本發(fā)明涉及內(nèi)河航道監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

涌浪作為影響嚴(yán)重的內(nèi)河航道災(zāi)害之一，因其發(fā)生時(shí)對(duì)在行船舶與航道結(jié)構(gòu)物以及近岸建筑的破壞性，發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜性等原因，具有重要的地質(zhì)災(zāi)害研究?jī)r(jià)值，一直備受全世界相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注。危巖體崩滑危害主要涉及兩方面，一是對(duì)航行過(guò)程中的船舶造成影響，崩滑體入江瞬間形成的能量大，破壞性強(qiáng)的涌浪，涌浪在傳播過(guò)程中可以沖翻船只，潰堤毀壩，破壞沿程水工建筑物以及在對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)航行的船舶，對(duì)相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。嚴(yán)重情況下甚至可能形成潰堤洪水，造成二次危害。二是對(duì)于已?？康拇霸斐傻挠绊?，涌浪在傳播過(guò)程中，使已經(jīng)停泊的船只受到影響，當(dāng)船舶受到涌浪產(chǎn)生的集中力大于系纜力時(shí)。會(huì)導(dǎo)致船舶之間的碰撞甚至是側(cè)翻，由于船舶停靠的形式所限，船舶之間的碰撞往往會(huì)造成連鎖反應(yīng)，進(jìn)而造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失。此外，也增大了政府方面在救援方面的投資，造成國(guó)家不必要的資源浪費(fèi)。

目前，針對(duì)內(nèi)河涌浪缺乏專(zhuān)門(mén)的行之有效的監(jiān)測(cè)手段，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段通常采取單一的數(shù)值分析，實(shí)時(shí)性差，監(jiān)測(cè)效率低，監(jiān)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，因此，亟需一種新的技術(shù)手段，能夠有效的對(duì)內(nèi)河航道的災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，保障國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)安全，避免造成資源的必要浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明中的基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

監(jiān)測(cè)裝置，用于采集監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水面波紋狀態(tài)信息，所述監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置于內(nèi)河航道的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；

遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于對(duì)采集的水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行處理分析，判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水面波紋狀態(tài)；

所述監(jiān)測(cè)裝置包括采集模塊、定位模塊、通信模塊和用于將采集的水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理的處理器，

所述采集模塊的輸出端與處理器的輸入端連接，，所述處理器與通信模塊連接，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器分別與定位模塊和通信模塊連接。

進(jìn)一步，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器為云服務(wù)器，用于對(duì)海量水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行分布式處理。采用云服務(wù)器作為遠(yuǎn)程處理器，提高數(shù)據(jù)的吞吐量，支持用戶在任一位置，使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)，可靠性高，擴(kuò)展性強(qiáng)。

進(jìn)一步，所述處理器包括比較器模塊和定時(shí)器模塊，所述預(yù)處理包括對(duì)采集的水面波紋狀態(tài)信息與比較器模塊內(nèi)預(yù)設(shè)的安全閾值進(jìn)行比較，若在一個(gè)采集周期內(nèi)數(shù)據(jù)變化在預(yù)設(shè)的安全范圍內(nèi)，且小于預(yù)設(shè)的安全閾值，則周期性向遠(yuǎn)程服務(wù)器上傳該周期內(nèi)水面波紋狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的平均值。

進(jìn)一步，還包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備與遠(yuǎn)程服務(wù)器無(wú)線連接。可以使過(guò)往船只第一時(shí)間了解附近的航道的水面狀態(tài)，避免涌浪災(zāi)害造成的不必要的危險(xiǎn)和損失。

進(jìn)一步，所述終端設(shè)備包括移動(dòng)終端，所以移動(dòng)終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，用于實(shí)時(shí)查詢目標(biāo)航道區(qū)域內(nèi)的水面波紋狀態(tài)信息?？梢员阌跀y帶，方便查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨時(shí)查看目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)的水面波紋狀況，降低安全隱患。

進(jìn)一步，還包括告警模塊，所述告警模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，用于當(dāng)采集模塊采集的水面波紋狀態(tài)信息數(shù)值超過(guò)涌浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時(shí)向終端設(shè)備發(fā)出預(yù)警信號(hào)?？梢允勾辉诟浇降浪鏍顟B(tài)異常時(shí)，能夠及時(shí)得到通知，避免在位置的情況下，使船只駛?cè)胛ｋU(xiǎn)的航道，降低了受到災(zāi)害影響的可能.

