一种基于大数据的自然灾害预警系统的制作方法

1.本发明涉及自然灾害预警技术领域，尤其涉及一种基于大数据的 自然灾害预警系统。


背景技术：

2.目前来说，最频繁发生的灾害即为水灾，水灾发生时，不仅会因为水流的冲击对房屋等建筑造成损坏，且水灾产生的过程中会连带出现暴雨、泥石流等其他灾害，故而，针对水灾的预警是十分重要的，水灾的影响因素多种多样，例如：水质、水流以及土壤等因素，均是造成水灾的重要因素，而现有技术中，针对这些数据的采集大多无法做到实时采集，并且无法精准的根据采集的数据进行灾害的预测，从而能够提前预知灾害的发生，提前做出应对措施，因此本发明提出一种基于大数据的自然灾害预警系统。


技术实现要素：

[0003][0004]
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于大数据的自然灾害预警系统。
[0005]
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006]
一种基于大数据的自然灾害预警系统，包括数据采集系统、数据 处理系统、数据存储系统、数据管理系统、数据匹配对比系统以及灾 害预警系统，所述数据采集系统包括实时数据采集系统以及过往数据 采集系统，所述数据采集系统配置用于自然灾害相关大数据的采集， 所述数据处理系统配置用于采集的自然灾害相关大数据的预处理，所述数据存储系统配置用于实时数据采集系统的数据备份，所述数据管 理系统配置用于过往数据采集系统采集的数据的管理，所述数据匹配 对比系统配置用于实时采集数据与过往数据的匹配校对，所述灾害预 警系统配置用于数据匹配比对系统比对结果的判定以及灾害预警信 息的传递，所述数据匹配对比系统包括数据调取模块、验证模块、数 据校对模块、环境数据匹配模块以及数据传输模块，所述数据调取模块配置用于数据存储系统中存储数据的调取，所述验证模块配置用于 数据调取过程中的加密验证，所述数据校对模块配置用于调取实时数 据的日期校对，所述环境数据匹配模块配置用于实时数据与过往数据 之间的相似度的匹配，所述数据传输模块配置用于匹配结果以及信息 的传输；
[0007]
所述灾害预警系统包括预警等级分类模块、预警基站、声光报警 器以及无线模块，所述预警等级分类模块配置用于根据数据传输模块 传输的匹配结果进行灾害预警等级的分类，所述预警基站配置用于系 统的操控以及人员的调度，所述声光报警器安装在预警基站内部，所述配置用于发出警报提示工作人员环境数据出现异常，所述无线模块 配置用于报警信息的线上传递。
[0008]
采用上述技术方案：本发明通过设置有数据匹配对比系统以及灾 害预警系统，通过数据匹配对比系统对各类检测器检测后的数据与过 往数据进行匹配，之后，依据匹配的
结果建立预测模型以及对预警等 级进行划分，预警基站根据接收的匹配结果对灾害预警的等级进行划 分，之后根据灾害预警的等级提前进行调度，避免在自然灾害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失。
[0009]
优选的，所述实时数据采集系统包括土壤检测器、水质检测器、 水流检测器、地震监测仪、通信基站以及观测终端，所述土壤检测器 安装在监控区域范围内的土壤中，所述土壤检测器的安装间隔为30
ꢀ㎡
，所述配置用于检测土壤成分的变化，所述水质检测器安装在监控区域范围内的河流中，所述水质检测器的安装间隔为30m，所述配置 用于检测水质的变化，所述水流检测器安装在监控区域范围内的河流 的上游以及下游，所述配置用于检测河流的流量变化，所述地震监测 仪安装在监控区域范围的中心处，所述地震监测仪安装在平整的地面 上，所述配置用于地壳活动变化的监测，所述通信基站以及观测终端建立在地震监测仪的周边，所述通信基站配置用于土壤检测器、水质 检测器、水流检测器、地震监测仪的数据中转，所述观测终端配置用 于收发土壤检测器、水质检测器、水流检测器、地震监测仪检测的数 据。
[0010]
