一种单体滑坡预警系统以及方法技术方案

本发明专利技术适用于地质监测技术领域，提供了一种单体滑坡预警系统以及方法，所述系统包括数据采集清洗模块、算法模型库、数据分析模块、数据验证模块与预警模块；所述数据采集清洗模块用于处理多个滑坡的监控数据；所述算法模型库用于存储针对设备相关、地表位移相关和降雨相关的算法模型；所述数据分析模块用于基于监控数据和算法模型库，进行单体滑坡诱因所涉及的设备、地表位移和降雨的相关滑坡告警分析，以生成预警信息，本发明专利技术的有益效果是：可以针对不同的单体滑坡划定特定的告警阈值，并且通过分类与雨量等预判值对滑坡告警进行预判，进而达到提前预警的效果。达到提前预警的效果。达到提前预警的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单体滑坡预警系统以及方法


[0001]本专利技术属于地质监测
，尤其涉及一种单体滑坡预警系统以及方法。

技术介绍

[0002]目前主要的单体滑坡告警以实时告警为主，常用的方法有通过专家经验，按照历年的情况推断出一片区域大体的告警阈值，通常这片区域会是一个省或者地级市的大小；其次的方法有通过降雨进行粗粒度的划分，比如国际上采用按国家维度划分的降雨滑坡告警阈值；或者国内某些学者在贵州一带近些年常用改进切线角的方法计算单独单体滑坡的阈值。
[0003]申请人通过研究上述现有技术发现：以上方法前两者存在告警区域过大的缺点，且三种方法都存在无法预警的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种单体滑坡预警系统以及方法，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]本专利技术实施例是这样实现的，一种单体滑坡预警系统，所述系统包括数据采集清洗模块、算法模型库、数据分析模块、数据验证模块与预警模块；
[0006]所述数据采集清洗模块用于处理多个滑坡的监控数据；
[0007]所述算法模型库用于存储针对设备相关、地表位移相关和降雨相关的算法模型；
[0008]所述数据分析模块用于基于监控数据和算法模型库，进行单体滑坡诱因所涉及的设备、地表位移和降雨的相关滑坡告警分析，以生成预警信息；
[0009]所述数据验证模块用于验证所述算法模型库中所述算法模型，并分类动态调整算法验证周期；
[0010]所述预警模块用于将预警信息对外开放与接收处置反馈信息。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，所述数据采集清洗模块具体用于：设备日志采集、传感器数据采集和气象数据同步，还用于将采集和同步的数据进行清洗，其中，
[0012]设备日志采集具体包括：获取部署在单体滑坡周围的环境数据采集设备的运行日志，所述运行日志用于用于判断环境数据采集设备的运行健康状态；
[0013]传感器数据采集具体包括：获取部署在单体滑坡周围的环境数据采集设备所采集到的相关环境数据，所述相关环境数据包括所在环境的温度、垂直地表位移、水平地表位移、位移加速度和地下水位；
[0014]将采集和同步的数据进行清洗包括：将采集和同步的数据进行可用性处理，可用性处理包括：去除其中的脏数据、补齐其中的空位数据和更改其中的不合理数据。
[0015]作为本专利技术的再进一步方案，所述算法模型库包括：位移相关算法模型、降雨相关算法模型与地质数据算法模型，算法模型库支持单体滑坡位移相关与降雨相关连续数据输入，以输出单体滑坡不同参数告警阈值，其中，
[0016]位移相关算法模型：该模型针对于非降雨型单体滑坡，输入数据为该单体滑坡的历史监测位移相关数据，通过第一相关算法计算水平位移、垂直位移、位移加速度、倾斜角与第一对应位移两组数据之间的变化规律，所述第一相关算法包括数据挖掘中分类、聚类、回归和关联规则相关算法，第一对应位移包括：水平、垂直和合位移；
