山洪灾害监测预警系统设计方案

山洪灾害监测预警系统设计方案山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第1页1概述我国是一个多山的国家，山丘区面积约占全国陆地面积的三分之二。我国主要位于东亚季风区，暴雨分布范围广；季风气候决定了我国降雨在年内分布不均，汛期高度集中，以强降雨引发的山洪灾害发生最为频繁，危害大。路路通山洪灾害监测预警系统以山洪灾害防治坚持“以防为主，防治结合”、“以非工程措施为主，非工程措施与工程措施相结合”的原则为指导，运用当代信息监测技术、通信技术、网络技术、计算机技术、系统集成技术在山洪灾害防治区建立以信息采集、预报分析、视频会商决策为基础的预警平台，通过手机群发、传真群发、无线广播、高音喇叭、手摇警报器、锣等预警程序和方式，将预警信息及时准确地传送到山洪可能危及的区域，使接收预警区域人员能根据山洪灾害防御预案及时采取预防措施，最大限度地减少人员伤亡。2系统总体结构2.1系统组成路路通山洪灾害监测预警系统主要包括水雨情监测系统和预警系统。为更好地发挥系统的防灾减灾作用，还需建立群测群防的组织体系，加强宣传培训。水雨情监测系统及时将简易监测站、人工监测站、自动监测站的监测信息汇入预警平台。预警系统由基于平台的山洪灾害防御预警系统和山洪灾害群测群防预警系统组成。基于平台的山洪灾害防御预警系统主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、预报决策子系统和预警子系统组成。群测群防预警系统包括预警发布程序、预警方式、警报传输和信息反馈通信网、警报器设置等。山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第2页2.2系统建设模式由于山洪预见期短、致灾快，因此为有效防御山洪灾害，提出在县级行政区建立基于平台的山洪灾害预警系统建设模式，省、市、县、乡（镇）、村等各方面的山洪灾害防治相关信息汇集于平台，县级防汛部门根据系统信息，及时发布预报、警报。同时县、乡（镇）、村、组建立群测群防的组织体系，开展监测、预警工作。3系统特点（1）软硬件一体化集成公司提供完善的系统的集成方案，自主开发山洪监测预警软件。（2）多层次水、雨情决策分析可查询时段、日、旬、月显示区域内的雨量值、平均雨量值、最大雨量值、山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第3页各站降雨过程柱状图及数据表、雨量强度统计等。（3）完善的预警责任体系建立县、乡、村三级预警责任人体系，短信、传真预警时可灵活选择接收人员。（4）灵活的预警监测方式采用水雨情系统自动预警及人工预警两种方式。（5）完善的信息统计上报功能依据国家防总要求定制的灾情报表，由各基层按照不同权限上报汇总，为县级领导决策提供强有力的支持和依据。（6）丰富的结果呈现方式系统结合地理信息系统提供了直观的图形化分析界面，使分析结果一目了然，数据结果展现方式多样化，数据列表、雨量柱状图、雨量等值面、线、点标注、水位流量过程曲线。系统具有信息输出和表现功能，除具备基础信息、水雨情信息、工情、灾情统计分析信息的数据输出外，还具备表、文字、图形的输出和保存以及打印功能。（7）响应快速及时、运行稳定可靠。（8）各子系统，均可以独立安装实施，扩展灵活。（9）围绕预警核心应用，全面提供整体解决方案。（10）针对县级用户特点，应用简单，高度产品化。4系统设计4.1水雨情监测系统设计通过建设实用、可靠的水雨情监测系统，扩大山洪灾害易发区水雨情收集的信息量，提高水雨情信息的收集时效，为山洪灾害的预报预警、做好防灾减灾工作提供准确的基本信息。4.1.1监测方式及报汛工作体制水雨情监测系统监测项目主要包括降雨量、水位。站类主要包括雨量站、水位站。根据山洪灾害预警的需要和各地的建站条件，考虑山洪灾害易发区地形复杂、降雨分布不均、群众居住分散、地方经济发展不均衡等实际情况，水雨情监测站可建成简易监测站、人工监测站和自动监测站。其监测方式及报汛工作体制如下：（1）简易监测站山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第4页简易的雨量、水位观测设施，采用直观、可行的观测方法进行水雨情信息的监测。