干旱，大壩潰決情況進行模擬，及時預報預，為人民的生命財產提供安全保障。主要包含以下功能：暴雨內澇預報子系統(tǒng)暴雨內澇預報子系統(tǒng)集雨量、積水、流量監(jiān)測采集、積水仿真計算、結果顯示、風險評估、預報、方案生成以及災后評估為一體，是能學準確處理高度化地xx內澇復雜問題的XX智能系統(tǒng)。汛抗旱智能預報系統(tǒng)主要建設內容包括：暴雨內澇預報預子系統(tǒng)、洪水預報預子系統(tǒng)、干旱預報預子系統(tǒng)和堤防大壩潰決預報預子系統(tǒng)。暴雨內澇預報子系統(tǒng)暴雨內澇預報子系統(tǒng)（1）子系統(tǒng)概述暴雨內澇預報子系統(tǒng)集雨量、積水、流量監(jiān)測采集(資料前處理)、積水仿真計算、結果顯示、風險評估、預報、方案生成以及災后評估為一體(結果后處理)，能學準確處理高度化地xx內澇復雜問題的XX智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠基于現(xiàn)場實際情況自動獲取監(jiān)測點積水深度、流量與雨量等重要數(shù)據(jù)；通過構建高精度分布式立體耦合的雨洪模型預測險情發(fā)展，估計災害損失，以便有關部門能夠及時分布預報XX息、出臺救災減災方案、合理進行人員調配和物質分配，有利于xx民規(guī)避風險，提前轉移人員或財產，將內澇災害的損失控制到最小，體現(xiàn)以人為本。災情過后，還能進行災后評估，實現(xiàn)系統(tǒng)的自我優(yōu)化和改善。本子系統(tǒng)特色與亮點：暴雨內澇預報子系統(tǒng)的最核心模塊為內澇仿真模擬模塊。當前用于內澇仿真模擬的模型很多，但管網模型和水動力模型耦合的模型相對不多，且現(xiàn)存的耦合模型多數(shù)基于商業(yè)軟件進行開發(fā)，成本極其昂，且這些模型xx域性適應性差，因而不便于推XX。因此，本模塊將在C#環(huán)境下自主研發(fā)一種耦合基于一維圣維方程的管網模型和基于二維擴散波方程的地表淹沒模型的方法，從而構建一種高精度的分布式立體化雨洪仿真模型。該模型能增強地表與管網交互作用，極大地提高預測精度和模擬效果，且能節(jié)省大量時間和金錢成本。（2）子系統(tǒng)總體設計結構暴雨內澇預報子系統(tǒng)包括6大模塊，分別為：內澇災害監(jiān)測模塊、內澇仿真模擬模塊、內澇災害風險評估模塊、救災減災方案生成模塊以及災后評估模塊。子系統(tǒng)模塊結構圖（3）子系統(tǒng)模塊內澇災害監(jiān)測模塊主要負責收集各個監(jiān)測點的實時水深、流量、雨量XX息，記錄水位-歷時曲線、流量-歷時曲線以及雨量過程，還能通過LED顯示大屏實時發(fā)布預XX息；內澇仿真模擬模塊能夠模擬并顯示實時、預報、情景降雨下的內澇積水深度和范圍分布、排水管網各斷面處的水深和流量時間變化曲線等；內澇災害風險評估模塊能夠根據(jù)內澇積水深度和范圍分布圖，結合社會經濟數(shù)據(jù)x息，計算對應的災害經濟損失分級分xx列表及空間顯示；內澇風險災害預模塊能夠在災害風險分級分xx的基礎上進行預分級，并對不同預級別分xx生成相應級別的預XX息，通過各種通XX手段（手機4G網絡、XX視XX播、手機APP、XX臺）對外發(fā)布；救災減災方案生成模塊主要是提供多種救災減災方案，由決策者決定最終的救災減災方案；災后評估模塊能夠實現(xiàn)模擬結果與實際情況的誤差分析，實現(xiàn)系統(tǒng)的自我優(yōu)化。模塊間的相互作用關系如圖所示。