采用上述技术方案：本发明中通过各类检测器对水质、水流以及土壤进行定期的数据采集，之后数据集中通过通信基站传递至观测终 端，由观测终端对数据进行监控以及上传，此种设计，能够实时对周 围环境数据进行检测，而无需人工每天定时对数据进行采集，极大地 减轻了数据采集的成本，数据的采集以及传输更加简单方便。
[0011]
优选的，所述过往数据采集系统包括互联网搜索引擎模块、图文 扫描设备、线下数据采集系统以及相似度匹配模块，所述互联网搜索 引擎模块配置用于网络大数据的搜索以及下载，所述图文扫描设备配 置用于文本环境数据的图文扫描转换，所述线下数据采集系统配置用 收集文本类的环境数据，所述相似度匹配模块配置用线下数据采集系统采集的数据以及互联网搜索引擎模块采集的数据的相似度的匹配。
[0012]
采用上述技术方案：互联网搜索引擎模块进行线上的数据采集， 线下数据采集系统通过收集相关文本类数据，线上与线下双向数据采 集，使得数据采集得更加全面，从而进一步确保了灾害预警系统的准 确性，双向采集后的数据进行相似度匹配模块进行相似度的匹配，能 够通过将完全重复的数据挑选出来做进一步处理。
[0013]
优选的，所述数据处理系统包括数据清除模块以及数据备份库， 所述数据清除模块配置用相似度匹配模块匹配结果高的相似数据的 清楚，所述数据备份库配置用于经过数据清除模块处理后的数据的备 份。
[0014]
采用上述技术方案：通过设计数据清除模块以及数据备份库，能 够对采集到的重复数据进行清除，之后将采集的数据备份到数据备份 库，避免因为系统数据丢失导致数据无法进行本地恢复，且重复数据的清除减少了数据的缓存，提高了备份数据库的实际使用效果。
[0015]
优选的，所述数据管理系统包括数据分类模块、数据接收模块、 数据匹配模块、数据更新模块以及大数据库，所述数据分类模块配置 用于数据处理系统处理后的数据的分类管理，所述数据接收模块配置 用于数据处理系统中处理后的数据的接收，所述数据匹配模块配置用 于新老数据的匹配，所述数据更新模块配置用于新老数据匹配后的新数据的存储，所述大数据库配置用于过往环境数据的存储。
[0016]
采用上述技术方案：数据接收模块能够定时接收实时数据采集系 统中采集的实
时数据，之后通过数据分类模块按照日期以及数据的类 型进行分类，对数据进行实时的分类，之后通过数据更新模块将分类 后的数据更新至大数据库中，完成数据的实时更新，通过对大数据库 的实时更新，进一步提高灾害预警系统的准确性。
[0017]
优选的，所述数据存储系统包括数据接收终端、数据分类模块、 数据加密模块、数据查阅模块、报警模块以及定时上传模块，所述数 据接收终端配置用于接收观测终端传递的监测数据，所述数据分类模 块配置用于接收数据的分类管理，所述数据加密模块配置用接收数据 的加密处理，所述数据查阅模块配置用于查阅观测终端上传的检测数据，所述报警模块配置用于修改检测数据时的系统报警，所述定时上 传模块配置用于检测数据的定时上传。
[0018]
采用上述技术方案：本发明通过设置有定时上传模块，能够将实 时数据采集系统采集到的环境数据定时进行上传，从而使得数据匹配 对比系统可以每天对环境数据进行匹配，从而避免因为没有对当天数据进行匹配导致灾害预警系统不能及时针对匹配进行预警等级的分 类，从而造成预警不及时的情况，报警模块的设计，能够在他人对数 据存储系统中的实时数据修改时产生报警以及自锁，在锁定修改界面 的同时将修改的指令信息发送到管理员终端，从而提示管理员有人员 试图对环境数据进行修改，从而避免因为他人修改数据而导致匹配结果出现误差。
[0019]
优选的，所述数据校对模块在进行调取的实时数据的校对时，校 对日期为当天除外的前五天的实时数据，校对过程中，出现某一天数 据缺失情况时，则将缺失信息通过数据传输模块上传至观测终端以及 预警基站。
[0020]
采用上述技术方案：通过数据校对模块对调取的数据进行校对， 能够避免因为调取数据缺失导致每一天的环境数据无法进行匹配，进 而使得匹配的结果不够精准，影响预警等级的划分。
[0021]