進(jìn)一步，所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為內(nèi)河航道水面底部和/或內(nèi)河航道的浮標(biāo)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)至少設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。通過(guò)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，使獲取的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確有效。

進(jìn)一步，所述通信模塊為無(wú)線模塊?？梢约嫒莞鬟\(yùn)營(yíng)商的4G/3G/2G網(wǎng)絡(luò)制式，實(shí)現(xiàn)雙向透明傳輸，速率高、延時(shí)低、且支持FTP升級(jí)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中的基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在內(nèi)河航道監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)布置監(jiān)測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)河航道的水面波紋狀態(tài)，將專(zhuān)業(yè)測(cè)量手段與大數(shù)據(jù)應(yīng)用相結(jié)合，具有實(shí)時(shí)性，高效性，準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)，可推廣應(yīng)用到其他地質(zhì)災(zāi)害以及海洋災(zāi)害方面的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1、2所示，本實(shí)施例中的基于大數(shù)據(jù)處理的內(nèi)河航道滑坡涌浪的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)裝置，用于采集監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水面波紋狀態(tài)信息，所述監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置于內(nèi)河航道的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；

遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于對(duì)采集的水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行處理分析，判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的水面波紋狀態(tài)；

所述監(jiān)測(cè)裝置包括采集模塊、處理器、定位模塊和通信模塊，

所述采集模塊的輸出端與處理器的輸入端連接，用于將采集的水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理，所述處理器與通信模塊連接，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器分別與定位模塊和通信模塊連接。

當(dāng)航道上發(fā)生諸如泥石流、山體滑坡等自然災(zāi)害時(shí)，就會(huì)在航道上形成大規(guī)模的浪涌，據(jù)相關(guān)研究表明，目前內(nèi)河航道形成的浪涌高度最大可到15-30m。這樣的浪涌高度無(wú)疑會(huì)給航道上的船只帶來(lái)危險(xiǎn)。如果在航道上航行的船只不能提前預(yù)知前方的浪涌狀況，就很可能面臨由浪涌帶來(lái)的航行安全隱患，本實(shí)施例通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航道內(nèi)滑坡涌浪情況來(lái)對(duì)航道內(nèi)航行及錨泊船只進(jìn)行險(xiǎn)情預(yù)警等操作，使相關(guān)人員在涌浪發(fā)生后可以更快的采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施以避免庫(kù)區(qū)滑坡涌浪對(duì)船只、岸邊設(shè)施帶來(lái)的威脅，保障涌浪發(fā)生后周邊過(guò)往、錨泊船只的行船安全及航道周邊設(shè)施的完好，甚至于在發(fā)生事故后可以提早進(jìn)行應(yīng)對(duì)預(yù)案。既可以在較高級(jí)航道內(nèi)結(jié)合電子航道進(jìn)行信息反饋，也可在較低級(jí)航道內(nèi)針對(duì)小型船只進(jìn)行預(yù)警。

在本實(shí)施例中，還包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備與遠(yuǎn)程服務(wù)器無(wú)線連接，終端設(shè)備可以設(shè)置在船只上，也可以設(shè)置在港口等其他需要監(jiān)控的地點(diǎn)，通過(guò)終端設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)航道內(nèi)滑坡涌浪情況，可以對(duì)航道內(nèi)航行及錨泊船只進(jìn)行險(xiǎn)情預(yù)警，使船只能夠在第一時(shí)間得到信息，通過(guò)加快信息獲取的實(shí)效，保證過(guò)往船只的安全，做到防患于未然，終端設(shè)備，可以采用PC等設(shè)備，也可以僅僅采用數(shù)據(jù)顯示和報(bào)警顯示的設(shè)備，例如與遠(yuǎn)程服務(wù)器無(wú)線連接的LED顯示屏和聲光報(bào)警器等，對(duì)于一些設(shè)備簡(jiǎn)陋的船只，也可以僅僅采用聲光報(bào)警器，用來(lái)對(duì)滑坡涌浪情況進(jìn)行提前告警，優(yōu)選地，船只終端也可以設(shè)置語(yǔ)音通信設(shè)備，便于及時(shí)了解情況和進(jìn)行信息通信。

在本實(shí)施例中，還包括告警模塊，所述告警模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，用于當(dāng)采集模塊采集的數(shù)據(jù)超過(guò)涌浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時(shí)向船只終端發(fā)出預(yù)警信號(hào)。可以切實(shí)加強(qiáng)相關(guān)部門(mén)對(duì)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害事故險(xiǎn)情的快速反應(yīng)工作，提高應(yīng)急處置能力，確保在水上人民生命財(cái)產(chǎn)安全和通航環(huán)境受到威脅時(shí)能做出快速反應(yīng)并組織有效救助，以避免或減少人命傷亡。

