CN113656611A - 一种基于bim+gis和大数据技术的防汛决策辅助*** - Google Patents

一种基于bim+gis和大数据技术的防汛决策辅助*** Download PDF

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袁媛
李祎盼
李梦楚
刘杨
张国文
卢聪飞
史赟
张毅
胡燕
胡有能
曹松
钟志坚
黄凯
陈浩雯
吴雅珍
沈哲
王嘉龙
王继开
曹忠
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Jiangxi Wuda Yangfan Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，包括中心在线会商平台、现场在线会商平台、中心标绘输入模块、现场标绘输入模块、无线通信模块、水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块、数据库和水利信息一张图显示单元。本***采用中心服务+节点应用的模式，基于协同标绘技术和指挥决策技术研究，实现支持多方基于一张图对防汛相关内容的标绘，并实现各方标绘内容的同步，还可通过音视频会议，以及文字交流等方式开展协同会商，辅助防汛期间处置，提高防灾减灾的事件处置效率。

Description

一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***
技术领域
本发明属于协同防汛技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***。
背景技术
洪水是由暴雨、急骤融冰化雪、风暴潮等自然因素引起的江河湖海水量迅速增加或水位迅猛上涨的水流现象。当流域内发生暴雨或融雪产生径流时，都依其远近先后汇集于河道的出口断面处。当近处的径流到达时，河水流量开始增加，水位相应上涨，这时称洪水起涨；
由于洪水灾害具有多目标、多因素、群决策等特点，决策过程复杂，决策后果影响深远，所以会商成为决策的有效手段，在进行汛期会商时主要通过电视、电话会议，以文字或语音形式表达会商意图，但由于空间地域差异或者专业知识的限制，信息沟通不完整，表述复杂，给会商参与者造成沟通交流障碍，地图是直观表达信息的重要手段，但目前利用地图分析灾情时，由于远程参会各方各自掌握部分灾情动态和救灾资源，无法实时地集中标绘到一张地图上进行综合研判，给实时动态掌握灾情全局和整体部署带来困难。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，包括中心在线会商平台、现场在线会商平台、中心标绘输入模块、现场标绘输入模块、无线通信模块、水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块、数据库和水利信息一张图显示单元，其特征在于：所述水利信息一张图显示单分别与水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块相连，所述中心在线会商平台与中心标绘输入模块相连，所述现场在线会商平台与现场标绘输入模块相连，所述中心标绘输入模块和现场标绘输入模块与水利信息一张图显示单元相连，所述中心在线会商平台通过VPN网关与水利信息一张图显示单元相连，所述现场在线会商平台通过无线通信模块与水利信息一张图显示单元通信连接，所述中心在线会商平台和现场在线会商平台与数据库相连。
优选的，所述水情信息显示模块以综合列表的形式将各测站关键信息进行统一展示，主要包括测站名称、数据更新时间、当前水位、正常高水位、汛线水位、库容、坝顶高程、今日雨量、昨日雨量、历史最高水位、图像信息展示查询及一键报修功能，展示列表中会将临近或超过预警水位的工程高亮显示，以便管理单位及时做出响应。
优选的，所述图像信息显示模块可将辖区内水库视频实时监控图像进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，并包含水库名称、坝顶高程、正常水位、今日雨量、汛限水位、当前水位、当前库容及超汛线水位数据，以便更为直观地展示各水库概况及现状信息。
优选的，所述实时视频显示模块能够将现场视频实时上传，通过水利信息一张图显示单元对视频信息进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，以便更为直观地展示当前灾情的概况及现状信息。
优选的，所述中心标绘输入模块和现场标绘输入模块能够提供完善的标绘符号体系，中心端和现场端在水利信息一张图上采用图形符号标绘针对事件的指挥部署方案，通过对事件信息的地图可视化，为资源调配、力量部署、作战指挥提供直观的决策支持，最终形成专业的应急态势图指导事件的应急决策。
优选的，水利信息一张图显示单元能够充分展示水利各类监测预警信息，汇集防汛抗旱、水资源、水利工程、河湖管理、水土保持、农村饮用水、城市供排水等相关信息，包括防汛预警信息、气象天气预报、水情信息、雨情信息、流量信息、水利工程信息、实时工情、台风路径、管网信息、降雨分布图、卫星云图、雷达图、取水户水量信息、水质信息等。