优选的，所述预警等级分类模块的等级分类按照环境数据匹配模 块的匹配结果进行建立，预警等级分类模块分为a、b、c、d，a级预 警等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到0-25％，b级预警 等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到26-50％，c级预警 等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到51-75％，d级预警 等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到76-100％，环境数 据匹配模块的具体匹配过程如下：首先通过二进制转换方法对数据进 行转换，之后将候选序列与模式均归约到区间，归约后的候选序列与 模式的最小值均为0，最大值均为1，之后对归约后的序列计算相似度并进行过滤，按照相似度大小给出模式匹配的各子序列集合。
[0022]
采用上述技术方案：本发明通过对预警等级进行分类，能够使得 管理员通过预警等级直观的对灾害可能发生的可能性进行判断，环境 数据匹配模块采用算法进行相似度的匹配，能够更为准确、更多的匹 配多组数据，同时将多个候选序列和模式之间的相似度进行排序，为 进一步的数据精确匹配提供判断依据。
[0023]
优选的，所述二进制转换法中通过二进制函数实现，首先申请长度为数据长度减2的二进制类型数据组，初值均为0，遍历输入数据t
实时数据
和p
过往数据
并执行二进制函数，得到t
′
实时数据
和p
′
过往数据
，通过数据归约将t
′
实时数据
和p
′
过往数据
按比例压缩到同一个区间，区间的范围为[0，1]，将每个点的权值减去最小值再除以最大值和最小值之差，之后获取候选序列u与模式p，u和p中最大值均为1，最小值均为0，所述相似度的序列计算基于如下公式进行：f(u)
＝∑|g(ui)-g(pi)|，ui表示二进制转换后快速匹配得到的候选序列中的各元素pi，表示模式p中的对应元素，f计算某个候选序列和模式之间的相似度，g计算某个元素归约到[0，1]的值。
[0024]
本发明的有益效果为：
[0025]
1.本发明通过设置有数据匹配对比系统以及灾害预警系统，通过 数据匹配对比系统对各类检测器检测后的数据与过往数据进行匹配， 之后，依据匹配的结果建立预测模型以及对预警等级进行划分，预警 基站根据接收的匹配结果对灾害预警的等级进行划分，之后根据灾害预警的等级提前进行调度，避免在自然灾害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失，通过对预警等级进行分类，能够使得管理员通过 预警等级直观的对灾害可能发生的可能性进行判断，环境数据匹配模 块采用算法进行相似度的匹配，能够更为准确、更多的匹配多组数据， 同时将多个候选序列和模式之间的相似度进行排序，为进一步的数据精确匹配提供判断依据；
[0026]
2.本发明数据接收模块能够定时接收实时数据采集系统中采集 的实时数据，之后通过数据分类模块按照日期以及数据的类型进行分 类，对数据进行实时的分类，之后通过数据更新模块将分类后的数据 更新至大数据库中，完成数据的实时更新，通过对大数据库的实时更新，进一步提高灾害预警系统的准确性；
[0027]
3.本发明通过设置有定时上传模块，能够将实时数据采集系统采 集到的环境数据定时进行上传，从而使得数据匹配对比系统可以每天 对环境数据进行匹配，从而避免因为没有对当天数据进行匹配导致灾 害预警系统不能及时针对匹配进行预警等级的分类，从而造成预警不及时的情况，报警模块的设计，能够在他人对数据存储系统中的实时 数据修改时产生报警以及自锁，在锁定修改界面的同时将修改的指令 信息发送到管理员终端，从而提示管理员有人员试图对环境数据进行 修改，从而避免因为他人修改数据而导致匹配结果出现误差；
[0028]
4.本发明中互联网搜索引擎模块进行线上的数据采集，线下数据 采集系统通过收集相关文本类数据，线上与线下双向数据采集，使得 数据采集得更加全面，从而进一步确保了灾害预警系统的准确性，双 向采集后的数据进行相似度匹配模块进行相似度的匹配，能够通过将完全重复的数据挑选出来做进一步处理。
