【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雨水管网管理，特别指一种基于gis模型的城市积水区域预警方法及系统。
技术介绍
1、在城市面临强降雨时，大量的雨水沿城市的路面进行流淌，这些雨水需要通过雨水管网进行排泄，若无法及时排泄，将导致路面出现积水，地势低洼的车库、地下室、架空层等被淹没，不仅造成财产损失，严重时还会引发安全问题。
2、雨水管网属于城市的基础设施，且很多已经建成多年，可能建设时未预料到未来的极端天气，当面临强降雨时将严重考验这些雨水管网的排水能力，若降雨量超过雨水管网的排水能力，可能导致雨水管网出现爆管的情况，不仅需要耗费大量的人力物力进行抢修，还耽误当下的排水需求，若能对积水区域进行预警并采取相应的措施，将避免这种情况的发生。
3、然而，传统上一般是在雨水管网发生爆管，导致出现大量积水后，由附近居民进行报修，相关工作人员才进行抢修，时效性较差，且相关工作人员即使在发现问题时，可能由于担心承担责任而未及时上报，且存在侥幸心理，导致延误最佳的雨水管网的抢修时机。虽然现有技术中也存在一些预警模型，但这些预警模型仅结合雨水管网的相关数据，相对片面，无法综合多维度的数据进行预警，使得预警的准确性不尽如人意，进而影响雨水管网运行的可靠性，且预警的相关数据并未采取相应的加密措施，在传输过程中可能被窃取或者篡改，存在极大的安全隐患。
4、因此，如何提供一种基于gis模型的城市积水区域预警方法及系统，实现提升雨水管网运行的可靠性以及管理的安全性，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种基于gis模型的城市积水区域预警方法及系统，实现提升雨水管网运行的可靠性以及管理的安全性。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，包括如下步骤：
3、步骤s1、获取城市模型数据、雨水管网数据以及历史天气数据；
4、步骤s2、通过cim技术对所述城市模型数据以及雨水管网数据进行三维建模，得到城市三维模型，将所述城市三维模型加载在gis模型上；
5、步骤s3、基于swmm技术以及所述城市三维模型创建一积水扩散模型，利用所述历史天气数据对积水扩散模型进行优化；
6、步骤s4、实时获取天气预报数据输入所述积水扩散模型，得到积水扩散预测数据，将所述积水扩散预测数据动态模拟在gis模型的城市三维模型上；
7、步骤s5、基于所述积水扩散预测数据以及雨水管网数据，生成积水预警报告；
8、步骤s6、将所述积水预警报告加密为加密报告，将所述加密报告实时推送给预先关联的管理终端进行城市积水区域预警；
9、步骤s7、通过传感器组实时采集监测数据，基于所述监测数据实时更新积水预警报告；
10、步骤s8、基于所述监测数据不断优化积水扩散模型，将所述监测数据以及积水预警报告加密为存档数据，对所述存档数据进行存储和备份；
11、所述步骤s1中，所述城市模型数据至少包括城市建筑物模型数据、交通路网数据、地形地貌数据以及土壤类型数据；
12、所述雨水管网数据至少包括雨水管网布局数据以及雨水管网尺寸数据；
13、所述历史天气数据至少包括历史降雨数据以及历史积水数据；所述历史降雨数据至少包括历史降雨量、历史降雨开始时间以及历史降雨持续时间；所述历史积水数据至少包括历史积水点位、历史积水面积、历史积水时长以及历史积水时间；
14、所述步骤s3中，所述积水扩散模型用于模拟不同降雨量下的积水位置、积水面积、积水量、积水扩散方向以及积水扩散速度；
15、所述步骤s6具体为：
16、基于rsa算法创建一对公钥和私钥，通过预设的第一映射规则对所述公钥进行映射得到第一密钥，通过aes算法对所述第一密钥进行加密得到第二密钥，获取当前的时间戳，通过sha-3算法对所述积水预警报告以及时间戳进行哈希计算得到哈希值，通过所述私钥对积水预警报告进行加密得到一级加密数据，通过aes-256算法对所述一级加密数据、第二密钥、时间戳以及哈希值进行加密得到二级加密数据，基于预设的位移量对所述二级加密数据中的各字符进行向右位移得到三级加密数据，通过预设的第二映射规则对所述三级加密数据进行映射得到四级加密数据，通过ecc算法对所述四级加密数据进行加密得到加密报告，将所述加密报告通过tls协议实时推送给预先关联并身份认证的管理终端进行城市积水区域预警，基于所述积水预警报告联动报警设备进行声光报警。
17、进一步的，所述步骤s4具体为：
