本發(fā)明涉及災(zāi)害預(yù)警，尤其涉及一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，帶來了嚴(yán)重威脅。然而，在災(zāi)害發(fā)生前或過程中，存在一定的規(guī)律性，這些規(guī)律可以通過技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測。通過收集與災(zāi)害相關(guān)的數(shù)據(jù)，并利用預(yù)警系統(tǒng)提前發(fā)出警報(bào)，可以有效減少災(zāi)害帶來的損失。目前，常用的預(yù)警技術(shù)包括戶外廣播機(jī)和室內(nèi)聲光報(bào)警器。

2、戶外廣播機(jī)由高功率喇叭、廣播主機(jī)、4g通信模塊和供電系統(tǒng)構(gòu)成。它的報(bào)警機(jī)制是通過上位機(jī)發(fā)送指令來觸發(fā)，可以設(shè)置為固定時(shí)長或持續(xù)報(bào)警。這種設(shè)計(jì)雖然直觀，但也存在一些問題，首先，由于巨大的能耗會影響設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行能力，甚至可能因?yàn)殡娏坎蛔慊蛟O(shè)備故障而無法及時(shí)發(fā)出警報(bào)；其次，固定的報(bào)警時(shí)長可能無法覆蓋所有群眾，導(dǎo)致部分人因各種原因錯(cuò)過預(yù)警信息，錯(cuò)失應(yīng)對災(zāi)害的最佳時(shí)機(jī)。

3、而室內(nèi)聲光報(bào)警器由蜂鳴器、預(yù)警燈珠、控制主板、通信模塊和供電系統(tǒng)組成。它的報(bào)警機(jī)制可以由上位機(jī)或下位機(jī)的指令觸發(fā)，同樣可以設(shè)置為固定時(shí)長或持續(xù)報(bào)警。這種設(shè)計(jì)除了具有戶外廣播機(jī)的問題外，還可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)鏈路不穩(wěn)定而無法及時(shí)發(fā)出預(yù)警，增加了預(yù)警失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

4、為了提高預(yù)警系統(tǒng)的可靠性和有效性，可以考慮采用更加靈活的報(bào)警時(shí)長設(shè)置，以及增強(qiáng)設(shè)備的電源管理和網(wǎng)絡(luò)通信能力，確保在關(guān)鍵時(shí)刻能夠及時(shí)準(zhǔn)確地向群眾發(fā)出預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）發(fā)明目的

2、本發(fā)明的目的是提供一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法、系統(tǒng)及裝置，用于提高預(yù)警系統(tǒng)的可靠性和有效性，確保在關(guān)鍵時(shí)刻能夠及時(shí)準(zhǔn)確地向群眾發(fā)出預(yù)警。

3、（二）技術(shù)方案

4、為解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法，包括：

5、無向加權(quán)圖繪制步驟：根據(jù)預(yù)警單元在災(zāi)害區(qū)域內(nèi)的部署情況繪制無向加權(quán)圖,每個(gè)所述預(yù)警單元對應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

6、信息傳輸步驟：將起始節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn),搜索所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)附近的待選節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和、所述待選節(jié)點(diǎn)的估計(jì)剩余電量和所述待選節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度選取最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)，將信息傳輸至所述最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)，將所述最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)作為新的所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，并繼續(xù)搜索該節(jié)點(diǎn)附近的所述待選節(jié)點(diǎn)，直到將所述信息傳輸至所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

7、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中所述無向加權(quán)圖為；

8、其中，為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的集合，即，為所述節(jié)點(diǎn)之間所有鏈路的集合，即，其中節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的所述鏈路為。

9、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法所述信息傳輸步驟中，根據(jù)所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和、所述待選節(jié)點(diǎn)的估計(jì)剩余電量和實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度計(jì)算路徑節(jié)點(diǎn)值，選取所述路徑節(jié)點(diǎn)值最大的所述待選節(jié)點(diǎn)作為最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)；

10、當(dāng)傳輸?shù)乃鲂畔閿?shù)據(jù)傳輸指令時(shí)，所述路徑節(jié)點(diǎn)值的計(jì)算公式為：

11、

12、其中，為時(shí)刻所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的所述路徑節(jié)點(diǎn)值，為時(shí)刻所述待選節(jié)點(diǎn)在完成上一次所述信息傳輸并更新后的估計(jì)剩余電量，為時(shí)刻所述待選節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度，為所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)附近所述待選節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，為時(shí)刻所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和，為時(shí)刻剩余電量限制因子，為時(shí)刻信號強(qiáng)度限制因子；

13、時(shí)刻所述剩余電量限制因子的計(jì)算式為：

14、

15、其中，為保守剩余電量；

16、時(shí)刻所述信號強(qiáng)度限制因子的計(jì)算式為：

17、

18、其中，為保守信號強(qiáng)度。

19、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中所述信息傳輸步驟中，根據(jù)所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和、所述待選節(jié)點(diǎn)的估計(jì)剩余電量和實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度計(jì)算路徑節(jié)點(diǎn)值，選取所述路徑節(jié)點(diǎn)值最大的所述待選節(jié)點(diǎn)作為最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)；

