本發(fā)明涉及降水預(yù)警，具體而言，涉及一種基于氣象信息的短時(shí)強(qiáng)降水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、短時(shí)強(qiáng)降水是指在較短的時(shí)間范圍內(nèi)，降水量迅速達(dá)到或超過(guò)一定強(qiáng)度的降雨現(xiàn)象。這種降雨事件通常發(fā)生在較小的地理區(qū)域內(nèi)，且持續(xù)時(shí)間較短，但降水強(qiáng)度大，往往給城市排水、交通甚至人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，短時(shí)強(qiáng)降水的監(jiān)測(cè)與預(yù)警是一個(gè)復(fù)雜而重要的任務(wù)。

2、傳統(tǒng)的氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)融合了多種現(xiàn)代氣象觀測(cè)技術(shù)，如地面自動(dòng)氣象站、雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法等先進(jìn)技術(shù)。但是傳統(tǒng)的氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)往往難以準(zhǔn)確捕捉和預(yù)測(cè)短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生，這主要是由于其時(shí)空變化迅速且局部性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠高效響應(yīng)并精確預(yù)測(cè)短時(shí)強(qiáng)降水的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為迫切。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于氣象信息的短時(shí)強(qiáng)降水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，旨在解決當(dāng)前技術(shù)中無(wú)法對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)警，無(wú)法提高短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)警精度和響應(yīng)速度的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提出了一種基于氣象信息的短時(shí)強(qiáng)降水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：

3、第一構(gòu)建模塊，用于確定待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域，在所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域設(shè)置多個(gè)信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采集每個(gè)信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)降水信息，并根據(jù)所有的實(shí)時(shí)降水信息構(gòu)建降水影響數(shù)據(jù)鏈；

4、信息拆分模塊，用于基于信息重要性模型輸出所述降水影響數(shù)據(jù)鏈上每一個(gè)實(shí)時(shí)降水信息的重要性值，并基于重要性值對(duì)所述降水影響數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行拆分，得到降水重要影響數(shù)據(jù)鏈和降水關(guān)聯(lián)影響數(shù)據(jù)鏈；

5、第一計(jì)算模塊，用于對(duì)每個(gè)降水重要影響數(shù)據(jù)鏈上的同類型實(shí)時(shí)降水信息進(jìn)行提取，構(gòu)建同類型降水信息數(shù)列，并對(duì)所述同類型降水信息數(shù)列進(jìn)行對(duì)比分析，基于對(duì)比分析結(jié)果計(jì)算子短時(shí)強(qiáng)降水因子，其中，同類型實(shí)時(shí)降水信息是指每個(gè)信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的同一個(gè)實(shí)時(shí)降水信息；

6、第二構(gòu)建模塊，用于對(duì)所述降水重要影響數(shù)據(jù)鏈上剩余的同類型實(shí)時(shí)降水信息進(jìn)行分析以及計(jì)算，確定對(duì)應(yīng)的子短時(shí)強(qiáng)降水因子，根據(jù)所有的子短時(shí)強(qiáng)降水因子構(gòu)建子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合，其中，剩余的同類型實(shí)時(shí)降水信息是指未被分析以及計(jì)算的同類型實(shí)時(shí)降水信息；

7、第二計(jì)算模塊，用于對(duì)所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合進(jìn)行排序，并基于排序結(jié)果確定目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合，根據(jù)所述目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合計(jì)算待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域的短時(shí)強(qiáng)降水因子；

8、所述第二計(jì)算模塊用于確定所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合的中位數(shù)和方差；

9、所述第二計(jì)算模塊用于將所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合中大于所述中位數(shù)的子短時(shí)強(qiáng)降水因子進(jìn)行提取，構(gòu)建第一數(shù)值集合；

10、所述第二計(jì)算模塊用于將所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合中大于所述方差的子短時(shí)強(qiáng)降水因子進(jìn)行提取，構(gòu)建第二數(shù)值集合；

11、所述第二計(jì)算模塊用于判斷所述第一數(shù)值集合和所述第二數(shù)值集合之間是否存在交集；

12、若是，則根據(jù)交集數(shù)值構(gòu)建所述目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合；

13、若否，則將所述第一數(shù)值集合和所述第二數(shù)值集合進(jìn)行不重復(fù)融合，構(gòu)建所述目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合，其中，所述不重復(fù)融合為保留所述第一數(shù)值集合和所述第二數(shù)值集合中的不重復(fù)子短時(shí)強(qiáng)降水因子，保留所述第一數(shù)值集合和所述第二數(shù)值集合中的一個(gè)重復(fù)子短時(shí)強(qiáng)降水因子，刪除剩余的重復(fù)子短時(shí)強(qiáng)降水因子；