18、实时获取至少包括预测降雨量、预测降雨开始时间以及预测降雨持续时间的天气预报数据，对所述天气预报数据进行预处理后，实时输入所述积水扩散模型，得到至少包括积水面积、积水量、积水扩散方向以及积水扩散速度的积水扩散预测数据，将所述积水扩散预测数据动态模拟在gis模型的城市三维模型上。
19、进一步的，所述步骤s5具体为：
20、基于所述雨水管网数据计算雨水管网中各管段的排水容量，基于所述积水扩散预测数据以及排水容量，计算各管段的积水概率；
21、设定一概率阈值，当所述积水概率大于概率阈值时，生成至少携带积水概率、预警管段、预警时间、管段位置、管段运维人员、运维人员联系方式的积水预警报告；
22、在所述gis模型的城市三维模型上，差异化显示所述预警管段。
23、进一步的，所述步骤s7具体为：
24、通过至少包括水位传感器、流速传感器、压力传感器的传感器组，实时采集至少包括实时积水数据、管段水位、管段排水流速、管段水压的监测数据，基于所述监测数据实时更新积水预警报告，将所述积水预警报告加密为加密报告推送给管理终端。
25、进一步的，所述步骤s8具体为：
26、基于所述监测数据不断优化积水扩散模型，对所述监测数据以及积水预警报告进行mac计算得到mac值，通过ecdsa算法对所述监测数据、积水预警报告以及mac值进行加密得到初始加密数据，将所述初始加密数据等分为第一数据块、第二数据块、第三数据块以及第四数据块，通过rsa算法对所述第一数据块进行加密得到第一加密数据块，通过ecc算法对所述第二数据块进行加密得到第二加密数据块，通过aes算法对所述第三数据块进行加密得到第三加密数据块，通过blowfish算法对所述第四数据块进行加密得到第四加密数据块，通过rc2算法对所述第一加密数据块、第二加密数据块、第三加密数据块以及第四加密数据块进行加密得到存档数据，对所述存档数据进行存储，并将所述存档数据分布式备份至区块链。
27、第二方面，本专利技术提供了一种基于gis模型的城市积水区域预警系统，包括如下模块：
28、基础数据获取模块、获取城市模型数据、雨水管网数据以及历史天气数据；
29、城市三维模型创建模块，用于通过cim技术对所述城市模型数据以及雨水管网数据进行三维建模，得到城市三维模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于GIS模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：
3.如权利要求1所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤S5具体为：
4.如权利要求1所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤S7具体为：
5.如权利要求1所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤S8具体为：
6.一种基于GIS模型的城市积水区域预警系统，其特征在于：包括如下模块：
7.如权利要求6所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警系统，其特征在于：所述积水扩散预测数据生成模块具体用于：
8.如权利要求6所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警系统，其特征在于：所述积水预警报告生成模块具体用于：
9.如权利要求6所述的一种基于GIS模型的城市积水区域预警系统，其特征在于：所述积水预警报告更新模块具体用于：
10.
...【技术特征摘要】
1.一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤s4具体为：
3.如权利要求1所述的一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤s5具体为：
4.如权利要求1所述的一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤s7具体为：
5.如权利要求1所述的一种基于gis模型的城市积水区域预警方法，其特征在于：所述步骤s8具体为：
6.一种基于gis模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：林卫东，黄晓冬，王彦哲，李益平，
申请(专利权)人：福建省建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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