一种内河桥梁分级预警系统及方法与流程

本技术涉及桥梁分级预警，更具体地说，涉及一种内河桥梁分级预警系统及方法。

背景技术：

1、内河桥梁是指建设在内河水域上，用于跨越河流、河道或港湾等水域的桥梁。这些桥梁在内河交通系统中扮演着重要的角色，连接两岸，促进交通、贸易和人员流动。以下是一些与内河桥梁相关的主要方面：

2、类型：内河桥梁的类型多种多样，包括梁桥、拱桥、索桥、吊桥等。桥梁的选择通常取决于河流的宽度、水深、流速以及桥梁的用途等因素。

3、用途：内河桥梁通常用于道路和铁路的交通，连接河两岸的城市、乡村或重要交通节点。一些内河桥梁还可能用于水管、电缆等基础设施的架设。

4、总体而言，内河桥梁是内陆水域交通的关键基础设施，对区域经济和社会发展具有重要意义。综合考虑水文地质条件、交通需求、环境因素等，科学合理地设计、建设和管理内河桥梁，有助于提高内河交通效率和安全性。

5、现有技术公布号为cn114241812a的文献提供一种内河桥梁分级预警系统，该装置通过在距离桥梁来船方向，划分限高预警区、缓行预警区、撞击预警区、桥梁示廓区等四个级别的预警区域，限高预警区提醒当前水位、船高、桥梁限高等数据，提前识别船舶是否可通过桥梁，如果不能及时停止前进；缓行预警区主要提醒前方即将到达桥梁位置，提示桥梁高度、桥墩间宽度，当前水流速度、风速等信息，提醒船舶缓行；撞击预警区，道道接近桥梁的区域，则通过雷达监测船舶与桥墩位置，实时反馈船舶距离，达到风险距离发出报警；桥梁示廓区，通过桥墩，桥梁安装示廓灯，当船舶接近桥梁时开启，当船舶驶离时关闭。

6、上述中的现有技术方案虽然通过现有技术的结构可以实现与有关的有益效果，但是仍存在以下缺陷；该装置在进行使用时，在汛期时，河道会涨水及加快流速，此时由于该装置不便于在河道涨水时进行预警，导致其安全性较差，

7、鉴于此，我们提出一种内河桥梁分级预警系统及方法。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、本技术的目的在于提供一种内河桥梁分级预警系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题，实现了便于在河道涨水时进行预警的技术效果。

3、2.技术方案

4、本技术实施例提供了一种内河桥梁分级预警系统及方法，包括：河道数据采集模块、河道数据预处理模块、河道数据特征提取模块、河道汛期监测模型训练模块、河道汛期分级预警模块，

5、河道数据采集模块：所述河道数据采集模块通过传感器设备收集内河桥梁河道的水位、流量等数据信息；

6、河道数据预处理模块：所述河道数据预处理模块对收集到的数据进行清洗、整理和标准化处理，去除异常值和噪声数据，提高数据的准确性和可靠性；

7、河道数据特征提取模块：所述河道数据特征提取模块根据实际需求和数据特点，选择合适的特征进行提取，例如，能够从水位、流量数据中提取出与洪水风险相关的特征，如水位变化速率、流量大小等；

8、河道汛期监测模型训练模块：所述河道汛期监测模型训练模块使用机器学习算法，对提取出的特征进行训练，建立洪水风险预测模型；

9、河道汛期分级预警模块：所述河道汛期分级预警模块根据模型的预测结果，将洪水风险分为不同的等级，如低风险、中风险、高风险等。

10、作为本技术文件技术方案的一种可选方案，所述河道数据采集模块通过传感器设备收集内河桥梁河道的水位、流量等数据信息，通过水位传感器测量水位高度来获取水位数据，在河道数据采集模块中，能够使用浮子式水位传感器来测量水位数据，通过流量传感器测量水流的速度和截面积来计算流量，在河道数据采集模块中，能够使用电磁流量传感器来测量河道流量数据。

11、作为本技术文件技术方案的一种可选方案，所述河道数据预处理模块对收集到的数据进行清洗、整理和标准化处理，去除异常值和噪声数据，提高数据的准确性和可靠性，所述数据清洗：包括删除重复记录、填充缺失值、纠正错误数据等，数据清洗能够确保数据的准确性和一致性，为后续分析提供可靠的基础；

12、所述数据整理：是将原始数据进行整合和格式化的过程，以便后续的分析和处理，包括将数据转换为统一的格式、将数据分类、对数据进行排序等，通过数据整理，能够确保数据的可读性和可操作性；

13、所述标准化处理：在河道数据处理中，标准化处理能够将不同尺度和量纲的数据统一到相同的尺度上，常用的标准化方法包括最小-最大标准化，通过标准化处理，能够消除不同变量之间的尺度差异，提高数据分析的准确性和可靠性。