附图说明
[0029]
图1为本发明中的系统示意图。
具体实施方式
[0030]
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。
[0031]
如图1所示，一种基于大数据的自然灾害预警系统，包括数据采 集系统、数据处理系统、数据存储系统、数据管理系统、数据匹配对 比系统以及灾害预警系统，数据采集系统包括实时数据采集系统以及 过往数据采集系统，数据采集系统配置用于自然灾害相关大数据的采集，数据处理系统配置用于采集的自然灾害相关大数据的预处理，数 据存储系统配置用于实时数据采集系统的数据备份，数据管理系统配 置用于过往数据采集系统采集
的数据的管理，数据匹配对比系统配置 用于实时采集数据与过往数据的匹配校对，灾害预警系统配置用于数 据匹配比对系统比对结果的判定以及灾害预警信息的传递，数据匹配 对比系统包括数据调取模块、验证模块、数据校对模块、环境数据匹配模块以及数据传输模块，通过数据匹配对比系统对各类检测器检测 后的数据与过往数据进行匹配，之后，依据匹配的结果建立预测模型 以及对预警等级进行划分，预警基站根据接收的匹配结果对灾害预警 的等级进行划分，之后根据灾害预警的等级提前进行调度，避免在自 然灾害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失，数据调取模块配置用于数据存储系统中存储数据的调取，验证模块配置用于数据调取 过程中的加密验证，数据校对模块配置用于调取实时数据的日期校 对，环境数据匹配模块配置用于实时数据与过往数据之间的相似度的 匹配，数据传输模块配置用于匹配结果以及信息的传输；
[0032]
灾害预警系统包括预警等级分类模块、预警基站、声光报警器以 及无线模块，预警等级分类模块配置用于根据数据传输模块传输的匹 配结果进行灾害预警等级的分类，预警基站配置用于系统的操控以及 人员的调度，声光报警器安装在预警基站内部，配置用于发出警报提 示工作人员环境数据出现异常，无线模块配置用于报警信息的线上传递。
[0033]
其中，实时数据采集系统包括土壤检测器、水质检测器、水流检 测器、地震监测仪、通信基站以及观测终端，土壤检测器安装在监控 区域范围内的土壤中，土壤检测器的安装间隔为30
㎡
，配置用于检 测土壤成分的变化，水质检测器安装在监控区域范围内的河流中，水质检测器的安装间隔为30m，配置用于检测水质的变化，水流检测器 安装在监控区域范围内的河流的上游以及下游，配置用于检测河流的 流量变化，地震监测仪安装在监控区域范围的中心处，地震监测仪安 装在平整的地面上，配置用于地壳活动变化的监测，通信基站以及观 测终端建立在地震监测仪的周边，通信基站配置用于土壤检测器、水质检测器、水流检测器、地震监测仪的数据中转，通过各类检测器对 水质、水流以及土壤进行定期的数据采集，之后数据集中通过通信基 站传递至观测终端，由观测终端对数据进行监控以及上传，此种设计，能够实时对周围环境数据进行检测，而无需人工每天定时对数据进行 采集，极大地减轻了数据采集的成本，数据的采集以及传输更加简单 方便，观测终端配置用于收发土壤检测器、水质检测器、水流检测器、 地震监测仪检测的数据。
[0034]
其中，过往数据采集系统包括互联网搜索引擎模块、图文扫描设 备、线下数据采集系统以及相似度匹配模块，互联网搜索引擎模块进 行线上的数据采集，线下数据采集系统通过收集相关文本类数据，线 上与线下双向数据采集，使得数据采集得更加全面，从而进一步确保 了灾害预警系统的准确性，双向采集后的数据进行相似度匹配模块进行相似度的匹配，能够通过将完全重复的数据挑选出来做进一步处 理，互联网搜索引擎模块配置用于网络大数据的搜索以及下载，图文 扫描设备配置用于文本环境数据的图文扫描转换，线下数据采集系统 配置用收集文本类的环境数据，相似度匹配模块配置用线下数据采集 系统采集的数据以及互联网搜索引擎模块采集的数据的相似度的匹 配。
