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        山區(qū)峪口山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

        2017-10-19 11:45:41胡風(fēng)有
        水能經(jīng)濟 2017年9期

        胡風(fēng)有

        【摘要】本文設(shè)計一種針對山區(qū)峪口游客的山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),作為對現(xiàn)有預(yù)警系統(tǒng)的一種有效補充。明確了系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo),給出系統(tǒng)總體設(shè)計架構(gòu),并指出系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù):基站地理映射、群體量化指標(biāo)生成和預(yù)警信息發(fā)布。系統(tǒng)測試效果良好,其思路可推廣應(yīng)用于其它公共安全領(lǐng)域。

        【關(guān)鍵詞】洪災(zāi);預(yù)警系統(tǒng);山區(qū)

        1、總體目標(biāo)

        依托中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三家運營商采集的手機信令數(shù)據(jù),建設(shè)基于三大電信運營商手機信令數(shù)據(jù)的山區(qū)峪口山洪災(zāi)害短信預(yù)警系統(tǒng),形成山區(qū)峪口內(nèi)危險區(qū)人群位置信息、人口空間分布信息的數(shù)據(jù),以可視化形式展示相關(guān)區(qū)域的人員分布狀況,為搶險救援提供決策支持,結(jié)合現(xiàn)有預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng),將預(yù)警信息發(fā)布到手機信號覆蓋危險區(qū)的手機用戶,進一步提高山洪災(zāi)害信息監(jiān)測和預(yù)警的準(zhǔn)確性、時效性及可靠性,保障人民群眾生命財產(chǎn)安全,盡量減少山洪災(zāi)害損失,爭取避免群死群傷事件。

        2、山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

        秦嶺山區(qū)峪口山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)部署后,能實現(xiàn)指定山區(qū)峪口游客分布情況進行監(jiān)測,同時與現(xiàn)有西安市防汛監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合,以短信形式將山洪災(zāi)害預(yù)警信息及時發(fā)布到山區(qū)峪口內(nèi)游客。預(yù)期功能包括:

        (1)監(jiān)測指定山區(qū)峪口內(nèi)游客分布狀況

        山區(qū)峪口山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)部署后,可以監(jiān)測指定峪口的人員情況,包括區(qū)域內(nèi)的人員總數(shù),區(qū)域內(nèi)人員空間分布狀況,區(qū)域內(nèi)人員流入量,區(qū)域內(nèi)人員流出量等。對于危險程度高且人數(shù)眾多的危險區(qū),提前重點部署救援力量,而對于無人的危險區(qū),可以不用或少量部署救援力量,優(yōu)化救援資源分配。

        (2) 將山洪災(zāi)害預(yù)警信息及時傳達到危險區(qū)人員

        山區(qū)峪口山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),與現(xiàn)有西安市防汛監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)相結(jié)合,在信息采集及預(yù)報分析決策的基礎(chǔ)上,通過確定的預(yù)警程序和方式,將預(yù)警信息通過手機短信的方式,及時、準(zhǔn)確地傳送到處于峪口山洪災(zāi)害危險區(qū)的人員(包括游客和當(dāng)?shù)鼐用瘢?,使受危險威脅區(qū)人員及時采取預(yù)防措施,最大限度地減少人員傷亡。在實際操作過程中,預(yù)警的區(qū)域范圍可以比山洪災(zāi)害威脅區(qū)域要大,盡可能最大程度覆蓋威脅區(qū)域。

        3、關(guān)鍵技術(shù)

        (1)基站地理映射

        基站地理映射配置系統(tǒng)主要功能是配置基站和實際地理位置的映射關(guān)系。若從基站角度出發(fā),形成基站映射區(qū)域列表,從區(qū)域角度出發(fā),形成區(qū)域關(guān)聯(lián)基站組。

        一個基站可能覆蓋多個區(qū)域場所,也可能只覆蓋一個區(qū)域場所,還可能是一個基站的部分覆蓋一個區(qū)域場所的部分。若從基站的角度出發(fā),可以列出與基站有關(guān)的所有區(qū)域場所,從而構(gòu)建基站映射區(qū)域場所列表數(shù)據(jù)庫。

        具體處理方法是:從運營商提供的基站覆蓋信息數(shù)據(jù)庫中,獲取基站位置和基站覆蓋半徑,計算出基站的覆蓋范圍,將基站覆蓋范圍映射到地圖上的某個范圍,得到該范圍下的所有場所,形成與該基站對應(yīng)的場所列表,最終構(gòu)建基站映射場所列表數(shù)據(jù)庫。查詢該基站映射場所列表數(shù)據(jù)庫,輸入基站編號,可以得到該基站下所有場所列表。