模塊間相互作用關系圖①內澇災害監(jiān)測模塊內澇監(jiān)測系統(tǒng)用于實時監(jiān)測、傳輸監(jiān)測點的水深、流量及雨量，還可進行視頻圖像抓拍，數(shù)據(jù)智能監(jiān)測平臺系統(tǒng)處理后，在終端計算機上動態(tài)顯示出暴雨發(fā)生時，各監(jiān)測點的實際淹沒水深過程曲線、流量過程曲線以及雨量過程圖，為防洪排澇調度和減災決策提供技術支持。內澇監(jiān)測預系統(tǒng)是智慧建設的重要組成部分，是建立以人為本，和諧社會的推動劑。功能描述內澇災害監(jiān)測模塊通過超聲波水位計實時采集內澇積水水位數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時XX、智能報、歷史曲線、視頻集成、GIS集成、XX息發(fā)布等業(yè)務應用，屬于典型的實時智能監(jiān)測應用。系統(tǒng)不僅支持數(shù)據(jù)的接收和分析還支持監(jiān)測現(xiàn)場的圖片實時抓拍，結合水雨情數(shù)據(jù)能夠做到數(shù)據(jù)分析和實況對比，更能擴展LED文字XX息展示，讓普通民眾也能第一時間了解重要的現(xiàn)場水情和雨情XX息，做好預防準備工作；預設相應的內澇防汛參數(shù)，在惡劣天氣情況下可以提前判斷內澇汛情的到來，聯(lián)動LED實時發(fā)布XX息，且可以聯(lián)動現(xiàn)場排水設備進行及時排水，避免和延緩內澇的發(fā)生；支持精準地圖定位，可快速通過地圖查找確定終端采集位置，結合數(shù)據(jù)跟蹤顯示，直觀動態(tài)的觀xx了解終端設備的相關XX息以及現(xiàn)場的整體布，方便后續(xù)項目的補充和調整。監(jiān)測設備現(xiàn)場示意圖如圖所示。水位監(jiān)測：實時監(jiān)測積水點（隧道、道路低洼處、立交橋等易澇點）、河道明渠等的水位，通過無線網絡將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測預XX心；積水監(jiān)測系統(tǒng)可與排水泵站實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動，根據(jù)積水監(jiān)測點水位變化，自動控制水泵的啟停。流量監(jiān)測：使用超聲波流量計監(jiān)測關鍵排水管道、河道明渠等關鍵位置的實時流量，通過無線網絡將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測預XX心。雨情監(jiān)測：根據(jù)不同測站類型的XX家標準圖例，在GIS地圖平臺上進行展示，監(jiān)測實時雨量，可以根據(jù)預先設定的各類閥值雨量進行自動預。視頻監(jiān)測：積水監(jiān)測點支持圖像抓拍及視頻召拍功能，可擴展支持視頻本地存儲和實時上報功能。監(jiān)測預：支持積水監(jiān)測點超限預功能，積水監(jiān)測點具有聲光報及LED預XX息（“允許通行”、“謹慎通行”、“禁止通行”等示XX息）發(fā)布，預XX息還可通過短XX、網絡推送給責任人手機、APP終端，可通過手機查看易澇點實時雨量、水位和圖像/視頻XX息；支持與山洪預XX播系統(tǒng)聯(lián)動功能，可在積水監(jiān)測點配置無線預XX播，可通過系統(tǒng)聯(lián)動預XX播發(fā)布預XX息；監(jiān)測預平臺內置積水水位預測算法，經擴展可支持暴雨洪水模擬功能；監(jiān)測預平臺具備XX子地圖XX息發(fā)布功能，決策人可通過XX子地圖查看積水點分布，直接查看各積水點的實時水位、雨量數(shù)據(jù)。