[0035]
其中，数据处理系统包括数据清除模块以及数据备份库，数据清 除模块配置用相似度匹配模块匹配结果高的相似数据的清楚，数据备 份库配置用于经过数据清除模块处理后的数据的备份，通过设计数据 清除模块以及数据备份库，能够对采集到的重复数据进行清除，之后 将采集的数据备份到数据备份库，避免因为系统数据丢失导致数据无法进行本地恢复，且重复数据的清除减少了数据的缓存，提高了备份 数据库的实际使用效果。
[0036]
其中，数据管理系统包括数据分类模块、数据接收模块、数据匹 配模块、数据更新模块以及大数据库，数据分类模块配置用于数据处 理系统处理后的数据的分类管理，数据接收模块配置用于数据处理系 统中处理后的数据的接收，数据接收模块能够定时接收实时数据采集 系统中采集的实时数据，之后通过数据分类模块按照日期以及数据的类型进行分类，对数据进行实时的分类，之后通过数据更新模块将分 类后的数据更新至大数据库中，完成数据的实时更新，通过对大数据 库的实时更新，进一步提高灾害预警系统的准确性，数据匹配模块配 置用于新老数据的匹配，数据更新模块配置用于新老数据匹配后的新 数据的存储，大数据库配置用于过往环境数据的存储。
[0037]
其中，数据存储系统包括数据接收终端、数据分类模块、数据加 密模块、数据查阅模块、报警模块以及定时上传模块，数据接收终端 配置用于接收观测终端传递的监测数据，数据分类模块配置用于接收 数据的分类管理，数据加密模块配置用接收数据的加密处理，数据查 阅模块配置用于查阅观测终端上传的检测数据，报警模块配置用于修改检测数据时的系统报警，定时上传模块配置用于检测数据的定时上 传，能够将实时数据采集系统采集到的环境数据定时进行上传，从而 使得数据匹配对比系统可以每天对环境数据进行匹配，从而避免因为 没有对当天数据进行匹配导致灾害预警系统不能及时针对匹配进行 预警等级的分类，从而造成预警不及时的情况，报警模块的设计，能 够在他人对数据存储系统中的实时数据修改时产生报警以及自锁，在锁定修改界面的同时将修改的指令信息发送到管理员终端，从而提示管理员有人员试图对环境数据进行修改，从而避免因为他人修改数据 而导致匹配结果出现误差。
[0038]
其中，数据校对模块在进行调取的实时数据的校对时，通过数据 校对模块对调取的数据进行校对，能够避免因为调取数据缺失导致每 一天的环境数据无法进行匹配，进而使得匹配的结果不够精准，影响 预警等级的划分，校对日期为当天除外的前五天的实时数据，校对过 程中，出现某一天数据缺失情况时，则将缺失信息通过数据传输模块上传至观测终端以及预警基站。
[0039]
其中，预警等级分类模块的等级分类按照环境数据匹配模块的匹 配结果进行建立，预警等级分类模块分为a、b、c、d，a级预警等级 表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到0-25％，b级预警等级表 示实时数据以及过往数据匹配相似度达到26-50％，c级预警等级表 示实时数据以及过往数据匹配相似度达到51-75％，d级预警等级表 示实时数据以及过往数据匹配相似度达到76-100％，通过对预警等 级进行分类，能够使得管理员通过预警等级直观的对灾害可能发生的 可能性进行判断，环境数据匹配模块采用算法进行相似度的匹配，能够更为准确、更多的匹配多组数据，同时将多个候选序列和模式之间 的相似度进行排序，为进一步的数据精确匹配提供判断依据，环境数 据匹配模块的具体匹配过程如下：首先通过二进制转换方法对数据进 行转换，之后将候选序列与模式均归约到区间，归约后的候选序列与 模式的最小值均为0，最大值均为1，之后对归约后的序列计算相似 度并进行过滤，按照相似度大小给出模式匹配的各子序列集合。
[0040]
其中，二进制转换法中通过二进制函数实现，首先申请长度为数据长度减2的二进制类型数据组，初值均为0，遍历输入数据t
实时数据
和p
过往数据
并执行二进制函数，得到t
实
′
时数据
和p
过
′
往数据
，通过数据归约将t
实
′
时数据
和p
过
′
往数据