14、降水預(yù)警模塊，用于根據(jù)所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域的短時(shí)強(qiáng)降水因子判斷是否對(duì)所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域生成短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)警提醒。

15、進(jìn)一步地，所述信息拆分模塊用于：

16、所述信息拆分模塊用于獲取第一初始空白數(shù)據(jù)鏈和第二初始空白數(shù)據(jù)鏈，其中，每個(gè)初始空白數(shù)據(jù)鏈上均設(shè)置有多個(gè)數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)和連接節(jié)；

17、所述信息拆分模塊用于將所述降水影響數(shù)據(jù)鏈上所有大于或等于預(yù)設(shè)重要性值的實(shí)時(shí)降水信息生成換鏈標(biāo)記；

18、所述信息拆分模塊用于將所有攜帶有換鏈標(biāo)記的實(shí)時(shí)降水信息轉(zhuǎn)移至第一初始空白數(shù)據(jù)鏈，并得到所述降水重要影響數(shù)據(jù)鏈；

19、所述信息拆分模塊用于將所述降水影響數(shù)據(jù)鏈上剩余的實(shí)時(shí)降水信息轉(zhuǎn)移到所述第二初始空白數(shù)據(jù)鏈，并得到所述降水關(guān)聯(lián)影響數(shù)據(jù)鏈。

20、進(jìn)一步地，所述信息拆分模塊用于：

21、所述信息拆分模塊用于獲取歷史氣象信息，并根據(jù)所述歷史氣象信息構(gòu)建數(shù)據(jù)集；

22、所述信息拆分模塊用于對(duì)所述數(shù)據(jù)集按照預(yù)設(shè)比例抽樣得到訓(xùn)練子集和測(cè)試子集；

23、所述信息拆分模塊用于獲取預(yù)先選取的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)所述訓(xùn)練子集對(duì)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，根據(jù)所述測(cè)試子集對(duì)迭代訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，并得到所述信息重要性模型。

24、進(jìn)一步地，所述信息拆分模塊用于：

25、所述信息拆分模塊用于若當(dāng)前迭代訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)值小于前一次迭代訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)值，則降低神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在梯度方向上變化的幅度，繼續(xù)進(jìn)行迭代訓(xùn)練，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)；

26、所述信息拆分模塊用于若當(dāng)前迭代訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)值大于或等于前一次迭代訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)值，則停止迭代訓(xùn)練。

27、進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算模塊用于：

28、所述第一計(jì)算模塊用于確定與所述同類型降水信息數(shù)列對(duì)應(yīng)的降水信息范圍，其中，所述降水信息范圍包括第一預(yù)設(shè)降水信息值和第二預(yù)設(shè)降水信息值；

29、所述第一計(jì)算模塊用于將所述同類型降水信息數(shù)列中小于或等于所述第一預(yù)設(shè)降水信息值的實(shí)時(shí)降水信息劃分至第一層級(jí)區(qū)間；

30、所述第一計(jì)算模塊用于將所述同類型降水信息數(shù)列中大于所述第一預(yù)設(shè)降水信息值的實(shí)時(shí)降水信息，且小于所述第二預(yù)設(shè)降水信息值的實(shí)時(shí)降水信息，劃分至第二層級(jí)區(qū)間；

31、所述第一計(jì)算模塊用于將所述同類型降水信息數(shù)列中大于或等于所述第二預(yù)設(shè)降水信息值的實(shí)時(shí)降水信息，劃分至第三層級(jí)區(qū)間。

32、進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算模塊用于：

33、所述第一計(jì)算模塊用于計(jì)算所述第一層級(jí)區(qū)間的第一平均值和第一標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述第一平均值和所述第一標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算所述第一層級(jí)區(qū)間的第一標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍；

34、所述第一計(jì)算模塊用于根據(jù)下式計(jì)算所述第一層級(jí)區(qū)間的第一標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍：

35、；

36、其中，d（d1，d2）為第一標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍，d1為左邊界值，d2為右邊界值，e1為第一平均值，a1為第一平均值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，e2為第一標(biāo)準(zhǔn)差，a2為第一標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的權(quán)重；

37、所述第一計(jì)算模塊用于計(jì)算所述第二層級(jí)區(qū)間的第二平均值和第二標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述第二平均值和所述第二標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算所述第二層級(jí)區(qū)間的第二標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍；

38、所述第一計(jì)算模塊用于計(jì)算所述第三層級(jí)區(qū)間的第三平均值和第三標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述第三平均值和所述第三標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算所述第三層級(jí)區(qū)間的第三標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍；