在本實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為內(nèi)河航道水面底部和/或內(nèi)河航道的浮標(biāo)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)至少設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)施例中，在庫(kù)岸滑坡活動(dòng)活躍地區(qū)應(yīng)用該系統(tǒng)，傳輸監(jiān)測(cè)裝置布設(shè)間距可為200m，即200m航道范圍內(nèi)需要布置兩個(gè)傳輸監(jiān)測(cè)裝置(航道兩岸各一個(gè))，則每公里航道范圍內(nèi)需要10個(gè)傳輸監(jiān)測(cè)裝置。

在本實(shí)施例中，還包括移動(dòng)終端，所以移動(dòng)終端與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，用于實(shí)時(shí)查詢航道水面波紋信息。移動(dòng)終端可以采用智能手機(jī)、平板電腦、移動(dòng)PC、PDA或其他手持的智能移動(dòng)設(shè)備，優(yōu)選地，本實(shí)施例中的移動(dòng)終端為安裝有相應(yīng)控制程序的智能手機(jī)或平板電腦。通過(guò)APP對(duì)周邊航行、錨泊船只及相關(guān)部門(mén)進(jìn)行信息反饋，也可以通過(guò)APP為相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員提供涌浪浪高，發(fā)生位置等水文信息，為研究相應(yīng)航道的水文環(huán)境提供了豐富的數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，所述處理器為單片機(jī)，優(yōu)選地，本實(shí)施例采用KinetisK60芯片作為主控芯片，采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)K60芯片進(jìn)行處理，可以濾去小范圍的波動(dòng)和一些雜波，本實(shí)施例里中的定位模塊采用GPS定位模塊，用于將地理位置消息發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器。優(yōu)選地，本實(shí)施例中的處理器包括比較器模塊和定時(shí)器模塊，所述預(yù)處理包括對(duì)采集的水面波紋狀態(tài)信息與比較器模塊內(nèi)預(yù)設(shè)的安全閾值進(jìn)行比較，若在一個(gè)采集周期內(nèi)數(shù)據(jù)變化在預(yù)設(shè)的安全范圍內(nèi)，且小于預(yù)設(shè)的安全閾值，則周期性向遠(yuǎn)程服務(wù)器上傳該周期內(nèi)水面波紋狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的平均值。通過(guò)這種技術(shù)手段，可以有效的減少數(shù)據(jù)量的產(chǎn)生，減輕云服務(wù)器的處理負(fù)擔(dān)。優(yōu)選地，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)變化在連續(xù)的若干個(gè)周期內(nèi)持續(xù)增加，云服務(wù)器可以控制該區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)裝置，減少上傳周期的時(shí)間間隔，當(dāng)數(shù)值變化區(qū)域安全閾值時(shí)，則自動(dòng)將其修改為實(shí)時(shí)上傳，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)觀測(cè)，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)變化持續(xù)增加的區(qū)域向?qū)?yīng)的終端設(shè)備發(fā)送預(yù)警信息，以提示對(duì)其重點(diǎn)關(guān)注。

在本實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)程服務(wù)器為云服務(wù)器，用于對(duì)海量水面波紋狀態(tài)信息進(jìn)行分布式處理，由于航道浪涌預(yù)警和天氣預(yù)報(bào)無(wú)異，都需要通過(guò)海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)一系列復(fù)雜的分布式計(jì)算得到高進(jìn)度的預(yù)判結(jié)果。然而采集到的海量數(shù)據(jù)，其中有價(jià)值的部分卻極少。通常，在幾個(gè)GB的數(shù)據(jù)文件中，可能真正對(duì)系統(tǒng)有價(jià)值的數(shù)據(jù)不超過(guò)1kb，這是由于航道通常情況都處于正常的浪涌情況。在這種情況下，監(jiān)測(cè)裝置仍然在不斷的向服務(wù)器提交數(shù)據(jù)，然而這種情況多船只的通行并沒(méi)有安全影響。本實(shí)施例中的遠(yuǎn)程服務(wù)器為云服務(wù)器，支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)，“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠，并且其規(guī)?？梢詣?dòng)態(tài)收縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。通過(guò)云服務(wù)器將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、計(jì)算、分析和生成預(yù)警結(jié)果，通知航道上的船只。避免船只駛?cè)胛ｋU(xiǎn)航段。

本實(shí)施例中的通信模塊為無(wú)線模塊，本實(shí)施例終端中的無(wú)線模塊采用4G發(fā)射模塊USR-LTE-7S4構(gòu)成，模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，適用于移動(dòng)、聯(lián)通、電信4G和移動(dòng)、聯(lián)通3G和2G網(wǎng)絡(luò)制式，心跳包功能支持4路Socket連接，并支持透?jìng)髟平尤耄哂懈咚俾?，低延時(shí)的特點(diǎn)，并且支持FTP他升級(jí)協(xié)議和FTP自升級(jí)協(xié)議。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。