按比例压缩到同一个区间，区间的范围为[0，1]，将每个点的权值减去最小值再除以最大值和最小值之差，之后获取候选序列u与模式p，u和
p中最大值均为1，最小值均为0，相似度的序列计算基于如下公式进行：f(u)＝∑|g(ui)-g(pi)|，ui表示二进制转换后快速匹配得到的候选序列中的各元素pi，表示模式p中的对应元素，f计算某个候选序列和模式之间的相似度，g计算某个元素归约到[0，1]的值。
[0041]
工作原理：该基于大数据的自然灾害预警系统的具体预警流程如 下：
[0042]
s1、数据的采集：数据的采集分为实时数据的采集以及过往数据 的采集；
[0043]
过往环境数据的采集：工作人员通过互联网搜索引擎模块检索近 50年发生水灾害时的待监控区域内的环境数据，采集的环境数据为 发生灾害前一个月的环境数据，同时，部分工作人员线下查阅图书馆 等场所进行文本类数据的采集，采集方式为利用图文扫描设备对书籍 或者文本上的数据进行图文扫描，数据采集完成后，将采集到的数据 统一输入相似度匹配模块，由相似度匹配模块对数据的相似度进行判定，判定完全相同的数据单独列出；
[0044]
实时数据的采集：土壤检测器、水质检测器、水流检测器以及地震监测仪采集的数据通过通信基站实时传输到观测终端；
[0045]
s2、数据的预处理：数据处理系统接收到采集到的过往环境数据 后，将匹配出完全相同的数据进行清除，之后将过往数据备份至数据 备份库中，数据之后上传到大数据库中，数据处理系统接收到的实时 采集的数据按照日期备份到数据备份库，数据之后上传至数据存储系统以及数据管理系统做进一步处理；
[0046]
s3、数据的存储以及管理：
[0047]
数据的存储：数据存储系统中接收到数据处理系统传输的实时数 据后，由数据分类模块按照数据的发送日期以及类型进行分类存储， 之后利用数据加密模块对数据进行加密，加密方式为验证码登录，验 证码发送到管理员的收集上，之后由定时上传模块将分类后的数据定 时上传到数据匹配系统，上述步骤过程中，若是有他人试图修改数据，则报警模块将修改界面锁定，并且同步将修改指令的信息发送到管理 员手机上，提醒管理员他人对数据进行修改；
[0048]
数据的管理：数据管理系统中的数据接收模块接收到数据采集系 统发送的实时数据以及过往数据，通过数据匹配模块匹配实时数据， 把相同日期的实时数据进行清除，之后通过数据分类模块对数据的类 型进行分类，利用数据更新模块将处理后的数据更新至大数据库；
[0049]
s4、环境数据的匹配对比：数据调取模块调取数据存储系统中的 环境数据，每次调取除当天以外的前五天的环境数据，之后通过数据 校对模块校对调取数据是否为五天的环境数据，若有缺失，则将信息 发送至管理员终端，与观测终端联系取得缺失的环境数据，数据补全后，将数据通过环境数据匹配模块与大数据库中的过往数据进行匹 配，从而得到匹配结果，匹配结果以百分比的形式呈现；
[0050]
s5、灾害的预警：通过预警等级分类模块按照匹配结果的百分比 对预警程度进行划分，a级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配 相似度达到0-25％，b级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相 似度达到26-50％，c级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相 似度达到51-75％，d级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相 似度达到76-100％，预警等级确定后，若是预警等级在b级以下， 则声光报警器不报警，预警等级通过无线模块将预警等级发送到管理 员手机上，若是预警等级在c级或者d级，则声光报警器
发出警报， 预警基站内的工作人员得到提醒后实地进行考察，当确认灾害可能发生的准确性后，对应作出应对措施，并且预警等级信息同步以电话或 者短信的形式发送到管理员手机上，避免因为预警基站无人看守导致 无法及时得知预警信息。