优选的，所述实时视频显示模块会集成现有能够集成的视频监控站点，能够调出想要了解的水利工程多路视频，用户接入现场在线会商平台后可通过选择关心站点查看视频监控点实时视频信息，同时现场在线会商平台能够接入和查看手机拍摄的移动视频信息，满足灾害事件期间应急指挥决策的需求。
优选的，所述中心在线会商平台和现场在线会商平台能够实现用户管理、协同标绘、标绘同步、文件共享、音视频会议、即时文字通讯以及各种地图查询功能。
本发明的技术效果和优点：
1、本***采用中心服务+节点应用的模式，基于协同标绘技术和指挥决策技术研究，实现支持多方基于一张图对防汛相关内容的标绘，并实现各方标绘内容的同步，还可通过音视频会议，以及文字交流等方式开展协同会商，辅助防汛期间处置，提高防灾减灾的事件处置效率；
2、本***将视频、语音、文字等多媒体手段与地图有机结合，研制防汛指挥远程协同会商***，实现在线会商模式下的远程多用户协同地图标绘、地图编辑和文件传输等实时操作，共同完成防汛指挥相关的计划图和设计图的绘制，创建会商标图工作的协同控制、实时交互和协同感知环境，便捷的地图互操作交流方式可以辅助灾害方案的会商与制定。
附图说明
图1为本发明的框图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1～2所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，包括中心在线会商平台、现场在线会商平台、中心标绘输入模块、现场标绘输入模块、无线通信模块、水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块、数据库和水利信息一张图显示单元；
水利信息一张图显示单分别与水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块相连，中心在线会商平台与中心标绘输入模块相连，现场在线会商平台与现场标绘输入模块相连，中心标绘输入模块和现场标绘输入模块与水利信息一张图显示单元相连，中心在线会商平台通过VPN网关与水利信息一张图显示单元相连，现场在线会商平台通过无线通信模块与水利信息一张图显示单元通信连接，中心在线会商平台和现场在线会商平台与数据库相连，中心在线会商平台和现场在线会商平台能够实现用户管理、协同标绘、标绘同步、文件共享、音视频会议、即时文字通讯以及各种地图查询功能，***提供对标绘信息资源的统计分析功能，根据地理数据标绘而成，用于支撑应急信息决策；
数据库主要记录用户信息、日志信息和文件信息，其中tb_userinfo表记录***中所有用户的信息，包括用户名称，登录在线会商***的密码，是否是管理员，是否激活，电话号码、职务等，在***使用过程中可以通过数据库管理工具或者在线会商***管理平台进行维护，tb_loginfo表则是服务器端记录在线会商***使用过程中的日志信息，包括日志类型，日志记录的会议，记录的时间，以及具体日志内容，tb_fileinfo表记录在会商过程中的共享文件信息，包括上传者，上传时间，文件名称，文件大小，以及所在会议，并且目前平台数据库基本包括：基础信息数据库、地理信息数据库、事件信息数据库、模型库、预案库、知识库库、案例库、文档库。
水利信息一张图显示单元能够充分展示水利各类监测预警信息，汇集防汛抗旱、水资源、水利工程、河湖管理、水土保持、农村饮用水、城市供排水等相关信息，包括防汛预警信息、气象天气预报、水情信息、雨情信息、流量信息、水利工程信息、实时工情、台风路径、管网信息、降雨分布图、卫星云图、雷达图、取水户水量信息、水质信息等，主要目的是实现各部门节点之间的数据共享，为现场与本地领导实时交互，地市，县的数据资源共享，提供技术手段，针对响应的事前，事中和事后三个不同阶段，实现事前一级电子地图数据资源储备，事中期间资源数据的快速分享，快速处理，快速分发与协同，以及事后归档应用，为响应提供全流程数据支撑；
水情信息显示模块以综合列表的形式将各测站关键信息进行统一展示，主要包括测站名称、数据更新时间、当前水位、正常高水位、汛线水位、库容、坝顶高程、今日雨量、昨日雨量、历史最高水位、图像信息展示查询及一键报修功能，展示列表中会将临近或超过预警水位的工程高亮显示，以便管理单位及时做出响应；
图像信息显示模块可将辖区内水库视频实时监控图像进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，并包含水库名称、坝顶高程、正常水位、今日雨量、汛限水位、当前水位、当前库容及超汛线水位数据，以便更为直观地展示各水库概况及现状信息；
实时视频显示模块能够将现场视频实时上传，通过水利信息一张图显示单元对视频信息进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，以便更为直观地展示当前灾情的概况及现状信息，实时视频显示模块会集成现有能够集成的视频监控站点，能够调出想要了解的水利工程多路视频，用户接入现场在线会商平台后可通过选择关心站点查看视频监控点实时视频信息，同时现场在线会商平台能够接入和查看手机拍摄的移动视频信息，满足灾害事件期间应急指挥决策的需求；