[0017]降雨相关算法模型：该模型针对于降雨型单体滑坡，输入数据为该单体滑坡的历史监测涉水相关数据，通过第二相关算法计算降雨量、水位变化、土壤湿度、水位变化率与第二对应位移两组数据之间的变化规律，所述第二相关算法包括数据挖掘中分类、聚类、回归、关联规则相关算法，第二对应位移包括：水平、垂直和合位移。
[0018]作为本专利技术的又进一步方案，所述数据分析模块用于：设备可靠性分析、降雨相关性分析、地表位移相关性分析与混合分析。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，所述数据验证模块用于：滑坡类型判别、滑坡阶段判别、滑坡主影响因素判别、数据采集周期判别与滑坡位移验证。
[0020]作为本专利技术的进一步方案，在数据分析模块中，设备可靠性分析包括：通过监控设备日志对设备的故障率与所采集故障数据率进行置信度评估分析，对于置信度低于预设数值的设备所采集的数据进行多次数据清洗检验；降雨相关分析包括：完成针对单体滑坡是否为降雨型、非降雨型滑坡形变预测，在本操作中，采用聚类算法判断降雨、邻近水域、地下水与滑坡位移间的相关性，进而判断单体滑坡是否为降雨型；采用分类模型对影响单体滑坡位移量的涉水参数进行重要性排序，随后通过回归模型预判随着重要涉水参数变化单体滑坡位移量的变化；地表位移相关分析包括：完成滑坡形变预测，在本操作中，采用分类模型对影响单体滑坡位移量的位移参数进行重要性排序，排序包括位移加速度、位移增量倾斜角、位移速率；随后通过回归模型预判单体滑坡位移量随着重要位移参数变化产生的变化，其中，重要位移参数至少包括一个，其根据位移参数重要性组合。
[0021]作为本专利技术的进一步方案，在数据验证模块中，滑坡类型判别包括通过调用数据分析模块中的计算结果判定该滑坡形变为设备误报、降雨型或非降雨型；滑坡阶段判别包括通过算法模型中的时序模型判断滑坡类型，其中滑坡类型包括突变、渐变与稳定；数据采集周期判别包括通过对应滑坡数据质量对该滑坡的数据有效性进行判别，进而判定对于滑坡计算的所采集数据的时间粒度。
[0022]作为本专利技术的进一步方案，在预警模块中，阈值接口包括：向外暴露的阈值数据接口，可供其他系统调用；阈值日志包括外部系统调用本系统阈值数据时所产生的调度日志。
[0023]另一方面，一种单体滑坡预警方法，所述方法包括：
[0024]S01,通过数据采集清洗模块的数据清洗操作与数据验证模块的数据采集周期判别操作，判定所采集的滑坡数据有效区间此处数据有效区间为该滑坡在数据采集期间有效数据占比在95％以上，进而评估该滑坡在计算滑坡阈值时的时间周期；
[0025]S02,在数据分析模块中，计算滑坡的改进切线角；
[0026]S03,在数据分析模块中，通过改进切线角与滑坡位移的对应关系可以计算出滑坡位移在不同告警阶段改进切线角阈值时的地表位移值，即为该滑坡在当前采集周期的静态阈值；
[0027]S04,在数据验证模块中，判定滑坡是否为涉水型滑坡；
[0028]S05,如果为涉水型滑坡，首先，采用贝叶斯网络结合弹性网络回归结合启发式算
法的方式计算降雨与滑坡位移的对映关系，其次，通过未来天气预报降雨值推断滑坡未来变形值，进而预报当前采集周期的告警预报阈值；
[0029]S06,如果为非涉水型滑坡，首先，采用随机森林结合贝叶斯网络选取滑坡诱发形变的影响因子重要程度；其次，结合滑坡位移数据采用神经网络算法得出多个采样周期下形变影响因子的融合参数，同时可得到融合参数与滑坡位移的对映关系；再次，结合滑坡形变加速度变化率，选取影响因子重要程度在20％以上的影响因子参数，利用贝叶斯网络通过前两次采集周期影响因子数据，预测下一次采集周期影响因子融合参数值，进而采用融合参数值进行下一采集周期的告警阈值。