[0051]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于大数据的自然灾害预警系统，包括数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统、数据管理系统、数据匹配对比系统以及灾害预警系统，其特征在于，所述数据采集系统包括实时数据采集系统以及过往数据采集系统，所述数据采集系统配置用于自然灾害相关大数据的采集，所述数据处理系统配置用于采集的自然灾害相关大数据的预处理，所述数据存储系统配置用于实时数据采集系统的数据备份，所述数据管理系统配置用于过往数据采集系统采集的数据的管理，所述数据匹配对比系统配置用于实时采集数据与过往数据的匹配校对，所述灾害预警系统配置用于数据匹配比对系统比对结果的判定以及灾害预警信息的传递，所述数据匹配对比系统包括数据调取模块、验证模块、数据校对模块、环境数据匹配模块以及数据传输模块，所述数据调取模块配置用于数据存储系统中存储数据的调取，所述验证模块配置用于数据调取过程中的加密验证，所述数据校对模块配置用于调取实时数据的日期校对，所述环境数据匹配模块配置用于实时数据与过往数据之间的相似度的匹配，所述数据传输模块配置用于匹配结果以及信息的传输；所述灾害预警系统包括预警等级分类模块、预警基站、声光报警器以及无线模块，所述预警等级分类模块配置用于根据数据传输模块传输的匹配结果进行灾害预警等级的分类，所述预警基站配置用于系统的操控以及人员的调度，所述声光报警器安装在预警基站内部，所述配置用于发出警报提示工作人员环境数据出现异常，所述无线模块配置用于报警信息的线上传递。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述实时数据采集系统包括土壤检测器、水质检测器、水流检测器、地震监测仪、通信基站以及观测终端，所述土壤检测器安装在监控区域范围内的土壤中，所述土壤检测器的安装间隔为30
㎡
，所述配置用于检测土壤成分的变化，所述水质检测器安装在监控区域范围内的河流中，所述水质检测器的安装间隔为30m，所述配置用于检测水质的变化，所述水流检测器安装在监控区域范围内的河流的上游以及下游，所述配置用于检测河流的流量变化，所述地震监测仪安装在监控区域范围的中心处，所述地震监测仪安装在平整的地面上，所述配置用于地壳活动变化的监测，所述通信基站以及观测终端建立在地震监测仪的周边，所述通信基站配置用于土壤检测器、水质检测器、水流检测器、地震监测仪的数据中转，所述观测终端配置用于收发土壤检测器、水质检测器、水流检测器、地震监测仪检测的数据。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述过往数据采集系统包括互联网搜索引擎模块、图文扫描设备、线下数据采集系统以及相似度匹配模块，所述互联网搜索引擎模块配置用于网络大数据的搜索以及下载，所述图文扫描设备配置用于文本环境数据的图文扫描转换，所述线下数据采集系统配置用收集文本类的环境数据，所述相似度匹配模块配置用线下数据采集系统采集的数据以及互联网搜索引擎模块采集的数据的相似度的匹配。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述数据处理系统包括数据清除模块以及数据备份库，所述数据清除模块配置用相似度匹配模块匹配结果高的相似数据的清楚，所述数据备份库配置用于经过数据清除模块处理后的数据的备份。5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述数据管理系统包括数据分类模块、数据接收模块、数据匹配模块、数据更新模块以及大数据库，