利用本地区适用的传播方式进行信息的传输，达到群测群防的目的。简易雨量站采用有雨观测、下大雨加强观测的工作体制，有条件时及时上报；简易水位站在有雨时或接到通知时观测，水位接近成灾水位时加强观测，有条件时及时上报。（2）人工监测站无条件建设自动监测站，但拥有公用通信资源（程控电话、移动通信网）的地区，按照人工观测站的技术要求建立相应的水雨情人工监测站。采用人工观测和管理的模式，通过语音或通话报汛进行雨量、水位信息的采集和传输。人工监测站采用定时观测，定时报汛的工作体制，在暴雨天气状态下加密观测、增加报汛段次。（3）自动监测站自动监测站采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的雨量、水位传感器，遥测终端及通信终端设备，实现水雨情信息的自动采集、传输。自动监测站采用定时自报、事件加报和召测兼容的工作体制；对超短波组网的自动监测站，则采用增量随机自报与定时自报兼容的工作体制；人工置数信息有反馈确认的功能。4.1.2信息传输通信网设计水雨情数据传输常用的通信方式有卫星、超短波（UHF/VHF）、GSM短信、GPRS，以及程控电话网（PSTN）等。（1）卫星通信卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站、转发无线电波实现地球站之间相互通信的一种方式，具有覆盖面大、通信频带宽、组网灵活机动等优点。目前，在国家防汛指挥系统建设中用于测站与中心站间数据传输的卫星信道主要选用海事卫星和北斗卫星。卫星通信的适用条件：所建监测站地处高山峡谷，且公网未覆盖和无条件建专用网的区域。（2）超短波通信超短波是指工作于VHF/UHF频段的信道，超短波通信的传播机理是对流层内的视距传播与绕射传播。视距传播损耗小，受环境的影响也小，接收信号稳定。但是，由于传播距离较短，一般需要建设中继站进行接力。适用条件：所建监测站地处公用通信网不能覆盖，或位于低山和丘陵地区，且所需建中继站级数不超过3级的地区。山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第5页（3）PSTN通信程控电话（PSTN）是普及程度最高的信道资源，它具有设备简单、入网方式简单灵活、适用范围广、传输质量较高、通信费用低廉等优点，可进行话音和数据的传输。适用条件：被PSTN网覆盖且电话通讯质量较好的地区。（4）短信通信移动通信是我国近十多年来发展最快的一种通信系统，目前已覆盖我国很多城镇，正逐步向农村扩展延伸，移动通信系统正得到越来越广泛的应用，对于山洪灾害信息和警报的传输有着十分重要的实际应用价值。目前可利用的短信通信有中国移动的GSM短信和中国电信的CDMA短信。适用条件：被中国移动通信网或中国电信通信网所覆盖的地区。（5）GPRS通信GPRS是GSM系统的无线分组交换技术，不仅提供点对点、而且提供广域的无限IP连接，是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式将数据传送到用户手中。GPRS是作为现行GSM网络向第3代移动通信演变的过渡技术，突出的特点是传输速率高和费用低。GPRS上行速率较GSM为高，下行速率则可达100Kbps。鉴于利用GPRS的运行速度快、运行成本低，建议尽可能地利用GPRS传输。适用条件：已开通GPRS业务的地区。4.2预警系统设计山洪灾害防御预警系统平台是山洪灾害监测预警系统数据信息处理和服务的核心，提供数据接收、处理、加工，信息查询、预报决策、预警与信息发布、信息交换等服务，主要由信息汇集子系统、信息查询子系统、预报决策子系统和预警子系统组成。4.2.1信息汇集、查询子系统信息汇集子系统与信息查询子系统主要包括监测站的实时数据接收处理、和其它相关部门的共享与交换信息的处理以及各类信息的查询服务。主要功能有：（1）实时接收自动监测站的水雨情数据和工况信息；（2）对自动监测站进行远程控制；（3）实时处理接收的数据信息，并分类存入数据库中；（4）数据查询与维护；山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第6页（5）人工数据录入；（6）基础信息查询①雨量站基本信息查询雨量站的基本信息，如：雨量站类别（自动、人工、简易等）、水系、河名、站号，站名，站址位置、设立日期、所属部门等。