監(jiān)測設備示意圖功能流程監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖UI設計輸入：各個監(jiān)測點采集的實時積水水深、流量及雨量；監(jiān)測站點的抓拍圖片與視頻。輸出：以GIS窗口在地圖上監(jiān)測點的精準空間位置XX息以及監(jiān)測點的水深、流量、實時雨量的時間變化曲線；超過預水位、流量、雨量的位置智能聯(lián)動LED實時發(fā)布XX息，以及短XX或者網絡等形式發(fā)布。監(jiān)測系統(tǒng)相關示意圖如圖所示。②內澇仿真模擬模塊模塊的核心部分是構建一種耦合一維管網模型以及二維地表淹沒模型的分布式立體化雨洪仿真模型。該模塊主要作用：將實時或預報的氣象數(shù)據(jù)作為驅動數(shù)據(jù)與參數(shù)集一起輸入內澇災害風險評估模型，進行洪澇大范圍、快速、高精度仿真模擬。功能描述該模塊主要包括模型管理、邊界及初始條件設置、參數(shù)設置率定與驗證、模型模擬以及結果展示等部分，最終輸出暴雨內澇積水深度空間分布圖、管網河道的水位流量的時間過程曲線、管網評價結果等。還具有GIS圖形界面所具有的基本操作功能：比如放大縮小、、搜索與查詢等功能。模型管理內澇災害風險評估模型是基于一維管網模型與二維水動力模型耦合，以地表、明渠河道、排水管網的水流運動為主要模擬對象，基本方程是圣維方程與動量方程，將實時或降雨數(shù)據(jù)和參數(shù)集輸入耦合模型，便能計算排水管網、明渠河道以及地表的匯流過程，即獲取任意時刻和位置的管道流量水位、明渠河流的流量水位以及地表內澇積水面積與深度。該模型以氣象XX息和空間地理XX息為初始條件，以地表、排水管網、明渠河道水流運動等為模擬對象，通過計算得出結論，各種空間XX息的處理均以GIS軟件為平臺。模型XX實現(xiàn)了地面積水模擬與管道水體模擬之間的結合，反映了降雨量分布、產匯流原理、地面流、河道明渠流、堰流、跌水、管網有壓流、管道無壓流、有壓流到無壓流過渡過程，以及地面向管道XX泄流或從管道向地面涌水現(xiàn)象等多種工程情況及其相互連接問題。③內澇災害風險評估模塊內澇災害風險評估模塊與洪水仿真模型、社會經濟數(shù)據(jù)x息等動態(tài)連接，快速實時評估洪澇災情和損失的大小以及分布，對內澇災害進行風險評估和xx劃。包括災情分級、損失估計、風險xx劃。功能描述從內澇仿真模擬模塊得到內澇水深分布圖，結合社會經濟數(shù)據(jù)x息對各個xx域的災情和經濟情況，計算各個xx域的經濟損失大小，并根據(jù)經濟損失大小對所用xx域進行的分等分級。如果是實時降雨模擬結果，能夠獲知當前內澇災情現(xiàn)狀以及產生的經濟損失，為當前救災設施以及人員安排提供依據(jù)；如果是預報降雨模擬結果，則能進行未來內澇發(fā)展程度、損失大小的估計以及災情風險等級，為提前轉移人員以及財產等應對方案的制定及實施爭取寶的時間。功能流程內澇災害風險評估模塊工作示意圖UI設計輸入：內澇水深分布、社會經濟數(shù)據(jù)。輸出：災情風險分級結果、xx劃分布圖、各xx劃位置的受災經濟損失大?。‥XCEL表格）。④內澇災害風險預模塊內澇災害風險預模塊主要對風險評估結果進行分析，將預XX息與媒介(通XX、XX視、XX臺等)相連接，及時有效將風險預XX息發(fā)布給相關利益群體，為利益群體提供充足的應對時間，實現(xiàn)災害損失的最小化。