基于GPRS无线视频技术的城市内涝预警系统

基于GPRS无线视频技术的城市内涝预警系统

韩双霞

（衢州学院电气与信息工程分院浙江衢州324000）

摘要：为了改进对城市气象灾害的全天候、高时空分辨率、高精度的连续监测，充分利用GPRS自动雨量监测数据处理、水位监测数据、数值天气预报、雨量估算，采用数值模拟以及地理信息系统，设计了以城区雨量加密监测、地下排水管水位监测、高清视频监测网络为基础，并以通讯系统为保障、城市降水分区域预报为依托、城市内涝数值模拟为核心的城市内涝预报警系统。

关键词：内涝预警系统；GPRS无线传输；水位监测；无线视频技术

引言

近年来，由于短时强降雨等极端天气导致城市内涝的现象渐趋严重，如何做到及时有效预警并通过一定的非工程措施来实现城市内涝从被动防御转向主动防御，是当前面临的重要课题。传统的城市防汛决策是基于对已经出现的城市内涝汛情实况的分析，再加上定性的天气预报而做出对未来汛情的估计和判断，很难对内涝汛情的发生、发展以及灾度提前做出准确的预警预报。该系统建成后，能对城市内涝的积水范围、分布情况能够提前做出预测；同时能够全面动态监测城市内涝详细的发展情况，对灾情开展定时定量数值模拟和客观评估。系统功能包括：建立城市内涝数值模拟数据库、开发市内涝预报预作平台、信息传输集产品分发系统。

1.系统总体架构

城区内涝监测预警系统以城区雨量加密监测网络为基础，以GPRS/无线宽带传输通信技术为保障、城市内涝仿真模拟为核心，充分利用自动雨量监测数据、数值天气预报，采用数值模拟以及地理信息系统、数据库等技术，对城市内涝的积水范围、分布情况能够提前做出预测[1]。系统由城市实时监测网络、数据中心、内涝仿真模型、预报预警发布系统组成，总体结构如图1所示。

2．主要技术路线

1）GIS技术

对基础空间信息的管理，在GIS环境下实现，其优点是GIS提供了功能强大的工具，可以集成多种不同类型的空间数据库，将其纳入统一的地理坐标。但现有GIS的不足是，对各种信息的加工处理能力相对较低，不能承担复杂计算。因此，暴雨积水模拟以VC++/FORTRAN作为计算工具开发语言，系统设计GIS与仿真模型的接口(预处理与后处理)，便于将基础信息数据转换成仿真模型能够识别的数据，也能将仿真模型计算结果转换成GIS能够调用的数据[2]。

2）WEB发布技术

城区内涝监测预警系统的监测和预报信息，通过网络发布能实现信息共享的目的。利用地理信息系统(GIS)技术、数据库技术、Web技术，实现内涝预报预警产品网络发布系统。系统除了在进行运算处理过程中要以B/S方式通过桌面应用程序进行运算处理外，更重要的是以B/S方式运用WEB技术开发功能全面的对外信息共享和服务程序。系统的WEB服务器采Apache结合Tomcat，编程语言采用Jsp。

3．无线视频监控网

网络视频监控系统以综合管理软件为核心，结合嵌入式视频服务器，实现基于网络的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时现场监视、远程遥控摄像机以及录像、报警处理等，通过兼容模拟视频设备实现模拟视频系统与数字视频系统的数字化统一管理。

方案设计通过视频编码器将前端摄像机输出的模拟视频信号、音频信号和告警信号转化为数字信号，通过前端的无线传输设备（5.8G无线网桥）与监控中心进行传输，在监控中心的视频服务器进行解码，实时显示在显示器上或通过视频解码器连接到监视屏幕实现多画面监控。录像由客户端PC机通过软件实时完成。并且告警信号经过软件处理在监控中心有声光显示或直接进行告警后录像存储[3]。

1）整体设计要求

本着经济实用的原则，设备选型、功能配置力求先进、实用、经济并且系统具有可扩展性。

图像质量主观评价：≥4分（五级损伤制评分标准）

信噪比:≥40dB

图像水平清晰度：彩色系统≥330线

工作环境温度：-15°C～60°C

2）系统结构图

系统由三部分组成：前端设备；传输设备；监控中心及工作站（分控中心）

系统结构如下所示：

图2内涝视频监控结构图

4．结束语

本文中主要介绍了城市内涝无线视频监控系统的技术要求和设计方案，但是城区内涝实时监测系统还需要对多要素气象自动监测站、排水管网水位监测网等进行网格化监测系统设计。同时，在气象灾害预警信息发布系统设计中进一步使用高速有线、无线一体化接入，运用云计算平台，依托“三网融合”运营商丰富的网络资源和提供的跨网络、跨终端、泛在化的服务。

参考文献

[1]王玉玺.基于GIS和RS的城市内涝监测预警系统.洛阳理工学院学报,第23卷第4期,2013.12:64-65.

[2]林占东.基于物联网的城市内涝监测预警系统建设思路初探.数字技术与应用，2014(06):235-236.

[3]张振国.城市社区暴雨内涝灾害风险评估研究.上海师范大学[D].2014.