39、所述第一計(jì)算模塊用于將每個(gè)層級(jí)區(qū)間內(nèi)的實(shí)時(shí)降水信息與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍進(jìn)行比較，若實(shí)時(shí)降水信息在對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍內(nèi)，則對(duì)實(shí)時(shí)降水信息生成范圍內(nèi)標(biāo)識(shí)，若所述實(shí)時(shí)降水信息未在對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理范圍內(nèi)，則對(duì)實(shí)時(shí)降水信息生成范圍外標(biāo)識(shí)；

40、所述第一計(jì)算模塊用于根據(jù)所述范圍外標(biāo)識(shí)計(jì)算所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子。

41、進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算模塊用于：

42、所述第一計(jì)算模塊用于對(duì)所述第一層級(jí)區(qū)間配置第一計(jì)算系數(shù)，對(duì)所述第二層級(jí)區(qū)間配置第二計(jì)算系數(shù)，對(duì)所述第三層級(jí)區(qū)間配置第三計(jì)算系數(shù)；

43、所述第一計(jì)算模塊用于根據(jù)下式計(jì)算所述子短時(shí)強(qiáng)降水因子：

44、；

45、其中，g為子短時(shí)強(qiáng)降水因子，h1為第一計(jì)算系數(shù)，n1為第一層級(jí)區(qū)間中范圍外標(biāo)識(shí)的數(shù)量，h2為第二計(jì)算系數(shù)，n2為第二層級(jí)區(qū)間中范圍外標(biāo)識(shí)的數(shù)量，h3為第三計(jì)算系數(shù)，n3為第三層級(jí)區(qū)間中范圍外標(biāo)識(shí)的數(shù)量。

46、進(jìn)一步地，所述第二計(jì)算模塊用于：

47、所述第二計(jì)算模塊用于確定所述目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合中的最大子短時(shí)強(qiáng)降水因子和最小子短時(shí)強(qiáng)降水因子；

48、所述第二計(jì)算模塊用于根據(jù)下式計(jì)算待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域的短時(shí)強(qiáng)降水因子：

49、；

50、其中，k為短時(shí)強(qiáng)降水因子，m為目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合中子短時(shí)強(qiáng)降水因子的數(shù)量，δyi為第i個(gè)子短時(shí)強(qiáng)降水因子對(duì)應(yīng)的權(quán)重，yi為第i個(gè)子短時(shí)強(qiáng)降水因子，ymin為最小子短時(shí)強(qiáng)降水因子，ymax為最大子短時(shí)強(qiáng)降水因子，為所有中的最大值。

51、進(jìn)一步地，所述降水預(yù)警模塊用于：

52、所述降水預(yù)警模塊用于根據(jù)所述短時(shí)強(qiáng)降水因子和預(yù)設(shè)短時(shí)強(qiáng)降水因子之間的關(guān)系判斷是否對(duì)所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域生成短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)警提醒；

53、所述降水預(yù)警模塊用于當(dāng)所述短時(shí)強(qiáng)降水因子小于所述預(yù)設(shè)短時(shí)強(qiáng)降水因子時(shí)，則判斷不對(duì)所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域生成短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)警提醒；

54、所述降水預(yù)警模塊用于當(dāng)所述短時(shí)強(qiáng)降水因子大于或等于所述預(yù)設(shè)短時(shí)強(qiáng)降水因子時(shí)，則判斷對(duì)所述待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域生成短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)警提醒。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

56、第一構(gòu)建模塊采集信息監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)降水信息，構(gòu)建降水影響數(shù)據(jù)鏈；信息拆分模塊輸出實(shí)時(shí)降水信息的重要性值，得到降水重要影響數(shù)據(jù)鏈；第一計(jì)算模塊提取同類型實(shí)時(shí)降水信息，構(gòu)建同類型降水信息數(shù)列，計(jì)算子短時(shí)強(qiáng)降水因子；第二構(gòu)建模塊根據(jù)所有的子短時(shí)強(qiáng)降水因子構(gòu)建子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合；第二計(jì)算模塊確定目標(biāo)子短時(shí)強(qiáng)降水因子集合，計(jì)算短時(shí)強(qiáng)降水因子；降水預(yù)警模塊根據(jù)短時(shí)強(qiáng)降水因子判斷是否對(duì)待監(jiān)測(cè)預(yù)警區(qū)域生成短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)警提醒，可以對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)警，提高短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)警精度和響應(yīng)速度，降低空?qǐng)?bào)率和漏報(bào)率，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力。