中心标绘输入模块和现场标绘输入模块能够提供完善的标绘符号体系，中心端和现场端在水利信息一张图上采用图形符号标绘针对事件的指挥部署方案，通过对事件信息的地图可视化，为资源调配、力量部署、作战指挥提供直观的决策支持，最终形成专业的应急态势图指导事件的应急决策，根据专题数据分类，根据应急业务关注的基础数据、基本信息、应急态势、决策意图等内容，以及应用要求，需要以下标绘符号：
1、突发公共事件符号
按照突发事件分类标准，突发公共事件分为自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全等类型，以及相应的亚类类型，并以特别重大、重大、较大、一般等四个事件等级来划分突发事件的严重程度。
2、危险源及风险隐患区符号
按照危险源分类标准，危险源及风险隐患区分为自然灾害风险隐患区、事故灾难危险源、公共卫生危险源、社会安全隐患以及其它危险源和风险隐患区等类型，以及相应的亚类类型。
3、防护目标符号
按照防护目标分类标准，防护目标分为重要部位、关键基础设施、其它防护目标等类型的防护目标，以及相应的亚类类型。
4、应急资源符号
按照应急资源分类标准，应急资源分为应急通信、应急运输与物流资源、医疗卫生资源、应急财力保障、应急避护场所、应急机构、应急人力资源、应急物资与装备资源等类型，以及相应的亚类类型。
5、简单线面符号
根据几何图形的分类，简单线面分为线、面、图片、弧等符号简单类型。
6、箭头符号
根据箭头的线形，箭头符号分为细直箭头、单曲箭头、单一箭头、燕尾箭头、行进方向箭头、钳击双箭头、多箭头等符号类型。
7、文字符号
根据文字符号的定位特征，分为一般标注、引线标注等文字符号类型。
标绘符号宜分为救援队伍符号、救援物资符号、避难场所符号、重大危险源符号、国家关键基础设施符号、交通保障符号及医疗保障符号七大类，标绘符号编码如表1所示：
Figure BDA0003214632000000061
表1
标绘符号应采用三原色红、绿、蓝(记作RGB)色彩模式，按色阶(256色阶)记数设置，点状标绘符号颜色应按照下表中的要求设置，线状及面状标绘符号显示颜色应为红色(R:255,G:0,B:0)，符号颜色如表2所示：
Figure BDA0003214632000000071
表2
***将用户划分为管理员用户、普通用户，管理员可以通过对***的用户信息进行管理，可以针对应急事件组织会议并控制会商流程，普通用户具备基本的参与会商、协同标绘、音视频会商等功能，不能管理***用户、控制会议等，管理员用户建立会议后就变成了会议主持人，主持会议召开、指定发言人、管理会商过程中的会商文件等，普通用户参与到会商中，就变成了参会人员，具备基本的会商功能，不具备主持人的部分功能；
参与事件处置的多个用户可以远程参与会商，会商前由管理员根据需要建立会议，管理员作为会议主持人可以邀请其他用户参加会议，其他用户看到会议建立后也可申请加入会商。成功参会后，会议中的所有成员可以根据需要进行文字会商、音视频会商、文件共享以及协同标绘等工作，当会商完成时，一般用户可以主动退出会议，也可等待主持人解散会议被动退出，结束自己的会商过程。如果是主持人，可以通过退出会议或删除会议等来解散会议，完成本次会商过程。
***使用时应提供离线模式和在线模式两类，离线模式是协同会商技术的准备工作，在线模式是协同会商技术的标准使用模式，离线模式是用户在网络条件、会商条件、应用需求等不具备、不需要或不明确等原因条件下，以离线模式独立登录***，会商功能不与服务器或者其他客户端进行通信和交互；在线模式是指当网络条件具备、会商条件成熟、会商应用需求明确等前提下，通过配置会商用户、设置服务器相关参数，登录会商***；
离线模式登录后，***将始终以离线方式运行，不能切换到在线状态，除非重新登录***，在该模式下，会商相关功能不能与在线会商服务端、其他协同会商技术客户端进行任何通信和交互，离线模式为用户提供了一个根据自身要求，进行自由标绘操作的场景，可以以独立运行的方式制作所需要的标绘态势图，不受其他用户的影响，以离线方式完成的标绘成果，可以保存为标绘结果文件，可通过拷贝的方式为其他用户使用，可以加载自身或其他用户保存的标绘结果文件，从而实现标绘文件的共享。
在线模式登录后，***将始终以在线方式运行，不能切换到离线状态，除非重新登录***，在该模式下，会商相关功能与会商服务端、其他协同会商技术客户端保持即时通信与交互，在线模式下，用户分为管理员和普通用户两种角色，其中，普通用户具有本***的基本功能，并具备申请参会、退出会议、受邀参会以及相关的通信和交互功能，管理员用户除具有一般用户的所有功能外，还具备会议管理(建立会议、编辑会议、删除会议、邀请参会用户等)相关功能；
在线会商***登录时，根据用户名称查找***数据库中该用户是否是管理员，如果为管理员，则***中所有功能模块和数据均可使用，如果不为管理员，则为一般用户，***中的创建会议、删除会议、修改会议、邀请加入会议、指定发言人、以及会议视野等功能按钮不可使用，***用户列表标签不在***中显示出来，控制其对数据的访问；