20、當(dāng)傳輸?shù)乃鲂畔轭A(yù)警指令時(shí)，所述路徑節(jié)點(diǎn)值的計(jì)算公式為：

21、。

22、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中時(shí)刻所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和的計(jì)算式為：

23、

24、其中，為時(shí)刻所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與所述待選節(jié)點(diǎn)之間的距離，為時(shí)刻所述待選節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離；

25、計(jì)算式分別為：

26、

27、所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：；所述待選節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為：。

28、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中所述信息傳輸步驟還包括：

29、更新節(jié)點(diǎn)狀態(tài)步驟：間隔回傳周期將所述節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)傳輸至服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)包括所述估計(jì)剩余電量和實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度；

30、所述節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻的所述估計(jì)剩余電量為：

31、

32、其中，為時(shí)刻所述節(jié)點(diǎn)的實(shí)際剩余電量，為根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功耗、接收功耗、休眠功耗、事件功耗和當(dāng)前充電效率得出的預(yù)估平均電量增量，所述估計(jì)剩余電量和所述實(shí)際剩余電量均按百分比計(jì)量；

33、時(shí)刻所述預(yù)估平均電量增量的計(jì)算式為：

34、

35、其中，為時(shí)刻損耗電流和充電電流增量的平均值，為時(shí)刻完成所述信息傳輸后所述節(jié)點(diǎn)的所述回傳周期，為時(shí)刻完成所述信息傳輸后所述節(jié)點(diǎn)的所述回傳周期，為節(jié)點(diǎn)的電能容量，的計(jì)算式為：

36、

37、其中，為時(shí)刻的充電電流，為時(shí)刻的發(fā)射電流，為時(shí)刻的接收電流，為時(shí)刻的事件損耗電流；

38、獲取所述節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻的實(shí)測信號強(qiáng)度，并作為時(shí)刻的所述實(shí)時(shí)信號強(qiáng)度。

39、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中時(shí)刻所述節(jié)點(diǎn)的所述回傳周期與時(shí)刻所述節(jié)點(diǎn)的所述回傳周期之間的關(guān)系為：

40、

41、其中，為所述回傳周期的調(diào)節(jié)因子；

42、調(diào)節(jié)因子的計(jì)算式為：

43、

44、其中，為極限剩余電量。

45、進(jìn)一步地，上述低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法中若且時(shí)，所述待選節(jié)點(diǎn)可以被選取為用于傳輸數(shù)據(jù)傳輸指令和預(yù)警指令的所述最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)；

46、若或時(shí)，所述待選節(jié)點(diǎn)僅可以被選取為用于傳輸所述預(yù)警指令和所述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的所述最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)。

47、本發(fā)明的第二方面提供了一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)系統(tǒng)，包括：

48、預(yù)警單元；

49、所述預(yù)警單元包括：第一預(yù)警單元、第二預(yù)警單元、指示單元、監(jiān)測單元和中繼單元；

50、其中所述第一預(yù)警單元為戶外廣播機(jī)，部署在戶外，網(wǎng)絡(luò)模組采用4g模塊與lora模塊的組合，用于路由和匯集各單元節(jié)點(diǎn)信息向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)；

51、所述第二預(yù)警單元為室內(nèi)聲光報(bào)警器，部署在室內(nèi)，所述網(wǎng)絡(luò)模組采用所述lora模塊，用于提醒室內(nèi)群眾逃生；

52、所述指示單元為戶外逃生指示器，部署在戶外，所述網(wǎng)絡(luò)模組采用所述lora模塊，用于災(zāi)害發(fā)生時(shí)可以指引群眾逃生；

53、所述監(jiān)測單元為災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備，部署在戶外，所述網(wǎng)絡(luò)模組采用lora模塊，內(nèi)置預(yù)警模型，根據(jù)不同情形向第一預(yù)警單元、第二預(yù)警單元和指示單元直接發(fā)送預(yù)警指令的功能，同時(shí)通過第一預(yù)警單元向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息；

54、中繼單元，部署在第一預(yù)警單元、第二預(yù)警單元、指示單元、監(jiān)測單元之間，用于起到中繼路由功能，為網(wǎng)絡(luò)模組采用lora模塊。

55、本發(fā)明的第三方面提供了一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)裝置，包括：

56、無向加權(quán)圖繪制模塊：用于根據(jù)預(yù)警單元在災(zāi)害區(qū)域內(nèi)的部署情況繪制無向加權(quán)圖；

57、信息傳輸模塊：用于將起始節(jié)點(diǎn)作為初始的當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，搜索所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)附近的待選節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述待選節(jié)點(diǎn)分別與所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離之和、所述待選節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前剩余電量和當(dāng)前信號強(qiáng)度選取最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)，將信息傳輸至所述最優(yōu)待選節(jié)點(diǎn)，直到將所述信息傳輸至所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。

58、（三）有益效果

59、本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下有益的技術(shù)效果：

60、1、本發(fā)明提供的一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)方法可以動態(tài)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)之間的通信路徑，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)均處于最佳狀態(tài)，并且可以減輕每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電力消耗，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)有足夠時(shí)間恢復(fù)電量。

61、2、本發(fā)明提供的一種低功耗地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警救災(zāi)系統(tǒng)通過加入指示單元，為群眾的逃生做出指示。