一种三维防凌炸冰指挥平台的制作方法

本发明属于防汛抢险技术领域，涉及一种三维防凌炸冰指挥平台。

背景技术：

凌汛灾害作为我国特有的重大自然灾害形式之一，一直得不到有效遏制，给流域人民的生命财产安全带来了严重威胁和损失。目前所用到的防凌破冰方法可以概括为流量控制方法、爆破方法和机械破冰方法3类，但仍没有一个系统的、能够直观、全局、动态掌握凌汛情况快捷、高效指挥平台。

本发明的意义在于保证防凌安全，未雨绸缪，统筹兼顾，调度和管理措施及时到位，确保各项防凌责任落实。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相似的公开专利文献。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三维防凌炸冰指挥平台，为防凌防汛工作提供数据、信息、平台等支持，全面提高防凌防汛决策水平和工作效率，减少汛、凌灾害损失，提高水利信息化建设水平。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种三维防凌炸冰指挥平台，其特征在于：包括综合监视系统、信息服务系统、防凌防汛系统、应急管理系统、破冰炸冰管理系统、洪水演进分析系统、蓄滞洪区调度管理系统、灾情评价系统及会商系统。

而且，所述综合监视系统设置有监测站点浏览、视频实时监视、凌情监视预警、汛情监视预警、凌汛信息发布及监测站点设定模块。

而且，所述信息服务系统设置有汛、凌情相关信息查询模块，具体涉及气象信息查询、水情信息查询、雨情信息查询、凌情信息查询、工情信息查询、灾情信息查询、防汛防凌预案查询、社会经济查询、抢险避难信息查询、历史大洪水信息查询及相关法规查询。

而且，所述防凌防汛系统设置有凌情信息上报、封开河动态展示、封开河对比分析、封开河预测预报、凌汛风险分析及凌情信息发布模块。

而且，所述应急管理系统设置有应急事件定位、应急事件监测、事件风险分析、事件应急会商、事件应急处置、事件应急保障及事件信息管理模块。

而且，所述破冰炸冰管理系统设置有基础信息管理、破炸冰监视定位、冰凌险情分析、破炸冰方式选择、破炸冰位置确定、过程再现与评估及破炸冰成果管理模块。

而且，所述洪水演进分析系统设置有洪水方案设定、灾害影响评估及风险展示管理模块。

而且，所述蓄滞洪区调度管理系统设置有蓄滞洪区调度的信息管理、调度预案、风险分析及预案展示模块。

而且，所述灾情评估系统设置有洪水淹没方案设定、洪灾损失统计分析及评估成果展示管理模块。

而且，所述会商系统设置有会商会议支持、会商结果发布及会商成果管理模块。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明能够实现河道实时监测，通过凌情信息动态监测、分析与查询，为防凌减灾决策提供支持，减少河流凌汛灾害带来的损失。

2、本发明为防凌防汛工作提供数据、信息、平台等支持，全面提高防凌防汛决策水平和工作效率，减少汛、凌灾害损失，提高水利信息化建设水平。

附图说明

图1为本发明的系统功能框架；

图2为本发明中数据库建设范围示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

下面以黄河防凌防汛决策支持平台对本发明技术方案进行详细说明。

具体使用时，应完成以下内容：侦察探测系统、信息查询系统、辅助决策系统、指挥作业系统、信息管理系统。

所述侦察探测系统由航空侦察、地面侦察、雷达探测、河道监测和数据分发五个子系统组成。

航空侦察子系统通过集成高清摄影/摄像、红外热像仪、专用探冰雷达和无线图传设备等，实现对黄河险工河段上下游30～50公里河段水情、冰情监测，以及作业任务区域、重要防护目标的侦察监视和信息采集，并对采集到的视频、数据信息进行处理，为防凌决策提供有效和直观的数据支持。主要包括视频采集处理、图片采集处理、红外成像处理等功能模块。

(1)视频采集处理：系统实时接收、显示无人机搭载摄像器材采集到的视频信息；通过图像处理软件，将机载相机参数及无人机的相关参数(如飞行高度、经纬度、相机焦距等)进行叠加、编辑处理；对接收的视频信息按日期时间节点进行存储。