在线会商***运行过程中通过在线会商***管理平台对用户进行增、删、改等操作，如果用户为一般用户，***将不允许用户登录该管理平台软件，只有管理员才可登录，并访问用户信息以及***运行过程的日志内容等。
针对在线会商***的服务器端采用MySQL Server 5.0数据库***，***应制定相应的备份和恢复策略以及方案，可以通过备份数据库文件来实现，备份时，需要将MySQL服务停止，然后将数据库目录和其下的所有文件拷贝即可，恢复数据库时，需要先建立一个数据库(不一定同名)，然后将备份出来的文件复制到对应的MySQL数据库目录下。
***数据库中用户信息的密码数据采用MD5进行加密，地图和应用数据的使用与具体应用场景有关，其安全性由内外网数据安全保密等级而定，协同会商技术注重***的安全保障，防止恶意用户的入侵与破坏，概括的说，具体安全保障措施主要由如下几部分组成：
1、服务器端口可以自定义，服务器所使用的TCP、UDP服务端口均可自定义，实现服务的隐藏；
2、服务器与客户端之间的底层通信协议均加密传输，防止非在线会商客户端连接服务器，需要采用高强度加密算法，为***提供一道安全的屏障；
3、服务器可设置连接认证密码，防止非授权客户端连接服务器。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，包括中心在线会商平台、现场在线会商平台、中心标绘输入模块、现场标绘输入模块、无线通信模块、水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块、数据库和水利信息一张图显示单元，其特征在于：所述水利信息一张图显示单分别与水情信息显示模块、图像信息显示模块和实时视频显示模块相连，所述中心在线会商平台与中心标绘输入模块相连，所述现场在线会商平台与现场标绘输入模块相连，所述中心标绘输入模块和现场标绘输入模块与水利信息一张图显示单元相连，所述中心在线会商平台通过VPN网关与水利信息一张图显示单元相连，所述现场在线会商平台通过无线通信模块与水利信息一张图显示单元通信连接，所述中心在线会商平台和现场在线会商平台与数据库相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述水情信息显示模块以综合列表的形式将各测站关键信息进行统一展示，主要包括测站名称、数据更新时间、当前水位、正常高水位、汛线水位、库容、坝顶高程、今日雨量、昨日雨量、历史最高水位、图像信息展示查询及一键报修功能，展示列表中会将临近或超过预警水位的工程高亮显示，以便管理单位及时做出响应。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述图像信息显示模块可将辖区内水库视频实时监控图像进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，并包含水库名称、坝顶高程、正常水位、今日雨量、汛限水位、当前水位、当前库容及超汛线水位数据，以便更为直观地展示各水库概况及现状信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述实时视频显示模块能够将现场视频实时上传，通过水利信息一张图显示单元对视频信息进行统一的展示及查询，以快视图方式进行表现，以便更为直观地展示当前灾情的概况及现状信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述中心标绘输入模块和现场标绘输入模块能够提供完善的标绘符号体系，中心端和现场端在水利信息一张图上采用图形符号标绘针对事件的指挥部署方案，通过对事件信息的地图可视化，为资源调配、力量部署、作战指挥提供直观的决策支持，最终形成专业的应急态势图指导事件的应急决策。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：水利信息一张图显示单元能够充分展示水利各类监测预警信息，汇集防汛抗旱、水资源、水利工程、河湖管理、水土保持、农村饮用水、城市供排水等相关信息，包括防汛预警信息、气象天气预报、水情信息、雨情信息、流量信息、水利工程信息、实时工情、台风路径、管网信息、降雨分布图、卫星云图、雷达图、取水户水量信息、水质信息等。
7.根据权利要求4所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述实时视频显示模块会集成现有能够集成的视频监控站点，能够调出想要了解的水利工程多路视频，用户接入现场在线会商平台后可通过选择关心站点查看视频监控点实时视频信息，同时现场在线会商平台能够接入和查看手机拍摄的移动视频信息，满足灾害事件期间应急指挥决策的需求。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS和大数据技术的防汛决策辅助***，其特征在于：所述中心在线会商平台和现场在线会商平台能够实现用户管理、协同标绘、标绘同步、文件共享、音视频会议、即时文字通讯以及各种地图查询功能。
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