一种基于互联网的水利安全预警防护系统的制作方法

本发明涉及水利安全预警，具体涉及一种基于互联网的水利安全预警防护系统。

背景技术：

1、随着经济的快速发展和城市化进程的加速，水利工程的建设和运营面临着更加复杂的挑战。自然灾害、人为因素、设备老化等因素都可能对水利工程的安全性造成威胁，预警防护系统旨在通过先进的监测技术、数据分析手段和预警机制，及时发现潜在的安全隐患，提前采取措施进行防范和处理，最大程度地保障水利工程的安全稳定运行。

2、水库使用过程中，需要进行多方面的数据监测，现有的监测方式通常是针对水库的每项监测数据设定阈值，在监测数据高于或低于对应的设定阈值时，监测系统向管理员发出相应的警示信号，该种监测方式存在以下不足：

3、在水库多方面监测数据均呈现恶化趋势，但未达到设定的临界阈值时，水库整体的稳定性可能已经下降，此时，监测系统无法结合当前水库蓄水量来进行管理，特别是当水库蓄水量较大且整体稳定性下降时，可能会使水库无法承受当前水压，进而引发决堤或损毁等问题，威胁水库使用的安全性和稳定性；

4、基于此，本发明提出一种基于互联网的水利安全预警防护系统，能够结合水库的多方数据来预测水库的整体稳定性是否存在异常，并在水库整体稳定性异常时对水库蓄水量进行及时调节和发送预警信号，保障水库使用的安全性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于互联网的水利安全预警防护系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于互联网的水利安全预警防护系统，包括大坝监测模块、异常判断模块、时段记录模块、控制预警模块；

3、大坝监测模块：定期通过全站仪实时监测各个坐标点的实时坐标，并计算每个坐标点实时坐标与初始坐标的相似度后，将所有坐标点的相似度求和获取大坝偏移量；

4、异常判断模块：依据大坝偏移量与偏移量阈值的对比结果判断是否存在异常，若存在异常则基于互联网向大坝管理平台发出警示信号；

5、时段记录模块：实时监测蓄水区域水位，当水位异常变化速率超过变化速率阈值时记录为水位异常时段，对水位异常时段进行积分运算获取蓄水异常指数；

6、控制预警模块：将大坝偏移量以及蓄水异常指数代入水库分析模型分析，预测水库的整体稳定性能状况，当预测水库的整体稳定性能差时，防护系统先计算水库所需排水量后自动开启水库闸门排水，并基于互联网向大坝管理平台发送预警信号。

7、进一步的，所述大坝监测模块定期通过全站仪实时监测各个坐标点的实时坐标，实时坐标包括大坝坐标点在三维空间中的x轴、y轴以及z轴的坐标。

8、进一步的，所述大坝监测模块对于每个坐标点，通过全站仪监测坐标点实时的x轴、y轴以及z轴坐标，再将坐标点实时的x轴、y轴以及z轴坐标与初始的x轴、y轴以及z轴坐标进行对比，计算实时的x轴、y轴以及z轴坐标与初始的x轴、y轴以及z轴坐标相似度，函数表达式为：

9、，式中，为坐标点实时的x轴、y轴以及z轴坐标，为坐标点初始的x轴、y轴以及z轴坐标，为实时坐标与初始坐标相似度。

10、进一步的，所述获取大坝所有坐标点的实时坐标与初始坐标相似度后，将所有坐标点的实时坐标与初始坐标相似度求和获取大坝偏移量，表达式为：，式中，表示大坝偏移量，表示第i个坐标点的实时坐标与初始坐标相似度，n表示坐标点的数量。

11、进一步的，所述异常判断模块获取大坝偏移量后，将大坝偏移量与预设的偏移量阈值进行对比，偏移量阈值用于判断大坝的位移状况；

12、若大坝偏移量小于等于偏移量阈值，分析大坝无明显位移，若大坝偏移量大于偏移量阈值，分析大坝位移状况严重存在异常，基于互联网向大坝管理平台发出警示信号。

13、进一步的，所述时段记录模块将实时获取的水位异常变化速率与变化速率阈值进行对比，若水位异常变化速率大于变化速率阈值，判断水库水位异常，并将水位异常变化速率大于变化速率阈值的时段记录为水位异常时段，对水位异常时段进行积分运算获取蓄水异常指数，表达式为：，式中，为蓄水异常指数，为水库实时蓄水变化量，为水位异常时段。

14、进一步的，所述控制预警模块将定期获取的大坝偏移量以及蓄水异常指数代入水库分析模型，水库分析模型输出稳定性系数后，并依据稳定性系数与稳定性阈值的对比结果预测水库的整体稳定性能，当预测水库的整体稳定性能差时，计算水库所需排水量，计算表达式为：

15、，式中，为水库当前蓄水量，为稳定性系数，为水库所需排水量；

16、获取水库所需排水量后自动开启水库闸门排水，当排水量达到水库所需排水量时关闭水库闸门。

17、一种基于互联网的水利安全预警防护方法，所述防护方法包括以下步骤：

18、在水库大坝上设置多个坐标点，并记录每个坐标点的初始坐标，防护系统定期通过全站仪实时监测各个坐标点的实时坐标，并计算每个坐标点实时坐标与初始坐标的相似度后，将所有坐标点的相似度求和获取大坝偏移量，依据大坝偏移量与偏移量阈值的对比结果判断是否存在异常，若存在异常则基于互联网向大坝管理平台发出警示信号；

19、实时监测蓄水区域水位，当水位异常变化速率超过变化速率阈值时记录为水位异常时段，对水位异常时段进行积分运算获取蓄水异常指数；

20、将大坝偏移量以及蓄水异常指数代入水库分析模型分析，预测水库的整体稳定性能状况，当预测水库的整体稳定性能差时，防护系统先计算水库所需排水量后自动开启水库闸门排水，并基于互联网向大坝管理平台发送预警信号。

21、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

22、1、本发明通过大坝监测模块定期监测各个坐标点的实时坐标，并计算每个坐标点实时坐标与初始坐标的相似度后，将所有坐标点的相似度求和获取大坝偏移量，时段记录模块实时监测蓄水区域水位，当水位异常变化速率超过变化速率阈值时记录为水位异常时段，对水位异常时段进行积分运算获取蓄水异常指数，控制预警模块将大坝偏移量以及蓄水异常指数代入水库分析模型分析，预测水库的整体稳定性能状况，当预测水库的整体稳定性能差时，防护系统先计算水库所需排水量后自动开启水库闸门排水。能够结合水库的多方数据来预测水库的整体稳定性是否存在异常，并在水库整体稳定性异常时对水库蓄水量进行及时调节和发送预警信号，保障水库使用的安全性和稳定性。

23、2、本发明通过综合分析大坝偏移量以及蓄水异常指数，从而能够关联大坝偏移状况以及水库水位变化，这样在大坝偏移状况以及水库水位变化虽然没有超过或低于各自的阈值，但大坝偏移状况以及水库水位变化恶化发展时，能够提前对水库进行管理和预警，进一步保障了水库使用的稳定性和安全性；

24、3、本发明当水库所需排水量确定后，系统自动启动水库闸门排水装置，控制闸门的开启程度以及排水速率，根据所需排水量和实际情况调整，实时监测水库的排水量和水位变化情况，确保排水量与所需排水量保持一致，并及时调整闸门的开启程度，当排水量达到水库所需排水量时，系统自动关闭水库闸门，定期根据稳定性系数的计算结果，判断水库是否需要进行排水操作，保障水库的安全稳定运行。