所述数据分类模块配置用于数据处理系统处理后的数据的分类管理，所述数据接收模块配置用于数据处理系统中处理后的数据的接收，所述数据匹配模块配置用于新老数据的匹配，所述数据更新模块配置用于新老数据匹配后的新数据的存储，所述大数据库配置用于过往环境数据的存储。6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述数据存储系统包括数据接收终端、数据分类模块、数据加密模块、数据查阅模块、报警模块以及定时上传模块，所述数据接收终端配置用于接收观测终端传递的监测数据，所述数据分类模块配置用于接收数据的分类管理，所述数据加密模块配置用接收数据的加密处理，所述数据查阅模块配置用于查阅观测终端上传的检测数据，所述报警模块配置用于修改检测数据时的系统报警，所述定时上传模块配置用于检测数据的定时上传。7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述数据校对模块在进行调取的实时数据的校对时，校对日期为当天除外的前五天的实时数据，校对过程中，出现某一天数据缺失情况时，则将缺失信息通过数据传输模块上传至观测终端以及预警基站。8.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述预警等级分类模块的等级分类按照环境数据匹配模块的匹配结果进行建立，预警等级分类模块分为a、b、c、d，a级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到0-25％，b级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到26-50％，c级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到51-75％，d级预警等级表示实时数据以及过往数据匹配相似度达到76-100％，环境数据匹配模块的具体匹配过程如下：首先通过二进制转换方法对数据进行转换，之后将候选序列与模式均归约到区间，归约后的候选序列与模式的最小值均为0，最大值均为1，之后对归约后的序列计算相似度并进行过滤，按照相似度大小给出模式匹配的各子序列集合。9.根据权利要求8所述的一种基于大数据的自然灾害预警系统，其特征在于，所述二进制转换法中通过二进制函数实现，首先申请长度为数据长度减2的二进制类型数据组，初值均为0，遍历输入数据t
实时数据
和p
过往数据
并执行二进制函数，得到t
′
实时数据
和p
′
过往数据
，通过数据归约将t
′
实时数据
和p
′
过往数据
按比例压缩到同一个区间，区间的范围为[0，1]，将每个点的权值减去最小值再除以最大值和最小值之差，之后获取候选序列u与模式p，u和p中最大值均为1，最小值均为0，所述相似度的序列计算基于如下公式进行：f(u)＝∑|g(u
i
)-g(p
i
)|，u
i
表示二进制转换后快速匹配得到的候选序列中的各元素p
i
，表示模式p中的对应元素，f计算某个候选序列和模式之间的相似度，g计算某个元素归约到[0，1]的值。

技术总结
本发明公开了一种基于大数据的自然灾害预警系统，具体涉及自然灾害预警技术领域，包括数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统、数据管理系统、数据匹配对比系统以及灾害预警系统，所述数据采集系统包括实时数据采集系统以及过往数据采集系统，本发明通过设置有数据匹配对比系统以及灾害预警系统，通过数据匹配对比系统对各类检测器检测后的数据与过往数据进行匹配，之后，依据匹配的结果建立预测模型以及对预警等级进行划分，预警基站根据接收的匹配结果对灾害预警的等级进行划分，之后根据灾害预警的等级提前进行调度，避免在自然灾害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失。害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失。害来临时因为预防措施不当导致产更大的损失。


技术研发人员：朱孝胜 钱业宏
受保护的技术使用者：安徽中汇规划勘测设计研究院股份有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2023/5/13