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专利号: 2020112255312
申请人: 乐清市辰卓电气有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于物联网的洪水灾害预警系统,其特征在于:该预警系统包括风险评估模块、洪水灾害监测模块、营救管理模块、信息预警模块和主控模块,所述风险评估模块用于对今年是否会发生洪灾进行提前预估,所述洪水灾害监测模块用于对不同区域的水位线进行实时监测,判断是否会造成洪水严重灾害,所述营救管理模块用于使用无人机对人所在位置进行确定并营救,所述信息预警模块用于对水位线超过最高预警值时及时发送预警信息,所述信息预警模块内的信息都会及时发送给主控模块,所述主控模块与风险评估模块、洪水灾害监测模块、营救管理模块和信息预警模块相连接;

所述风险评估模块包括时间预估单元、农作物保护单元、洪水防护单元,所述时间预估单元用于根据今年降水量和往年发生洪水的次数和往年降水量预估今年发生洪水的次数,所述农作物保护单元用于对去年农作物的受灾面积所占比重进行统计计算,所述洪水防护单元用于根据洪水的流动走向实时计算洪水到地势低洼区域的流动时间,所述时间预估单元的输出端与农作物保护单元和洪水防护单元的输入端相连接;

所述洪水灾害监测模块包括危险区域设定单元、水位监测单元和山体维护单元和警示单元,所述危险区域设定单元用于根据泥石流滚降的速度、山坡与平原的倾斜角度判断危险区域,所述水位监测单元用于对上升的水位进行实时监测,对水势每次冲破的水位线高度和周边位置进行判断是否会造成洪水或泥石流,所述山体维护单元用于在泥石流停止流动后,对山体上的降雨量是否会导致石块继续掉落进行评估,并在山体维护人员对山体进行修复维护时,实时判断山体维护人员的下一步是否会进入危险区域,所述警示单元用于在山体维护人员进入危险区域时进行通报,所述水位监测单元的输出端与危险区域设定单元、山体维护单元和警示单元的输入端相连接;

所述营救管理模块包括GPRS定位单元、二维平面模型单元、人脸录入单元、人数检测单元、路线营救单元和人数对比单元,所述GPRS定位单元用于对人所在位置进行定位,所述二维平面模型单元用于将人所在位置在平面模型中进行显示,所述人脸录入单元用于将失踪人口的人脸样本图像录入样本集中,所述人数检测单元用于使用多架无人机对人所在位置进行拍照,同时使用MASK‑R‑CNN方法对照片里的每个人进行识别,判断多架无人机所拍照片且识别的人数是否相同,所述路线营救单元用于根据人群所聚集的位置和与洪水流动相垂直的方向制定方案,将居民在设定时间内解救出来,所述人数对比单元用于将所解救的居民人数与在照片里所识别的人数进行对比,所述GPRS定位单元的输出端与二维平面模型单元、人数检测单元、路线营救单元和人数对比单元的输入端相连接;

利用MASK‑R‑CNN对照片里人数的处理步骤如下:C1:将各失踪人口的样本图像进行录入,同时将样本图像所对应的标签信息录入;

C2:将失踪人口的样本图像和相对应的标签录入MASK‑R‑CNN中;

C3:对每个样本图像中的人脸五官进行识别,获取每个样本对应的面部特征;

C4:将无人机所拍的面部特征图与人脸五官进行对应识别检测;

C5:将失踪人口的样本图像放置在RPN网络中,生成相应的预选框,并将RPN网络中的图像和预选框放置在ROL‑Align层,生成特征图;

C6:将特征图输入至FCN网络中,并对特征图中的各个像素点进行预测,得出样本图像的预测结果,并将预测结果和标签信息进行匹配,判断最终的输出结果;

所述信息预警模块包括无干扰传输单元和预警单元,所述无干扰传输单元用于当检测到发生洪水事故时,将此信息作为一级预警信息,无干扰的传输给发生洪水的所在区域,所述预警单元用于将信息发送给主控模块;

所述主控模块用于处理信息预警模块中的信息、将样本图像与图片中的图像进行核对,并将最终对比的结果进行显示;

所述洪水灾害预警系统包括如下步骤:S1:使用风险评估模块,对今年降水量、往年发生洪水的次数和往年降水量预估今年发生洪水的次数;

S2:使用洪水灾害监测模块,对泥石流滚降的速度、山坡与平原的倾斜角度对危险区域进行判定,并在山体维护人员对山体进行修复时,判断山体维护人员的下一步是否会进入危险区域;

S3:使用营救管理模块,使用无人机对人所聚集的位置进行定位并营救,使用MASK‑R‑CNN方法将所拍人脸样本图像与利用无人机所拍照片中的人脸图像进行识别,并在预设时间内对聚集的人员进行营救,判断核对结果是否正确;

S4:使用信息预警模块,将洪水等级、降水速度和事故多发地带信息发送给各个区域;

在所述步骤S1中,根据检测得知,不同年份降水量的集合为Q={q1,q2…qm},不同年份发生洪水的次数集合为W={w1,w2…wm};

根据公式:

其中: 是指降水量的平均值, 是指对降水量的预测值, 是不同年份发生洪水的次数, 是今年洪水发生次数的预测值,当 高于设定的降水量预设值和 高于设定的预设次数时,进行报警;

在所述步骤S2中:根据检测得知,该区域发生洪水的次数较多,在二维平面模型中,设定山体危险区域位置坐标的集合为Z={(m1,n1),(m2,n2),(m3,n3),(m4,n4)},在发生洪水或者泥石流之后,对山体进行维护,对山体维护人员的位置进行实时监测,山体维护人员的坐标集合为F={(x1,y1),(x2,y2)…(xm,ym)},山体维护人员的第一步与危险区域的最大标准夹角为β,山体维护人员的第二步与危险区域的实际夹角为θ;

根据公式:

其中:M是山体维护人员从第一步到下一步之间的距离,当β>θ时,山体维护人员不会走入危险区域,当β<θ时,山体维护人员会进入危险区域;

在所述步骤S3中,根据待营救人员的位置和洪水流动的方向,营救人员按照垂直方向营救,在所安排的路线中,在二维平面模型中,营救人员和待营救人员的位置坐标为L(a,b)和H(a′,b′),营救人员的平均速度为V,营救时间t需控制在洪水或者泥石流下次流动之前t′,因此