1.系統(tǒng)概述
城市內(nèi)澇災(zāi)害是由于短時強(qiáng)降雨或過程雨量偏大而造成徑流過多，在地勢低洼、排水不暢等情況下，形成的城市積水引起的自然災(zāi)害。嚴(yán)重影響公眾的正常生活和人車出行安全。如何預(yù)防及有效排除城市內(nèi)澇，改善和加強(qiáng)城市排水能力，已成為困擾各級政設(shè)施管理部門亟待解決的關(guān)鍵問題。城市內(nèi)澇智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是基于水位雨量傳感、圖像識別、預(yù)警發(fā)布、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)研發(fā)設(shè)計的一套智能監(jiān)測識別預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)對內(nèi)澇點的水位、降雨量進(jìn)行實時監(jiān)測識別，通過無線物聯(lián)網(wǎng)傳輸給遠(yuǎn)程管理平臺、移動手機(jī)用戶、預(yù)警信息屏。當(dāng)達(dá)到預(yù)警閾值時，預(yù)警信息屏文字提示預(yù)警，遠(yuǎn)程管理平臺、手機(jī)用戶實時接收到預(yù)警信息提示。城市內(nèi)澇智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)集水位監(jiān)測、識別、預(yù)報、內(nèi)澇風(fēng)險預(yù)警與內(nèi)澇風(fēng)險等級評估等功能于一體，為城市防汛決策、指導(dǎo)城市排澇工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
2.系統(tǒng)架構(gòu)
2.1感知層
一是水位雨量傳感內(nèi)澇監(jiān)測設(shè)備位于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的層，通過傳感網(wǎng)絡(luò)獲取感知信息。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的核心，是信息采集的關(guān)鍵部分。二是視頻采集系統(tǒng)與控制處理器等硬件設(shè)備集成，配置基于計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的識別軟件，實現(xiàn)對場景水位拍攝的實時自動觀測識別，結(jié)合多要素自動氣象站的各項觀測采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而對該場景水位進(jìn)行準(zhǔn)確的判識和預(yù)報。
2.2通信服務(wù)層
通信服務(wù)層主要是實現(xiàn)內(nèi)澇監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)與場景圖像判識數(shù)據(jù)的匯集與數(shù)據(jù)管理，并提供Socket通訊服務(wù)、Data base存儲服務(wù)、Web Service、MQTT代理服務(wù)、App回調(diào)服務(wù)，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與雨污水管道管理平臺對接，為管理平臺等應(yīng)用層提供專業(yè)、全面、可靠、直觀的數(shù)據(jù)服務(wù)。
2.3網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層是數(shù)據(jù)通信的核心，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕ǖ?，網(wǎng)絡(luò)層主要采用NB-IoT和4G通信網(wǎng)絡(luò)，具備覆蓋廣、連接多、速率快、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點。
2.4應(yīng)用層
應(yīng)用層為內(nèi)澇智能監(jiān)測識別預(yù)警系統(tǒng)及第三方應(yīng)用平臺，為門、運維部門、管線權(quán)屬單位等相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)展示、決策分析等信息服務(wù)，實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的水位、雨量、視頻狀況進(jìn)行集中展示與監(jiān)管，為緊急處置城市內(nèi)澇災(zāi)害事件提供決策支撐。
3.系統(tǒng)功能
3.1實時監(jiān)測告警
實時監(jiān)測城市內(nèi)澇狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定報警規(guī)則，對現(xiàn)場液位的異常情況進(jìn)行實時告警監(jiān)測。當(dāng)液位超出閾值時，平臺端以及本地立即觸發(fā)報警，通知相關(guān)負(fù)責(zé)部門采取措施，現(xiàn)場聲光報警器以及LED顯示屏實現(xiàn)本地報警以及液位信息實時更新展示，系統(tǒng)還會對不同等級的液位進(jìn)行不同等級的告警。
3.2 GIS地圖展示
在電子地圖上顯示現(xiàn)場位置信息、基礎(chǔ)信息、實時狀態(tài)等，也可以通過文本形式展示監(jiān)測位置、基礎(chǔ)信息、實時狀態(tài)、歷史狀態(tài)記錄等眾多信息。
3.3視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控是城市內(nèi)澇實時監(jiān)控的物理基礎(chǔ)。首先，管理部門可通過它獲得有效數(shù)據(jù)、圖像或聲音信息，對突發(fā)性異常事件的過程進(jìn)行及時的監(jiān)視和記憶，例如道路水位過高、人為破壞設(shè)備等狀況的及時掌握，用以提供高效、及時地指揮和調(diào)度、處理突發(fā)事件等。另外，基于智能識別軟件，實現(xiàn)對該場景圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的水位判識和預(yù)報。
3.4數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)軟件具備數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表分析等功能，可導(dǎo)出為EXCEL報表或直接打印。通過對系統(tǒng)中大量的液位數(shù)據(jù)、雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，結(jié)合管網(wǎng)其他子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從不同角度、不同維度、不同需要等方面，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行重組、匯總及對比分析，挖掘出更有利于提升城市排水防澇效能的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
3.5內(nèi)澇風(fēng)險等級評估
結(jié)合的內(nèi)澇風(fēng)險等級評定辦法，研究分析各種方法對研究區(qū)域的適應(yīng)條件，從而確定研究區(qū)域適宜的內(nèi)澇風(fēng)險評估方法。
4.系統(tǒng)特點
4.1應(yīng)用范圍廣
實時監(jiān)測道路低洼處、下穿式立交橋和隧道的積水，并通過4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送至城市內(nèi)澇監(jiān)測系統(tǒng)平臺。
4.2多類傳感器采集
城市內(nèi)澇智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)集成雨量采集、圖像采集、水位采集等，通過系統(tǒng)預(yù)報分析，及時把預(yù)警信息發(fā)布出去。
4.3多元化預(yù)警發(fā)布
發(fā)布預(yù)警采用廣播、LED電子屏、預(yù)警燈、短信等多種廣大群眾喜聞樂見樂見的方式報警。保障市民出行安全、及時避免人員、車輛誤入深水路段造成重大人身傷害與財產(chǎn)損失。
4.4一體化安裝
城市內(nèi)澇（積水）監(jiān)測站由雨量、圖像、水位預(yù)警產(chǎn)品單元組成的一體化采集站，安裝簡單、操作方便。