(2)图片采集处理：系统实时(或近实时)接收、显示无人机搭载摄像器材采集到的图片信息；通过图片处理软件，完成特征点匹配及图像融合拼接，生成作业区域一定范围的图片信息；在图上进行面积测定、计算等；对处理后的图片信息按日期时间节点进行存储。

(3)红外成像处理：系统实时接收、显示无人机搭载红外成像器材采集到的视频信息；通过图像处理软件，将机载相机参数及无人机的相关参数(如飞行高度、经纬度、相机焦距等)进行叠加、编辑处理；对接收的视频信息按日期时间节点进行存储。

地面侦察子系统以机动指挥车、前端单兵侦察小组为载体，携带图像采集设备、卫星定位设备、信息传输设备，对任务段实施抵近侦察，实时掌握河道区域浮冰面积、水流速度及车辆进出道路、可能的展开作业区域等情况，为指挥员处置情况提供综合判断依据。主要包括单兵数据采集、机动车数据采集等功能模块。

(1)单兵数据采：系统实时接收、处理、存储、显示单兵侦察前端采集到的数据信息。要求实时存储和处理，并通过切换系统显示在各监控终端上。

(2)机动车数据采集：系统能实时接收、处理、存储、显示机动指挥车采集到的数据信息。要求实时存储和处理，并通过切换系统显示在各监控终端上。

雷达探测子系统以无人机、遥控车、地面人员为载体，携带机载、车载、人工手持探冰雷达设备，对任务河段进行探测，掌握冰厚、水深等基本情况。主要包括机载雷达探测、车载雷达探测、手持雷达探测等功能模块。

(1)机载雷达探测：系统实时接收、处理、存储、显示无人机搭载雷达探测设备探测航道数据信息。

(2)车载雷达探测：系统通过遥控车搭载雷达探测器材获取的冰层精确信息，处理得出被测河道任意点水深、冰厚数据，通过叠加确定主河道的位置。

(3)手持雷达探测：系统通过人工手持式搭载雷达探测器材获取的冰层精确信息，处理得出被测河道任意点水深、冰厚数据，通过叠加确定主河道的位置。

河道监测子系统通过连接内蒙古黄河段河道监测站点，实时调用监测到的汛情、凌情信息。主要包括监测信息浏览、视频实时监视、预警信息接收等功能模块。视内蒙现有网络建设情况确定。

(1)监测信息浏览：提供在webgis上展示沿黄内蒙段上布设凌情监测站点的空间位置，并列表显示该站点主要信息。

(2)视频实时监视：提供在webgis上利用沿黄内蒙段(重点位置)布设的监测站实时监视各站点的凌情(水情)。点击视频站点，弹出视频窗口，实时显示上传的视频数据信息。

(3)预警信息接收：实时接收各监测站上传的预警提示信息。

数据分发子系统根据不同的功能处理需求，将采集到的各种信息分发至各作业席位。

所述信息查询系统由气象服务信息查询、水情监测信息查询、凌情监测信息查询、水利设施信息查询、抢险行动预案查询、人员装备信息查询和凌汛相关资料检索七个子系统组成。

气象服务信息查询子系统通过卫星通信系统接收上级信息数据并进行存储，并视情接入公网查询水文气象信息。水情监测信息查询子系统提供各监测站上报的水情(水位、流量等)信息的查询。主要包括水情预报信息、实时监测信息、历史记录信息等功能模块。

凌情监测信息查询子系统提供黄河内蒙段从流凌、封河、开河全过程各监测站上报的水情、气温、流凌、冰厚、封河长度、开河长度等信息查询。主要包括凌情预报信息、实时监测信息、历史记录信息等功能模块。

水利设施信息查询子系统提供沿黄内蒙段主要水利工程设施信息查询(水库信息、堤防信息、水闸信息、跨河桥、重要设施等)。以地图标识符、列表、文档、图片等方式进行查询。主要包括水库信息、堤防信息、水闸信息、跨河桥信息、其它重要设施等功能模块。

抢险行动预案查询子系统提供本级及所属单位制定的防汛、防凌及抢险救灾行动预案、方案、计划查询等。主要包括上级总体行动预案、本级拟制行动预案、下级抢险行动预案等功能模块。