功能描述分析內澇災害風險評估結果，根據(jù)內澇災害風險評估等級劃分內澇災害風險預等級（如圖1.1.1.3-13），將分級后的預XX息通過各種通XX手段對外發(fā)布，比如通過手機4G網絡、XX視XX播、手機APP、XX臺等發(fā)布預XX息，還可以通過LED情報板在立交橋、隧洞等危險地段發(fā)布相應等級的內澇災害風險預XX息（包括實時積水監(jiān)測深度）。這樣既能指導xx民避開危險地段，也能讓居民有時間進行人員或者轉移財產，減少災害損失。功能流程內澇災害風險預模塊流程圖UI設計輸入：內澇災害風險評估結果。輸出：內澇災害風險預等級xx劃，預XX息發(fā)布。⑤救災減災方案生成模塊救災減災方案生成模塊能夠對實時或者預報的產生積水道路或立交橋等提出防災與減災方案，為決策者制定具體實施方案提供參考，方便有關部門及時有效的采取相關措施應對災情。功能描述救災減災方案模塊是將內澇災害監(jiān)測模塊、內澇仿真模擬模塊、內澇災害風險評估模塊和內澇災害風險預模塊所收集、整理的各種XX息，模型的分析計算結果，按決策的需要，以最簡明直觀的形式展示給決策者，以利于決策者快速準確地了解內澇災害形勢、分析判斷各種調度方案的利弊，輔助他們更好地做出正確的決策。各相關人員通過集體會商形式，從多個調度方案XX優(yōu)選出一個學、合理，發(fā)揮救災減災最大效益，對各個方面都影像較小，首先保證人民生命財產安全的方案，并迅速落實實施。一個完整的決策過程包括以下內容：相關人員進入界面；相關工作人員分析匯報當前內澇災情狀況及未來的發(fā)展趨勢；工作人員調用各種相關數(shù)據(jù)與專家意見有機結合后生產多個解決方案。因各種方案均不滿足決策條件時，可以繼續(xù)修訂改正；根據(jù)要求，決策輔助人員制訂出新方案，進行仿真后評估并將新方案加入到解決方案XX；選擇確定的方案進行實施；對決策結果和選定方案形成技術文檔；通過系統(tǒng)和以人工形式發(fā)布通報和調度命令等。功能流程救災減災方案模塊工作流程圖UI設計輸入：內澇災害風險分布圖、內澇災害風險評估結果、內澇災害風險預XX息。輸出：相關工作人員分析、調用各種相關數(shù)據(jù)與專家意見有機結合后生產多個解決方案，決策人員對救災減災方案進行決策，生成最終救災減災方案。⑥災后評估模塊災后評估模塊主要對災害系統(tǒng)進行誤差估計，及時更新參數(shù)集，不斷完善系統(tǒng)，通過多部門的合作，形成統(tǒng)一的XX數(shù)據(jù)觀測XX息發(fā)布以及減災和救援的實時預系統(tǒng)。功能描述內澇災情過后，將統(tǒng)計得到的實際內澇災害風險分布、損失大小、預XX息發(fā)布狀況、減災效果等具體數(shù)據(jù)與系統(tǒng)模擬估計結果進行對比，分析其XX的誤差原因，及時更新和優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)x息，完善與檢查包括監(jiān)測、預發(fā)布、通XX等設施，通過實際災情來不斷改進系統(tǒng)，以便日后能更加有效、精準、高效、快速地發(fā)揮其在防災減災上的效果。功能流程災后評價模塊工作流程圖UI設計輸入：內澇災害模擬風險分布、災害損失大小、預XX息發(fā)布狀況、減災效果預計等數(shù)據(jù)；災后實時統(tǒng)計的災害風險分布、預XX息發(fā)布到位情況、災害損失大小等實測數(shù)據(jù)。輸出：系統(tǒng)模擬與實測誤差分析報告，系統(tǒng)優(yōu)化方案。內澇預報模型對xx計算xx域進行調查及相關資料數(shù)據(jù)收集整理及合理性分析，主要收集的資料