        形成基站映射區(qū)域場所列表數(shù)據(jù)庫,其中的序號字段是數(shù)據(jù)庫自動為基站生成的編號,由于有多個運營商的基站信息,所以識別基站需要通過MCC+MNC+LAC+CellID進行唯一性識別。其它字段還包括該基站下覆蓋的所有場所名、場所POI屬性以及覆蓋率,其中覆蓋率是指基站覆蓋場所的部分占基站全部覆蓋范圍的比率,通過面積比進行計算,即將基站覆蓋區(qū)域場所的面積除以基站覆蓋全部范圍的面積。

        (2)群體量化指標(biāo)生成

        手機信令經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理后,可以形成群體量化指標(biāo)。主要功能是計算區(qū)域群體聚集量指標(biāo)和區(qū)域群體流入流出量模型。其中聚集量模型指標(biāo)的計算又分為區(qū)域群體人口總量和區(qū)域人口空間分布。區(qū)域流入流出量指標(biāo)的計算又分為區(qū)域人口流入量、區(qū)域人口流出量和區(qū)域人口流入流出平衡度。

        群體聚集是指區(qū)域內(nèi)的群體聚集行為,包括單點聚集和多點聚集。單點聚集問題是將單個區(qū)域作為研究對象,研究區(qū)域內(nèi)群體人口數(shù)量,即區(qū)域群體人口總量問題。多點聚集問題是將多個子區(qū)域作為研究對象,研究每個子區(qū)域內(nèi)群體人口數(shù)量,再將所有子區(qū)域組合看作一個整體區(qū)域,即是研究整體區(qū)域的群體人口空間分布問題。

        群體人口總量,以一個區(qū)域為研究對象,研究區(qū)域內(nèi)的群體人口數(shù)量。群體可以是全部人群,也可以是具有共同屬性特征的細(xì)分人群。對于全部人群,統(tǒng)計區(qū)域關(guān)聯(lián)基站組所有基站的手機用戶數(shù),進行累加,即得到區(qū)域內(nèi)全體人群群體人口總量。對于細(xì)分人群來說,首先需要通過構(gòu)建相應(yīng)算法模型,依據(jù)不同人群行為特征,對人群進行劃分,統(tǒng)計區(qū)域關(guān)聯(lián)基站組的所有基站下該細(xì)分人群的手機用戶數(shù),進行累加,即得到區(qū)域內(nèi)細(xì)分人群群體人口總量。

        (3)預(yù)警信息發(fā)布

        預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)由預(yù)警信息轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)和預(yù)警信息處理子系統(tǒng)組成。

        預(yù)警信息轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)需要開發(fā)獨立接口,與現(xiàn)有西安市防汛監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)進行對接,接收藍(lán)色、黃色、橙色和紅色四級預(yù)警信息,對輸入的預(yù)警信息進行封裝打包,按照統(tǒng)一的格式要求,發(fā)布到預(yù)警信息處理子系統(tǒng)中。同時,要求系統(tǒng)具備預(yù)警信息模板功能,預(yù)警信息模板定制功能,方便用戶操作,以便在緊急情況下,盡快將預(yù)警信息發(fā)布。對預(yù)警信息發(fā)布的所有操作均有記錄,并提供統(tǒng)計分析功能,能夠顯示預(yù)警歷史記錄的統(tǒng)計信息。

        預(yù)警信息處理子系統(tǒng),從預(yù)警信息轉(zhuǎn)發(fā)子系統(tǒng)接收預(yù)警消息,對接收到預(yù)警消息進行處理,包括:根據(jù)區(qū)域映射出區(qū)域內(nèi)所有基站(稱為區(qū)域關(guān)聯(lián)基站組),再通過關(guān)聯(lián)基站組下所有用戶列表,獲取區(qū)域內(nèi)所有手機用戶列表,由于手機ID均為脫敏加密,則需要對加密后的手機ID進行反解碼,獲取處于該區(qū)域內(nèi)所有手機用戶的手機號碼。然后,再將收到的預(yù)警消息,以短消息的形式發(fā)送到區(qū)域內(nèi)所有手機號碼。

        結(jié)束語:

        本文設(shè)計的系統(tǒng),其實現(xiàn)難度主要是來自于運營商數(shù)據(jù)的獲取和大數(shù)據(jù)的處理。目前處于整體測試調(diào)試階段,部分運營商已經(jīng)完成在秦嶺北麓山洪災(zāi)害重點峪口,如:灃峪、庫峪、澇峪、石砭峪、太平峪、小峪等進行測試,通過算法模型的不斷優(yōu)化,測試效果良好。需要說明的是,本文的設(shè)計思路不局限于山洪災(zāi)害預(yù)警,可以擴展到其它公共安全領(lǐng)域應(yīng)用,未來將具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

        參考文獻:

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