人员装备信息查询子系统主要包括人员数质量信息、装备数质量信息、救灾物资储备信息等功能模块。

(1)人员数质量信息：提供各地、市及相关单位防汛、防凌及抢险救灾行动人员数质量情况查询。

(2)装备数质量信息：提供防汛、防凌及抢险救灾行动装备数量、类别、性能等信息查询。

(3)救灾物资储备信息：提供各地、市及相关单位防凌(汛)及抢险救灾行动装备物资储备情况查询。

凌汛相关资料检索子系统主要包括法规制度检索、专业理论检索、行动案例检索等功能模块。

所述辅助决策系统由凌情信息分析、风险等级评估、作业进程推演、行动文书拟定和指令信息分发五个子系统组成。

凌汛信息分析子系统主要包括凌汛信息收集整理、封开河数据分析及封开河动态展示等功能模块。

(1)凌汛信息收集整理：内容包括凌情信息的上报、汇总、审核与管理，其中上报内容包括流凌、气温、水温、水位、风速、冰厚、冰坝等信息。采取方式：一是建立一个独立的凌情信息上报和管理系统平台，接收各监测站上报凌情和管理凌情数据；二是调用现地侦察探测系统获取的信息处理结果(包括流凌、气温、水温、水位、风速、冰厚、冰坝信息)，以图片、表格的形式表现出来。

(2)封开河数据分析：提供历年当前时刻整体封开河情况，以及各监测站和现地侦察探测到的气温、水温、水位、流量、流速、流凌密度、冰厚等数据指标进行对比分析。以对比图、差异图和列表等形式展示封开河差异，并利用预测模型，预测未来一段时间内的封开河趋势。

(3)封开河动态展示：提供黄河内蒙段任一时刻封开河的图形展示和全过程动态演示。

风险等级评估子系统根据获取的凌情数据趋势及当地风险指标控制水平，分析未来可能出现凌汛灾害的情况，并利用统计分析工具，分析周边的社会经济情况，以判断可能造成的影响。主要包括凌灾险情分析评估、凌灾分析结果显示、凌情预警信息发布等功能模块。(挂接风险分析模型)。

(1)凌灾险情分析评估：能根据上游开河情况，根据预先设定的流凌风险值，如冰凌尺寸、流动速度、冰凌密度等数值，计算出流凌成像区域内流凌的密度、流凌速度、面积等。能根据洪水大小、可能的危害程度进行风险等级评估。系统根据预警计算得到的数据与设定的阀值对比，预报险情可能发生的时间、地点，在相应的操作界面上进行报警提示。

(2)凌灾分析结果显示：以直观图、表、曲线形式显示结果；系统能够处理、生成、存储与图像、视频信息相对应的分析结果文件。

(3)凌情预警信息发布：摘要信息发送主要以短信形式向有关人员发送凌情信息；凌情信息公布主要以列表和文档形式，在网上公布当天的凌情信息公告(要求图、表、文字形式结合)。

作业进程推演子系统作业进程推演主要突出主动干预和应急处险两个阶段，分别采取机械破冰和爆破破冰两种方式进行。主要包括基础信息管理、破冰方式选择、破冰位置确定、破冰作业模拟等功能模块。

(1)基础信息管理：提供破冰炸冰活动的基础信息管理(如断面信息、主河槽、桥梁、薄弱堤段、险工险段、其它重要设施)；以列表方式管理基础信息，在地图上以不同标识展示，点击后可弹出相关信息查看。

(2)破冰方式选择：根据作业点的河槽、断面、冰厚及周边的社会经济情况分析后，选择破冰、炸冰形式；根据破冰、炸冰条件的分析，编制破冰、炸冰形式的选择理由。根据破冰、炸冰方式选择和理由分析，选择破冰、炸冰单位和组织指挥体系。