[0030]进一步的，在预警模块中，关于告警阈值动态变化方面，涉水型滑坡的阈值间隔每个采样周期重新更新一次，非涉水型滑坡根据改进切线角是否达到45度进行更新判定。
[0031]本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单体滑坡预警系统，其特征在于，所述系统包括数据采集清洗模块、算法模型库、数据分析模块、数据验证模块与预警模块；所述数据采集清洗模块用于处理多个滑坡的监控数据；所述算法模型库用于存储针对设备相关、地表位移相关和降雨相关的算法模型；所述数据分析模块用于基于监控数据和算法模型库，进行单体滑坡诱因所涉及的设备、地表位移和降雨的相关滑坡告警分析，以生成预警信息；所述数据验证模块用于验证所述算法模型库中所述算法模型，并分类动态调整算法验证周期；所述预警模块用于将预警信息对外开放与接收处置反馈信息。2.根据权利要求1所述的单体滑坡预警系统，其特征在于，所述数据采集清洗模块具体用于：设备日志采集、传感器数据采集和气象数据同步，还用于将采集和同步的数据进行清洗，其中，设备日志采集具体包括：获取部署在单体滑坡周围的环境数据采集设备的运行日志，所述运行日志用于判断环境数据采集设备的运行健康状态；传感器数据采集具体包括：获取部署在单体滑坡周围的环境数据采集设备所采集到的相关环境数据，所述相关环境数据包括所在环境的温度、垂直地表位移、水平地表位移、位移加速度和地下水位；将采集和同步的数据进行清洗包括：将采集和同步的数据进行可用性处理，可用性处理包括：去除其中的脏数据、补齐其中的空位数据和更改其中的不合理数据。3.根据权利要求1所述的单体滑坡预警系统，其特征在于，所述算法模型库包括：位移相关算法模型、降雨相关算法模型与地质数据算法模型，算法模型库支持单体滑坡位移相关与降雨相关连续数据输入，以输出单体滑坡不同参数告警阈值，其中，位移相关算法模型：该模型针对于非降雨型单体滑坡，输入数据为该单体滑坡的历史监测位移相关数据，通过第一相关算法计算水平位移、垂直位移、位移加速度、倾斜角与第一对应位移两组数据之间的变化规律，所述第一相关算法包括数据挖掘中分类、聚类、回归和关联规则相关算法，第一对应位移包括：水平、垂直和合位移；降雨相关算法模型：该模型针对于降雨型单体滑坡，输入数据为该单体滑坡的历史监测涉水相关数据，通过第二相关算法计算降雨量、水位变化、土壤湿度、水位变化率与第二对应位移两组数据之间的变化规律，所述第二相关算法包括数据挖掘中分类、聚类、回归、关联规则相关算法，第二对应位移包括：水平、垂直和合位移。4.根据权利要求1所述的单体滑坡预警系统，其特征在于，所述数据分析模块用于：设备可靠性分析、降雨相关性分析、地表位移相关性分析与混合分析。5.根据权利要求1所述的单体滑坡预警系统，其特征在于，所述数据验证模块用于：滑坡类型判别、滑坡阶段判别、滑坡主影响因素判别、数据采集周期判别与滑坡位移验证。6.根据权利要求3所述的单体滑坡预警系统，其特征在于，在数据分析模块中，设备可靠性分析包括：通过监控设备日志对设备的故障率与所采集故障数据率进行置信度评估分析，对于置信度低于预设数值的设备所采集的数据进行多次数据清洗检验；降雨相关分析包括：完成针对单体滑坡是否为降雨型、非降雨型滑坡形变预测，在本操作中，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：马娟，明冬萍，赵文祎，李苗，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：