14、作为本技术文件技术方案的一种可选方案，所述河道数据特征提取模块根据实际需求和数据特点，选择合适的特征进行提取，例如，能够从水位、流量数据中提取出与洪水风险相关的特征，如水位变化速率、流量大小等，所述水位特征提取：水位变化速率：通过计算水位数据的导数或变化率，得到水位变化速率，这个特征能够反映洪水的突发性和严重程度，水位极值：提取水位数据的最大值和最小值，以及相应的出现时间，这个特征能够反映洪水的可能影响范围和峰值流量；

15、所述流量特征提取：流量大小：提取流量数据的最大值、最小值和平均值等统计特征，这个特征能够反映河道的水流量变化情况，流量变化速率：通过计算流量数据的导数或变化率，得到流量变化速率，这个特征能够反映河流的流量变化趋势和洪水流量变化情况。

16、作为本技术文件技术方案的一种可选方案，所述河道汛期监测模型训练模块使用支持向量机的机器学习算法，对提取出的特征进行训练，建立洪水风险预测模型，通过训练，模型能够学习到洪水风险与特征之间的关系，通过交叉验证等评估方法，对训练好的模型进行评估，确定模型的准确性和可靠性。

17、作为本技术文件技术方案的一种可选方案，所述河道汛期分级预警模块将训练好的模型应用于河道汛期的洪水风险预测中，当河道汛期来临，能够通过传感器等设备采集实时数据，然后使用模型对数据进行预测，判断洪水风险的大小和可能发生的时间，根据模型的预测结果，将洪水风险分为不同的等级，如低风险、中风险、高风险等。

18、一种内河桥梁分级预警系统及方法，包括以下步骤：

19、s1、在桥梁的使用过程中，通过传感器设备收集内河桥梁河道的水位、流量等数据信息，通过水位传感器测量水位高度来获取水位数据，在河道数据采集模块中，能够使用浮子式水位传感器来测量水位数据，通过流量传感器测量水流的速度和截面积来计算流量，在河道数据采集模块中，能够使用电磁流量传感器来测量河道流量数据；

20、s2、通过河道数据预处理模块对收集到的数据进行清洗、整理和标准化处理，去除异常值和噪声数据，提高数据的准确性和可靠性，数据清洗：包括删除重复记录、填充缺失值、纠正错误数据等，数据清洗能够确保数据的准确性和一致性，为后续分析提供可靠的基础；

21、数据整理：是将原始数据进行整合和格式化的过程，以便后续的分析和处理，包括将数据转换为统一的格式、将数据分类、对数据进行排序等，通过数据整理，能够确保数据的可读性和可操作性；

22、标准化处理：在河道数据处理中，标准化处理能够将不同尺度和量纲的数据统一到相同的尺度上，常用的标准化方法包括最小-最大标准化，通过标准化处理，能够消除不同变量之间的尺度差异，提高数据分析的准确性和可靠性；

23、s3、利用河道数据特征提取模块根据实际需求和数据特点，选择合适的特征进行提取，例如，能够从水位、流量数据中提取出与洪水风险相关的特征，如水位变化速率、流量大小等，水位特征提取：水位变化速率：通过计算水位数据的导数或变化率，得到水位变化速率，这个特征能够反映洪水的突发性和严重程度，水位极值：提取水位数据的最大值和最小值，以及相应的出现时间，这个特征能够反映洪水的可能影响范围和峰值流量；

24、流量特征提取：流量大小：提取流量数据的最大值、最小值和平均值等统计特征，这个特征能够反映河道的水流量变化情况，流量变化速率：通过计算流量数据的导数或变化率，得到流量变化速率，这个特征能够反映河流的流量变化趋势和洪水流量变化情况；

25、s4、通过河道汛期监测模型训练模块使用支持向量机的机器学习算法，对提取出的特征进行训练，建立洪水风险预测模型，通过训练，模型能够学习到洪水风险与特征之间的关系，通过交叉验证等评估方法，对训练好的模型进行评估，确定模型的准确性和可靠性；

26、s5、然后河道汛期分级预警模块将训练好的模型应用于河道汛期的洪水风险预测中，当河道汛期来临，能够通过传感器等设备采集实时数据，然后使用模型对数据进行预测，判断洪水风险的大小和可能发生的时间，根据模型的预测结果，将洪水风险分为不同的等级，如低风险、中风险、高风险等。

27、3.有益效果

28、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

29、1.本技术由于采用了河道数据采集模块等技术手段，所以有效解决了现有技术中的技术问题，进而实现了在桥梁的使用过程中，通过传感器设备对河道内水流进行数据的采集，通过河道汛期监测模型对数据进行分析，对数据进行预测，判断洪水风险的大小和可能发生的时间，根据模型的预测结果，将洪水风险分为不同的等级，如低风险、中风险、高风险等，实现装置的预警效果。

30、2.本技术通过设置调节导向机构，通过双轴电机及电推杆，能够实现带动可调板的移动，同时调节导污板的角度，从而使得调节导向机构能够适用于不同宽度河道内的漂浮物的收集作用，实现装置的污物处理功能。

31、3.本技术通过在收集网座内设置推板，在导槽的作用下，能够实现在拉开网盖的同时带动推板移动，方便将收集网座内的污物快速清理，同时通过设置调节机构，能够根据水面高度调节收集网座的高度，保证对漂浮污物的处理效率。