(3)破冰位置确定：根据破冰、炸冰的影响和效果分析，确定破冰、炸冰的位置；在确定的破冰、炸冰位置上采用标识符定位，并提供定位和标识信息管理。

(4)破冰作业模拟：根据计划或控制指令对各个作业单元行动进行模拟，并为处置人员自动生成作业条件。

作业模拟阶段主要包括：主动干预和应急处险两个阶段。

作业方式模拟主要包括：机械作业平台行动模拟。能根据开凿流凌通道的时机、位置、方式，模拟作业进程；爆破作业模拟。在三维场景中实现爆破流程展示，通过点击爆破点，展示该爆破点爆破的详细流程，包括爆破环境参数、药包属性、药包布设、爆破效果等流程。

作业文书拟定子系统主要包括文书拟制、预案修订等功能模块。

(1)文书拟制根据风险等级评估结论和作业进程推演取得的结果，快速拟制文字表格式公文文书。

(2)预案修订辅助指挥员进一步修订行动预案，完善防凌(汛)及抢险救灾行动方案。

指令信息分发子系统提供决策指令、行动预案分发功能，实时将各种信息分发至各个作业单元。

所述指挥作业系统由作业行动组织、作业行动监视、作业进度分析、作业效能评估和作业成果管理五个子系统组成。

作业行动组织子系统主要包括作业行动筹划、现地勘察组织、除险行动展开等功能模块。

(1)作业行动筹划：提供筹划作业行动筹划的基本程序、内容等信息。

(2)现地勘察组织：提供组织现地勘察组织的基本程序、内容等信息。

(3)除险行动展开：提供防凌破冰主动干预、应急除险行动的基本手段、主要方式等信息。

开凿流凌通道开凿方式有：网络锯切法、机械破碎法、爆破破冰法。破碎大块流凌破碎方式有：机械破碎法、爆破破碎法。消除冰塞、破除冰坝主要采用爆破消除法。

作业行动监视子系统提供用户位置跟踪定位、作业信息实时采集、无人机巡航监视等功能，全程掌握各作业平台实施作业情况。各作业单元完成任务信息通过无线传输系统回传至指挥所。主要包括作业单元位置跟踪、无人机巡航监视、作业平台破冰监视等功能模块。

(1)作业单元位置跟踪：提供作业单元用户态势信息定位、位置跟踪、机动路线描绘等功能。显示方式包括：系统内用户位置根据定位数据进行图上显示，对不同用户进行位置查询；系统可以对指定用户进行位置跟踪，并能准确的在图上进行描绘用户的位置信息；在各作业单元执行不同任务机动过程中，系统能跟踪网内用户位置，根据位置的变动情况，进行机动路线描绘。

(2)无人机巡航监视：提供无人机空中侦察拍照、录像，并将获取的信息实时回传等功能。

(3)作业平台破冰监视：提供作业平台破冰、炸冰监控视频信息实时采集、回传、显示的功能。

作业进度分析子系统能以图、表形式显示当前作业进度信息，便于指挥员适时调整作业及抢险人员、装备。主要包括机械破冰进度分析、爆破破冰进度分析等功能模块。

作业效能评估子系统对破冰、炸冰活动提供再现，对任务完成情况进行定性与定量分析、评估，并给出作业结论。主要包括作业结果评估、行动方案评估、作业标准评估等功能模块。

作业成果管理子系统对破冰、炸冰活动所有信息材料和方案提供上传、下载和查询等管理。主要包括作业结果整理、作业结果归档、作业结果查询等功能模块。

所述信息管理系统由地形信息管理、样本资料管理、人员装备管理和用户信息管理四个子系统组成。

地形信息管理子系统根据测绘像素图对地形进行矢量化；对量化的地图或数字地图进行地图拼接；在三维地形图上增加地理信息、选择作业地区等。主要包括地图量化、地域管理、地理信息等功能模块。

样本资料管理子系统对业务知识进行信息管理；对人员装备、行动预案文书样本的格式和内容进行管理；对防凌破冰图例标号进行管理。主要包括业务知识、文书示例、图例标号等功能模块。

人员装备管理主要包括防凌破冰人员装备编制和装备性能。对不同作业任务编制人员装备数量和性能及标准进行信息管理。主要包括业务知识、文书示例、图例标号等功能模块。

用户信息管理对所属用户进行管理和控制；对各种资料信息进行导入、导出、增删、打印等；对设定的机构、访问权限进行维护。主要包括用户管理、资料管理、设置管理等功能模块。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。