②水文（位）站基本信息查询水文（位）站的基本信息，如：测站类别（自动、人工、简易等）、站号，站名，站址，经度，纬度，高程、设立日期等。③工情基本信息查询堤防工程、水库、山塘等的基本信息，如：建设地点、所在河流、集水面积、多年平均降雨量（径流量）、设计洪水位（流量）、库容、坝顶高程等。④灾害点基本信息查询灾害点的基本信息，如：地理、地质、气候特点、人口密度、基础设施、灾害频繁程度等。（7）水雨情信息查询通过对系统数据库的访问，可以实现各小流域、中小型水库水位、流量实时监测信息、历史资料信息查询，为预报决策提供历史资料对比分析。可以实现单站、多站实时或者历史水雨情图形化查询。具体包括：水文（水位）站雨量、水位（流量）实时和历史资料查询（包括日平均水位/流量、月水位/流量等），以及降雨量统计表、降雨量图等形式对雨量资料进行日、时段等综合查询。（8）气象信息查询将查询数据库得到的气象信息显示给用户，主要包括：中央气象台、省气象台和临近省气象台、本地市（县）气象台发布的当日天气预报（文字、图、表），卫星云图信息（图片）、多普勒雷达测雨信息、台风警报信息等。（9）工情信息查询工情信息主要包括：堤防、水库的各种特征值、工程图、工程指标、工程运行状况等数据；水库运行状况的实时信息，如闸门开度、大坝安全状况，溢洪道、泄洪洞、输水洞流量，水库、山塘水位状况（流量）、水库调度方案等。堤防主要信息有各断面水位、堤防安全状况、出险情况及类型。可以实现单站、多站实时和历史工情信息和运行参数的查询。（10）经济社会状况及灾情信息查询山洪灾害监测区域经济社会指标：村镇分布、人口分布、固定资产、重要设施、GDP等。直接总经济损失：受灾范围，受灾人口，受淹城市，倒塌房屋，死亡人口等。山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第7页工业、交通运输业直接经济损失：停产工矿企业（个），铁路、公路中断（条次）、毁坏路基（面）（千米），毁坏输电线路，毁坏通讯线路（千米）等。水利设施直接经济损失：毁坏水库，水库跨坝，毁坏堤防、护岸、水闸，冲毁塘坝，毁坏灌溉设施，毁坏机电井、水电站、机电泵站，毁坏雨量站、水文测站。农林牧渔业直接经济损失：农作物受灾面积，农作物成灾面积，农作物绝收面积，减少粮食，死亡大牲畜，水产养殖损失等。（11）数据的输出保存打印查询系统具有信息输出和表现功能，除具备基础信息、水雨情信息、工情、灾情统计分析信息的数据输出外，还具备表、文字、图形的输出和保存以及打印功能。4.2.2预报决策子系统预报决策子系统为各省级、市级或县级山洪灾害防御指挥部门进行山洪灾害预警提供依据。预报决策子系统包括水雨情分析预报、预警信息生成、维护及管理等3个模块。预报决策子系统主要功能有：（1）水雨情分析预报模块结合实时水雨情、气象预报信息，根据水雨情分析预报模型，对小流域、中小水库水位、流量进行预测，并输出预测结果（文字、表格或图形）。（2）预警信息生成模块根据预报成果及预警指标实时编制预警信息，并及时将预警信息发送至预警平台。（3）维护和管理模块该模块可以对整个系统的内容进行添加和删除，具有控制系统权限的功能。本模块为系统维护管理提供工具。4.2.3预警子系统预警子系统是在监测信息采集及预报分析决策的基础上，根据预警信息危急程度及山洪可能危害范围的不同，通过适宜的预警程序和方式，将预警信息及时、准确地传送到山洪可能危及区域，使接收预警区域人员根据山洪灾害防御预案及时采取预防措施，最大限度地减少人员伤亡。在建立了基于平台的山洪灾害防御预警系统的地区，预警信息由该系统的预报决策子系统制作。根据平台设立的防汛指挥部门的级别不同，分为平台设立在山洪灾害监测预警系统设计方案共23页第8页县级、市级防汛部门两种情况。县级防汛指挥部门获取发布的预警信息，各乡（镇）政府接收县级防汛部门发布或下发的预警信息，传输给村、组、户。紧急情况下县级防汛部门可直接对村、组发布的预警信息。群测群防预警信息的获取来自县、乡（镇）、村或监测点。由监测人员根据山洪灾害防御培训宣传掌握的经验、技术